专利名称：功率轨调节器系统的制作方法
功率轨调节器系统
背景技术：
计算机系统可以包括要求变化电压的不同负载。变化电压可以要求功率转换器以取得公共总线或轨电压并对其进行转换以满足用于负载的要求的输入功率特性。作为示例，给定计算机系统可以包括功率轨，诸如12伏特功率轨。功率轨可以用作到电源系统部件的总线，或者可以将其下调以提供指定负载的功率要求，诸如3.3伏特和/或5伏特的组合。
图1图示出功率调节器系统的示例实施例。图2图示出用于功率轨调节器的输出电压和输出电流的图表的示例实施例。图3图示出计算机系统的示例实施例。图4图示出用于提供功率的方法的示例实施例。
具体实施例方式图1图示出功率调节器系统10的示例实施例。功率调节器系统10可以被包括在多种电子系统中的任何一种中，诸如 计算机系统和/或便携式电子设备。功率调节器系统10包括被配置成将从AC电压源14产生的AC电压Vac转换成DC输出轨电压Vqut 的功率轨调节器12。作为示例，AC电压Va。可以是诸如从壁装插座接收到的120伏特、60Hz、AC电压。然而，应理解的是可以替代地将图1的示例中的AC电压源14实现为DC电压源，使得功率轨调节器12将DC电压转换成DC输出轨电压Votit ea1P在图1的示例中，功率轨调节器12还产生输出电流Itot kai^功率调节器系统10还包括N个多个电源16，其中，N是正整数。可以将每个电源16分别配置为降压、升压、降压升压转换器以将DC输出轨电压Vqutm转换成DC电压Vdc」至Vdc N。作为示例，DC电压Vdc」至Vdc N可以是电压量值的任何组合，诸如3.3伏特和/或5伏特。提供DC电压Virc i至VD。N中的每个以对在图1的示例中被表示为电子部件I至电子部件N的各个一个或多个电子部件18供电。作为示例，(一个或多个)电子部件18可以包括多种电子部件，诸如计算机电路、芯片和/或处理器。另外，功率调节器系统10还包括一个或多个轨功率部件20，诸如风扇和/或电动机，其每个被直接从DC输出电压Vtotm供电。在图1的示例中，功率轨调节器12被配置成诸如基于与(一个或多个)电子部件18和/或(一个或多个)轨功率部件20相关联的负载要求而改变DC输出轨电压Vmjtjjai1j和输出电流量值。作为示例，功率轨调节器12可以监视在图1的示例中被表示为信号CURR_FDBK的反馈信号，其指示(一个或多个)电子部件18和/或(一个或多个)轨功率部件20的功率消耗。作为示例，可以将信号CURR_FDBK实现为提供与一个或多个电子部件18和/或一个或多个轨功率部件20相关联的电流消耗信息。替代地，信号CURR_FDBK可以提供指示(一个或多个)电子部件18和/或(一个或多个)轨功率部件20的功率消耗的其他信息。因此，功率轨调节器12可以生成DC输出轨电压Vot作为具有从最小量值至最大量值变化的量值，在图1的示例中分别表示为电压Vmin和￥_。因此，可以在轻负载条件期间以较低量值生成DC输出轨电压Votit e^，诸如基本上使轻负载条件期间的电源16的效率最大化。作为示例，可以将功率轨调节器12配置成调节不同区域中的DC输出轨电压Vqutrail和输出电流Icmm，每个区域跨越与功率轨调节器12相关联的输出功率的范围。在每个区域中，可以交替地将DC输出轨电压VOT—和输出电流ITOT—中的一个保持在基本上恒定的量值。例如，功率轨调节器12可以在跨越从零至第一预定输出功率的输出功率的范围的第一区域中以基本上恒定的最小量值Vmin生成DC输出轨电压Vtot并且可以在跨越从第二预定输出功率至最大功率的输出功率的范围的最后区域中以基本上恒定的最大量值Vmax生成DC输出轨电压VQUT—KAtt。图2图示出用于功率轨调节器的输出电压和输出电流的图表50的示例实施例。功率轨调节器可以对应于图1的示例中的功率轨调节器12。因此，在图2的示例的以下描述中将对图1的示例进行参考。
图表50包括在其上面以安培为单位表不输出电流IQUT—KAIIj的第一垂直轴和在其上面以伏特为单位表示DC输出轨电压Vqutm的第二垂直轴。图表50还包括在其上面以瓦特为单位表示功率轨调节器12的输出功率的水平轴。在图2的示例中，将输出电流Itot KAIl描绘为实线，而将DC输出轨电压Votm描绘为虚线。图表50表示在被表示为区域1、区域2和区域3的三个区域52、54和56中的DC输出轨电压和输出电流ITOT—的调节。每个跨越与功率轨调节器12相关联的输出功率的范围。第一区域52被表示为跨越零瓦特至约180瓦特。因此，第一区域52可以限定电源系统10的基本上轻负载工作区域。