专利名称：根据计算机系统工作状态提供不同输出的电源控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于计算机系统的电源控制系统，尤其涉及一种可通过判断计算机系统的工作状态以决定输出不同工作电压给计算机系统的电源控制系统。
背景技术：
在现代化的今日信息社会，个人计算机已经成为大众接触、处理数字信息最重要的平台之一。近年来，为了满足消费者的需求，更多样化的个人数字化处理装置不断应运而生，包括个人数字助理(PDA)、笔记型计算机(Notebook computer)等等。对许多需要进行商务旅行的工作者来说，这些可随身携带的计算机系统更是他们工作中不可或缺的重要帮手。但是为了在冗长的旅行过程中仍然能运用这些可携式计算机系统来帮助自己工作，这些计算机系统本身具有供应电池以提供其正常的运作，然而，电池的储备电力也相当有限，所以可携式的计算机系统在移动的过程中，其实能使用的时间并不充裕。因此如何增加电池提供电力的时间，就成为计算机系统业者努力克服的问题。
请参阅图1，图1示出了常规计算机系统10的功能方块图。计算机系统10包括一处理器12、一电源提供电路14、一电池16以及一分压单元18。处理器12用于控制整个计算机系统10的运作，电池16用于提供稳定的直流电压Vin，并经由分压单元18的两电阻R1、R2分压后，输出一设定电压Vset给电源提供电路14，即设定电压Vset＝Vin*R2/(R1+R2)。而电源提供电路14用于根据设定电压Vset的大小输出工作电压Vout给计算机系统10的处理器12以及其它的电子组件。若设定电压Vset越大，则输出的工作电压Vout也会越大。
然而，大部份计算机系统的使用习惯多半是用于做文字编辑，或是播放DVD、VCD等等，甚至是处于闲置状态，这些时候对计算机系统10而言都是处在负载较轻的状态，称为轻载(light load)，反之则称为重载(heavy load)。请参阅图2以及图3，图2示出了常规计算机系统10处于重载状态时，处理器12的电压变化图，图3示出了常规计算机系统10处于轻载状态时，处理器12的电压变化图。图2以及图3所示虽为处理器12的电压变化，但是其它的电子组件在重载与轻载时的电压输出变化其实都很类似于处理器12的电压变化。一般来说，处理器12的工作电压都不是一个固定值，反而是工作在3.3伏特(V)+/-10％的范围内。换言之，当处理器12或是其它电子零件只要其工作电压不低于约3V，都能维持其正常的运作。由图2可以发现，处理器12在重载时电压变化较大，几乎达到3.0V的工作电压下限，反之，处理器12在轻载时的电压变化很小，几乎只在标准电压3.3V左右。请再回头参阅图1，前述提到，电池16提供稳定的直流电压Vin后，经由分压单元18分压输出一设定电压Vset＝Vin*R2/(R1+R2)，而设定电压Vset的大小就会影响输出电压Vout的大小。但是对常规计算机系统10来说，不论处于轻载或是重载，设定电压一直都是维持固定值，连带的使输出电压Vout也维持在一定值。为了顾及计算机系统10在重载时的正常运作，就必须把设定电压固定在较大的电压值，以得到较大的输出电压Vout(即图2和图3所示的3.3V)，这种没有弹性的配置，固然使计算机系统10在重载时仍能运作，但是也使得计算机系统10在电压变化不大的轻载状态下，仍然提供较大的输出电压Vout而平白造成电池输出功率的浪费。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种可判断计算机系统的工作状态以决定输出不同工作电压给计算机系统的电源控制系统，以解决上述问题。
本发明提供一种用于计算机系统的电源控制系统，其包括一判断逻辑电路、一分压控制单元以及一电源提供电路。判断逻辑电路用于检测计算机系统的状态以输出一判断电压；分压控制单元用于根据判断逻辑电路所输出的判断电压输出一设定电压，电源提供电路用于根据设定电压产生一输出电压给计算机系统。分压控制单元则包括一电连接于一电压源的第一电阻、一第二电阻以及一开关电路。第二电阻系以串联的方式连接于第一电阻；开关电路以并联的方式连接于第一电阻，且连接于判断逻辑电路，开关电路可根据判断逻辑电路所输出的判断电压开启或关闭以使分压控制单元输出设定电压。
本发明的优点在于分压控制单元可视判断逻辑电路的判断电压来判别计算机系统的工作状态，并根据计算机系统的工作状态以适当地控制该电源提供电路提供不同的输出电压，以减少计算机系统在轻载时的功率浪费，并增加电池供电的时间。
