TWI414134B - 電源供應模式控制電路、電源供應電路及電源供應模式控制方法 - Google Patents

Description

電源供應模式控制電路、電源供應電路及電源供應模式控制方法

本發明係有關一種電源供應模式控制電路、電源供應電路及電源供應模式控制方法，尤指一種能夠自動切換脈衝寬度及脈衝頻率調變模式的電源供應模式控制電路、電源供應電路及電源供應模式控制方法。

隨著電子技術的蓬勃發展，電子產品已被人們廣為使用，從而使得電子產品的電力供應問題成為非常重要的課題。目前，電子產品普遍使用開關電源供應模式來實現電力的供應。開關電源通常有脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)和脈衝頻率調變(Pulse Frequency Modulation，PFM)兩種模式。

上述脈衝寬度調變與脈衝頻率調變兩種模式的切換，大都先透過結構複雜的電子裝置電壓偵測電路及電子裝置電流偵測電路以計算出電子裝置的消耗功率，再根據此消耗功率以決定要將開關電源切換至脈衝寬度調變模式或脈衝頻率調變模式。當電子產品在消耗功率較高的條件下進行工作時，開關電源切換至脈衝寬度調變模式；相反的，當電子產品在消耗功率較低的條件下進行工作時，開關電源則切換至脈衝頻率調變模式。由於偵測電子裝置的電壓及電流的電路的設計過程較為複雜，電路元件較多，因此使得此電路設計的成本較高。並且偵測電子裝置的電壓及電流的電路還需佔用較大的印刷電路板面積，不能夠滿足現代電子設備的小型化趨勢的發展要求。

為降低成本、減小印刷電路板的使用面積，本發明提供具有較佳架構的電源供應模式控制電路、電源供應電路及電源供應模式控制方法。

本發明的目的之一是提供一種電源供應電路，連接至具有多個功能的電子裝置。此電源供應電路包括電源、脈衝寬度調變電路、脈衝頻率調變電路及電源供應模式控制電路。電源用以產生電力。脈衝寬度調變電路電性耦接至電源及電子裝置，並在被致能時將電源產生的電力以脈衝寬度調變模式輸出給電子裝置。脈衝頻率調變電路電性耦接至電源及電子裝置，並在被致能時將電源產生的電力以脈衝頻率調變模式輸出給電子裝置。電源供應模式控制電路電性耦接至脈衝寬度調變電路與脈衝頻率調變電路。此電源供應模式控制電路包括儲存模組、檢測模組、計算模組及控制模組。其中，儲存模組用以儲存一準位以及對應每一功能運作時的功耗參數。檢測模組檢測每一功能是否正在運作，並輸出相對應的運作檢測結果。計算模組電性耦接至儲存模組與檢測模組以接收運作檢測結果，並根據運作檢測結果計算運作功耗參數。控制模組電性耦接至計算模組以接收運作功耗參數，並根據運作功耗參數與準位以決定致能脈衝寬度調變電路或脈衝頻率調變電路。

在本發明的一實施例中，當運作功耗參數大於準位時，控制模組致能脈衝寬度調變電路。當運作功耗參數小於準位時，控制模組致能脈衝頻率調變電路。

本發明的再一目的是提供一種電源供應模式控制電路，適於控制提供至電子裝置的電源，電源以第一供應模式或第二供應模式提供，電子裝置具有多個功能。此控制電路包括：儲存模組、檢測模組、計算模組及控制模組。儲存模組儲存一準位以及對應每一功能運作時的功耗參數。檢測模組檢測每一功能是否正在運作，並輸出相對應的運作檢測結果。計算模組電性耦接至儲存模組與檢測模組以接收運作檢測結果，並根據運作檢測結果計算運作功耗參數。控制模組電性耦接至計算模組以接收運作功耗參數，並根據運作功耗參數與準位以決定以第一供應模式或第二供應模式提供電源至電子裝置。

在本發明的一實施例中，當運作功耗參數大於準位時，控制模組決定以第一供應模式提供電源至電子裝置。當運作功耗參數小於準位時，控制模組決定以第二供應模式提供電源至電子裝置。