在第一区域52中，以约6伏特的基本上恒定的量值来调节DC输出轨电压VTOT—Km。作为示例，6伏特可以是与功率轨调节器12相关联的最小电压量值V.。随着电子部件18和/或轨功率部件20的负载要求增加通过第一区域52，功率轨调节器12增加输出电流IOT—以满足所需功率。第二区域54被表示为跨越约180瓦特至约360瓦特。可以基于用于输出电流IqutRAtt的可编程设定点来定义第二区域54，设定点诸如由在图1的示例中表示的信号CURR_SET提供。作为示例，用于输出电流的可编程设定点可以基于传导损耗与转换器效率增益之间的权衡。在第二区域54中，以约30安培的基本上恒定的量值来调节输出电流1ut_eail°随着电子部件18和/或轨功率部件20的负载要求增加通过第二区域54，功率轨调节器12增加DC输出轨电压VOT—以满足所需功率。第三区域56被表示为跨越约360瓦特至约600瓦特，其可以是与功率轨调节器12相关联的最大功率输出。可以基于增加至最大量值Vmax的DC输出轨电压V.—ΚΑι来定义第三区域56。因此，在第三区域56中，以约12伏特的基本上恒定量值(例如，最大量值Vmax)来调节DC输出轨电压VOT EAtt。随着电子部件18和/或轨功率部件20的负载要求增加通过第二区域54，功率轨调节器12增加输出电流IOTT—.以满足所需功率，直至功率轨调节器12的近似最大输出功率(例如，600瓦特)。从较高DC源电压生成DC输出电压的电源通常随着较高DC源电压与DC输出电压之间的差增加而不那么高效地操作。功率轨调节器12因此比典型功率轨调节器更高效地调节DC输出轨电压Vmjim和输出电流IOT—mm具体地，在轻负载条件期间，功率轨调节器12在第一区域52中操作，因此以基本上恒定的最小量值Vmin生成DC输出轨电压Vtot Km。结果，电源16从图2的示例中的约6伏特的源电压生成DC电压Vdc」至Vdc N，与适合于任何负载条件的较高电压相反。因此，功率轨调节器12在与电子部件18和/或轨功率部件20相关联的轻负载条件期间更加高效。另外，定义第二区域54的电流设定点是基于信号CURR_SET可编程的。因此，可以灵活地调整功率轨调节器12的操作以相对于电源16的效率增益平衡电子部件18和/或轨功率部件20的传导损耗。另外，可以将功率轨调节器12配置成在多于或少于仅三个区域中调节DC输出轨电压和输出电流1tit ka1P作为示例，可以将功率轨调节器12配置成在区域的任何整体(integer)中调节DC输出轨电压VQUT—和输出电流IQUT—Km，在第一区域中在最小电压Vmax处且在最后区域中在最大电压Vmax处调节DC输出轨电压Vtot Km。作为另一示例，可以将功率轨调节器12配置成在仅两个区域中调节DC输出轨电压Vtot和输出电流IcOT—RAIL，在弟一区域中在最小电压Vmh处且在最后区域中在最大电压Vmax处调节DC输出轨电压VOT—，输出电流ITOT—的量值在两个区域中相应地改变。此外，可以将功率轨调节器12配置成以步进式电压增量调节DC输出轨电压Vottm，诸如以近似基本上恒定的电流，或者甚至包括输出电流的负斜率。因此，可以将信号⑶RR_SET实现成在中间区域中设定多个电流设定点，因此允许功率轨调节器12的操作的进一步灵活性。此外，应理解的是区域52、54和56不限于将DC输出轨电压和输出电流IOT—KAtt中的一个保持在恒定量值，但是可以替代地在每个区域中以可变量值来调节DC输出轨电压和输出电流IOTT—两者。因此，可以以多种方式来配置功率轨调节器12。虽然在本文中描述的是区域52、54和56跨越与功率轨调节器12相关联的输出功率的范围，但应注意的是可以替代地基于输出电流IOTT—Km与DC输出轨电压的关系且基于DC输出轨电压Vqutjjai1j在第一和最后区域52和56中基本上恒定而按照输出电流1ut_eail的量值定义的那样来考虑区域52、54和56。因此，如本文中所述，应理解的是区域52,54和56之间的边界的定义可以基于输出电流Iqutm的输出功率或量值。图3图示出可以用来实现本文所述的系统和方法的计算机系统100的示例，诸如基于在计算机系统上运行的计算机可执行指令。可以在一个或多个通用联网计算机系统、嵌入式计算机系统、路由器、交换机、服务器设备、客户端设备、各种中间设备/节点和/或独立计算机系统上实现计算机系统100。另外，可以将计算机系统100实现为网络分析器的一部分或运行计算机可执行指令以执行如本文所述的方法和功能的关联设计工具。计算机系统100包括处理器102和系统存储器104。系统总线106将包括系统存储器104的各种系统部件耦合到处理器102。