图1示出了常规计算机系统的功能方块图；图2示出了常规计算机系统处于重载状态时，处理器的电压变化图；图3示出了图1所示计算机系统处于轻载状态时，处理器的电压变化图；图4示出了本发明的第一实施例的计算机系统的功能方块图；图5示出了图4南桥芯片在计算机系统处于重载时所输出的检测信号的关系图；图6示出了图4南桥芯片在计算机系统处于轻载时所输出的检测信号的关系图；图7示出了图4计算机系统分别在轻载和重载时，转换电压与参考电压的比较图；图8示出了本发明的第二实施例的计算机系统的功能方块图；图9示出了本发明的第三实施例的计算机系统的功能方块图。
具体实施例方式
请参阅图4，图4示出了本发明的第一实施例的计算机系统30的功能方块图。计算机系统30包括一处理器32、一电池36以及一电源控制系统20。电源控制系统20包括一电源提供电路34、一分压控制单元38以及一判断逻辑电路40。处理器32用于控制整个计算机系统30的运作，电池36用于提供计算机系统30运作时所需的直流电压，判断逻辑电路40用于检测计算机系统30的状态以输出一判断电压。分压控制单元38用于根据判断逻辑电路40所输出的判断电压输出一设定电压，而电源提供电路34用于根据设定电压产生一输出电压给计算机系统30的电子组件(由于处理器32的耗电量占计算机系统30大部分的耗电量，为简化说明，在本实施例中，以处理器32作为电子组件的代表)。
判断逻辑电路40则包括一南桥芯片48、一比较器44以及一电压转换单元46。请一并参阅图5以及图6，图5显示南桥芯片48在计算机系统30处于重载时所输出的检测信号的关系图，而图6则为南桥芯片48处于轻载时所输出的检测信号的关系图。比较图5以及图6可以发现，南桥芯片48于轻载时在节点A所输出的检测信号与重载时所输出的检测信号之间的差异。透过电压转换单元46将节点A的检测信号转换为一直流的检测电压，这样的电压转换单元46可由一电阻以及一电容组成的RC滤波器实现。产生的直流检测电压与另一个连接至比较器44的参考电压作比较。请参阅图7，图7为计算机系统30分别在轻载和重载时，经电压转换单元46于节点B所输出的转换电压与参考电压的比较图。从图7可以发现，如果选取适当的参考电压Vref时，比较器44会在重载时输出逻辑“1”的判断电压，反之，在轻载时，会输出逻辑”0”的判断电压再参阅图4，分压控制单元38包括一第一电阻R1、一第二电阻R2、一第三电阻R3以及一开关电路42。开关电路42可为一NMOS晶体管。如图4所示，NMOS晶体管42的漏极与第一电阻R1以及第三电阻R3电连接于节点C，而NMOS晶体管42的源极则与第一电阻R1以及第二电阻R2电连接于节点E，而NMOS晶体管42的栅极则电连接于比较器44以接收比较器44传来的判断电压。当比较器44所输出的判断电压为逻辑“1”时，表示判断逻辑电路40检测到计算机系统30处于“重载”时，NMOS晶体管42导通，此时第一电阻R1的效应可忽略，而设定电压Vset＝Vin*R2/(R2+R3)；反之，当比较器44所输出的判断电压为逻辑“0”时，表示判断逻辑电路40检测到计算机系统30处于“轻载”时，NMOS晶体管42关闭，此时设定电压Vset＝Vin*R2/(R1+R2+R3)。很明显地，设定电压Vset在轻载时较小而重载时则较大，而不同的设定电压Vset再透过电源提供电路34以产生不同大小的输出电压给计算机系统30。经过以上的控制机制，设计者可以适当地控制第一电阻R1的值，使得不影响重载时的输出电压Vout的前提下，降低轻载时的输出电压Vout。举例来说，经由选取适当的第一电阻R1后，就可以控制重载时的设定电压Vset＝Vin*R2/(R2+R3)经由电源提供电路34产生3.3V的输出电压Vout，而轻载时的设定电压Vset＝Vin*R2/(R1+R2+R3)经由电源提供电路34后可以产生3.0V的输出电压Vout。如此一来，电源控制系统20可以降低在轻载时的工作电压3.0V，而不再是固定的3.3V，所以计算机系统30就可以节省在轻载时的功率消耗，进而使得电池36的放电时间变得较有效率。
请参阅图8，图8示出了本发明的第二实施例的计算机系统50的功能方块图。为了简要说明，在不妨碍本发明技术揭露的情形下，图8中标号、名称与图4中相同的功能方块，具有相同的功能。图8的计算机系统50中的电源控制系统70与图4的计算机系统30的电源控制系统20不同之处在于，分压控制单元52的开关电路54为PMOS晶体管，而不是NMOS晶体管。判断逻辑电路40所输出的判断电压若为逻辑“0”时，开关电路54导通，所以设定电压Vset＝Vin*R2/(R2+R3)，若判断逻辑电路40所输出的判断电压若为逻辑“1”时，开关电路54关闭，所以设定电压Vset＝Vin*R2/(R1+R2+R3)。如此一来，只要控制让判断逻辑电路40在轻载时输出逻辑“1”的判断电压，重载时输出逻辑“0”的判断电压，就可以让计算机系统50节省在轻载时的功率消耗，进而使得电池36的放电时间变得较有效率。
图4的计算机系统30与图8的计算机系统50的第三电阻R3其实也是可以省略。请参阅图9，图9示出了本发明的第三实施例的计算机系统60的方块图。为了精简说明，在不妨碍本发明技术揭露的情形下，图9中标号、名称与图4中相同的功能方块，具有相同的功能。计算机系统60的电源控制系统80与图4的计算机系统30的电源控制系统20不同之处在于，电源控制系统80拿掉图4的计算机系统30的第三电阻R3，亦即节点C直接连接至电池36，所以图9的分压控制单元62包括一第一电阻R1、一第二电阻R2以及一开关电路42。而开关电路42可为一NMOS晶体管或一PMOS晶体管，在本实施例中采用NMOS晶体管。当重载时，导通的NMOS晶体管42让设定电压Vset＝Vin*R2/R2＝Vin，而轻载时，关闭的NMOS晶体管42让设定电压Vset＝Vin*R2/(R1+R2)，此时，只要改变电源提供电路34的相关设定，也可以使得输出电压Vout可随不同的设定电压Vset变化输出不同的电压值。
请注意，本发明的判断逻辑电路亦可透过电流传感器(current reader)，或是一程序代码或是其它可用于判断计算机系统的轻载或重载的装置，以根据计算机系统的负载状态输出判断电压。
相较于现有技术，本发明计算机系统的电源控制系统可以根据判断计算机系统的工作状态以决定输出不同工作电压给计算机系统，换言之，当计算机系统处于轻载时，电源控制系统可输出较低的操作电压，因为计算机系统各电子组件的允许操作电压范围大约为3.3伏特(V)+/-10％，而且轻载时计算机系统的电压变化不大，所以计算机系统可以在轻载的情形下使用较低的操作电压仍能维持正常运作，进而节省轻载时的功率损耗，并得以增加电池供电的时间。而且本发明所要增加的组件架构并不复杂，并不需要负担太多额外的成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的相等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种用于计算机系统的电源控制系统，其包括一判断逻辑电路，用于检测该计算机系统的状态以输出一判断电压；一分压控制单元，用于根据判断逻辑电路所输出的判断电压输出一设定电压，所述分压控制单元包括一第一电阻，电连接于一电压源；一第二电阻，以串联的方式连接于第一电阻；以及一开关电路，以并联的方式连接于第一电阻，且连接于判断逻辑电路，所述开关电路可根据判断逻辑电路所输出的判断电压开启或关闭以使分压控制单元输出设定电压；以及一电源提供电路，用于根据设定电压产生一输出电压给计算机系统。
2.如权利要求1所述的电源控制系统，其中所述判断逻辑电路包括一南桥芯片，用于根据计算机系统的状态以输出一检测信号；一电压转换单元，由一电阻以及一电容组成，用于将检测信号转换为一检测电压；以及一比较器，用于比较检测电压与一参考电压，以输出判断电压。
3.如权利要求1所述的电源控制系统，其中所述判断逻辑电路包括一电流传感器(current reader)，用于根据计算机系统的状态输出判断电压。
4.如权利要求1所述的电源控制系统，其中所述判断逻辑电路包括一储存于内存的程序代码，用于根据计算机系统的状态输出判断电压。
5.如权利要求1所述的电源控制系统，其中所述开关电路是一PMOS晶体管，其中若所述判断逻辑电路所输出的判断电压为低电平时，开关电路导通，若所述判断逻辑电路所输出的判断电压为高电平时，开关电路关闭。
6.如权利要求1所述的电源控制系统，其中开关电路是一NMOS晶体管，其中若所述判断逻辑电路所输出的判断电压为低电平时，开关电路关闭，若所述判断逻辑电路所输出的判断电压为高电平时，开关电路导通。
7.如权利要求1所述的电源控制系统，其中所述分压控制单元还包括一第三电阻，电连接于第一电阻及电压源之间。
8.如权利要求1所述的电源控制系统，其中所述电压源是一电池。
9.如权利要求1所述的电源控制系统，其中计算机系统是笔记型计算机或个人数字助理。
全文摘要
一种用于计算机系统的电源控制系统，其包括一判断逻辑电路、一分压控制单元以及一电源提供电路。判断逻辑电路用于检测计算机系统的状态以输出一判断电压；分压控制单元用于根据判断逻辑电路所输出的判断电压而输出一设定电压，分压控制单元包括至少二个电阻以及一开关电路，开关电路可根据判断逻辑电路所输出的判断电压开启或关闭以使分压控制单元输出该设定电压；而电源提供电路用于根据设定电压产生一输出电压给计算机系统。
文档编号G06F1/26GK1581020SQ0312753
公开日2005年2月16日 申请日期2003年8月6日 优先权日2003年8月6日
发明者阮冠旗 申请人:纬创资通股份有限公司