还可以利用双微处理器及其他多处理器架构作为处理器102。可以将系统总线106实现为若干类型的总线结构中的任何一个，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线以及使用多种总线架构中的任何一个的本地总线。系统存储器104包括只读存储器(ROM) 108和随机访问存储器(RAM) 110。基本输入/输出系统(BIOS) 112可以驻留于ROM 108中，一般地包含帮助在计算机系统100内的元件之间传送信息的基本例程，诸如重置或上电。计算机系统100可以包括硬盘驱动器114、磁盘驱动器116，例如以从移动盘118读取或向其写入、以及光盘驱动器120，例如以便读取⑶-ROM或DVD盘122或从其他光学介质读取或向其写入。硬盘驱动器114、磁盘驱动器116以及光盘驱动器120分别通过硬盘驱动接口 124、磁盘驱动接口 126以及光驱动接口 134连接到系统总线106。驱动及它们的关联计算机可读介质提供数据、数据结构以及用于计算机系统100的计算机可执行指令的非易失性存储。虽然以上计算机可读介质的描述提及硬盘，但还可以使用可移动磁盘和CD、计算机可读取的其他类型的介质。例如，还可以将用于实现本文所述的系统和方法的计算机可执行指令存储在磁带盒、闪存卡、数字视频盘等中。还可以将多个程序模块存储在驱动器中的一个或多个中以及RAM 110中，包括操作系统130、一个或多个应用程序132、其他程序模块134以及程序数据136。用户可以通过诸如键盘、指示设备(例如，鼠标)的用户输入设备140来向计算机系统100中输入命令和信息。其他输入设备可以包括麦克风、操纵杆、游戏板、扫描仪、触摸屏等。这些及其他输入设备常常通过被耦合到系统总线106的相应接口或总线142被连接到处理器102。可以替代地由诸如并行端口、串行端口或通用串行总线(USB)的其他接口将此类输入设备连接到系统总线106。还可以经由接口或适配器146将诸如视觉显示设备或打印机的一个或多个输出设备144连接到系统总线106。计算机系统100可以使用到一个或多个远程计算机150的逻辑连接148在联网环境中进行操作。远程计算机148可以是工作站、计算机系统、路由器、对等设备或其他公共网络节点，并且通常包括相对于计算机系统100所描述的许多或所有元件。逻辑连接148可以包括局域网(LAN)和广域网(WAN)。当在LAN联网环境中使用时，可以通过网络接口 152将计算机系统100连接到本地网络。当在WAN联网环境中使用时，计算机系统100可以包括调制解调器(未示出)，或者可以经由LAN连接到通信服务器。在联网环境中，可以将相对于计算机系统100描述的应用程序132和程序数据136或其部分存储在远程计算机150的存储器154中。通过另一示例，计算机系统100包括功率调节器系统156。可以基本上与图1的示例中的功率调节器系统10类似地配置功率调节器系统156。具体地，功率调节器系统156可以包括功率轨调节器，诸如图1的示例中的功率轨调节器12，其可以从由AC电压源158产生的AC电压生成DC输出轨电压。功率轨调节器可以诸如基于与计算机系统100中的其他电子部件相关联的负载要求改变DC输出轨电压和关联输出电流的量值。作为不例，功率轨调节器可以在诸如在图2的示例中表示的每个跨越功率轨调节器的输出功率的范围的多个区域中调节DC输出轨电压和关联输出电流。因此，生成对计算机系统100中的其他电子部件供电的DC电压的附加电源可以诸如在轻负载条件期间更高效地操作。鉴于上文所述的前述结构和功能特征，参考图4将更好地理解到示例方法。虽然，出于说明简单的目的，示出了图4的方法并将该方法描述为串行地执行，但应理解和认识到的是本发明不受所示顺序的限制，因为某些实施例在其他实施例中可以按照与本文所示和所描述的不同的顺序和/或同时地发生。图4图示出用于提供功率的方法150的示例实施例。在152处，将AC电压转换成DC轨电压。在154处，将DC轨电压转换成每个对至少一个电子部件供电的至少一个DC负载电压。在156处,基于与至少一个电子部件相关联的负载要求通过输出功率的第一范围在最小电压量值处且通过输出功率的第二范围在最大电压量值处调节DC轨电压的量值。在158处,基于与至少一个电子部件相关联的负载要求通过输出功率的第一范围且通过输出功率的第二范围来调整与DC轨电压相关联的输出电流的量值。上文所述的是本发明的示例。出于描述本发明的目的描述部件或方法的每个可设想组合当然是不可能的，但是本领域的技术人员将认识到的是本发明的许多其他组合和排列是可能的。因此，本发明意图涵盖落在包括所附权利要求书的本申请的范围内的所有此类变更、修改以及变型。
权利要求
1.一种功率调节器系统(10)，包括: 至少一个电源(16)，其被配置成将DC轨电压转换成DC负载电压，DC负载电压小于DC轨电压且被提供为对至少一个电子部件供电；以及 功率轨调节器(12)，其被配置成基于输入电压而生成DC轨电压并调节DC轨电压的量值以在最小电压量值与最大电压量值之间变化，并调节输出电流的可变量值，DC轨电压和输出电流是基于与至少一个电子部件(18)相关联的负载要求调节的。
2.权利要求1的系统(10)，其中，所述功率轨调节器(12)被配置成在跨输出功率的的范围的N个区域中调节DC轨电压和输出电流，其中N是大于一的整数，区域被定义为在具有输出电流的可变量值的DC轨电压的基本上恒定量值与具DC轨电压的可变量值的输出电流的基本上恒定量值之间交替。
3.权利要求2的系统(10)，其中，N个区域中的第一个被定义为在从零至第一功率量值的输出功率范围处具有近似等于最小电压量值的基本上恒定量值的DC轨电压，并且其中，N个区域中的最后一个被定义为在从第二功率量值至最大功率量值的输出功率范围处具有近似等于最大电压量值的基本上恒定量值的DC轨电压。
4.权利要求3的系统(10)，其中，第一和第二功率量值的每个是可编程的。
5.权利要求1、2、3或4的系统(10)，其中，最小和最大电压量值的每个是可编程的。
6.权利要求1、2、3或4的系统(10)，还包括被从DC轨电压直接供电的至少一个附加电子部件(20)。
7.一种包括权利要求1、2、3或4的功率调节器系统的计算机系统(100)。
8.一种用于提供功率的方法(150)，所述方法包括: 将AC电压转换成DC轨电压(152); 将DC轨电压转换成每个对至少一个电子部件(154)供电的至少一个DC负载电压； 基于与至少一个电子部件(156)相关联的负载要求通过输出功率的第一范围在最小电压量值处且通过输出功率的第二范围在最大电压量值处调节DC轨电压的量值；以及 基于与至少一个电子部件(158)相关联的负载要求通过输出功率的第一范围且通过输出功率的第二范围来调整与DC轨电压相关联的输出电流的量值。
9.权利要求8的方法(150)，还包括通过在输出功率的第一范围与输出功率的第二范围之间的输出功率的第三范围保持输出电流的量值基本上恒定。
10.权利要求9的方法(150)，还包括基于与至少一个电子部件相关联的传导损耗来在输出功率的第三范围中设置输出电流的基本上恒定的量值。
11.权利要求8、9或10的方法(150)，还包括通过在输出功率的第一范围与输出功率的第二范围之间的输出功率的第三范围保持DC轨电压的量值基本上恒定。
12.权利要求8、9或10的方法(150)，还包括对最小电压量值和最大电压量值进行编程。
13.一种功率调节器系统(10)，包括: 至少一个电源(16)，每个被配置成将DC轨电压转换成DC负载电压，DC负载电压小于DC轨电压且被提供为对至少一个电子部件供电；以及 功率轨调节器(12)，其被配置 成基于AC电压(14)生成DC轨电压，并通过跨输出功率的的范围的N个区域调节DC轨电压和输出电流的量值，其中，N是大于一的整数，使得DC轨电压和输出电流中的一个基于与至少一个电子部件(18)相关联的负载要求在N个区域中的每一个中交替地基本上恒定。
14.权利要求13的系统(10)，其中，功率轨调节器(10)被配置成使DC轨电压在N个区域中的第一个中的可编程最小电压量值与N个区域中的最后一个中的可编程最大电压量值之间变化。
15.权利要求13或14的系统(10)，其中，输出电流在N个区域中的至少一个中具有基本上恒定的量值，基本上恒定的量值是基于与至少一个电子部件(20)相关联的传导损耗设定的 。
全文摘要
本发明公开了一种功率调节器系统和方法。在一个实施例中，提供了功率调节器系统(10)且该功率调节器系统(10)包括每个被配置成将DC轨电压转换成DC负载电压的至少一个电源(16)。DC负载电压可以小于DC轨电压且可以被提供用于对至少一个电子部件供电。系统(10)还包括被配置成基于输入电压来生成DC轨电压并调节DC轨电压的量值以在最小电压量值与最大电压量值之间变化且调节输出电流的可变量值的功率轨调节器(12)。可以基于与至少一个电子部件(18)相关联的负载要求来调节DC轨电压和输出电流。
文档编号G06F1/26GK103097983SQ201080069076
公开日2013年5月8日 申请日期2010年9月13日 优先权日2010年9月13日
发明者D.汉弗莱, M.A.贝马特 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业