在本發明的一實施例中，上述的第一供應模式為脈衝寬度調變模式，第二供應模式為脈衝頻率調變模式。

本發明的又一目的是提供一種電源供應模式控制方法，用以控制電源的輸出模式，電源供應電力至具有多個功能的電子裝置。此電源供應模式控制方法包括步驟：設定對應每一功能運作時的功耗參數；檢測這些功能是否正在運作以得相對應的運作檢測結果；根據運作檢測結果計算相對應的運作功耗參數；以及根據運作功耗參數與一準位來控制電源的輸出模式。

在本發明的一實施例中，上述的運作功耗參數為正在運作的功能的功耗參數的總和，功耗參數為功能運作時所耗的功率與所有功能運作時所耗的總功率間的預定比率，上述的準位介於15%與25%之間。

本發明之電源供應電路、電源供應模式控制電路及控制方法不需要設置偵測電子裝置的電壓及電流的電路，可透過運作功耗參數與預先設定的準位之間的比較結果來決定以脈衝寬度調變模式或脈衝頻率調變模式提供電源至電子裝置，實現脈衝寬度調變模式與脈衝頻率調變模式的自動切換，從而節省成本、減小佔用印刷電路板的面積。

為了使貴審查委員能更進一步瞭解本發明特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

請參閱圖1，圖1是根據本發明一實施例的電源供應電路的電路方塊圖。在此實施例中，電源供應電路包括電源20、脈衝寬度調變電路10、脈衝頻率調變電路40以及電源供應模式控制電路30。

如圖所示，電源20電性耦接至脈衝寬度調變電路10與脈衝頻率調變電路40以產生電力。電源供應模式控制電路30，電性耦接至脈衝寬度調變電路10與脈衝頻率調變電路40，以決定致能脈衝寬度調變電路10或脈衝頻率調變電路40。在本實施方式中，電源供應模式控制電路30可為中央處理器(Central Processing Unit，CPU)或微處理器(Microprocessor)。

再者，脈衝寬度調變電路10電性耦接至電子裝置50，脈衝寬度調變電路10在被電源供應模式控制電路30致能時會將電源20產生的電力以脈衝寬度調變模式輸出給電子裝置50。脈衝頻率調變電路40電性耦接至電子裝置50，脈衝頻率調變電路40在被電源供應模式控制電路30致能時會將電源20產生的電力以脈衝頻率調變模式輸出給電子裝置50。

請參閱圖2，圖2是根據本發明一實施例的電源供應模式控制電路的電路方塊圖。其中，電源供應模式控制電路30適於控制提供至電子裝置50的電源，電源以第一供應模式(如脈衝寬度調變模式)或第二供應模式(如脈衝頻率調變模式)提供電力，電子裝置50具有多個功能。例如，當電子裝置50為手機時，這些功能可包括資訊、通訊錄、設置、多媒體等功能。資訊功能供使用者收發資訊。通訊錄功能供用戶記錄聯繫人的姓名、電話號碼、單位電話、行動電話等內容。多媒體功能則供用戶聽音樂、進行視頻播放等。

在本實施例中，電源供應模式控制電路30包括儲存模組302、檢測模組304、計算模組306及控制模組308。其中，儲存模組302用以儲存一個預設的準位以及對應前述的每一個功能運作時的功耗參數。此處所提及的功耗參數為各功能運作時所耗的功率與所有功能運作時所耗的總功率間的預定比率。在本實施方式中是以單一功能運作時所耗的功率占所有功能運作時所耗的總功率的百分比做為功耗參數。具體地，例如當電子裝置50為手機時，假設資訊、通訊錄、多媒體等功能運作時所耗的功率分別為0.5瓦特、0.6瓦特、0.8瓦特，而電子裝置50所有的功能運作時所耗的總功率為10瓦特，則資訊、通訊錄、多媒體功能運作時的功耗參數分別為5%、6%及8%。但並不以此為限，功耗參數也可為其它計算方式。前述各功能運作時所耗的功率可於電子裝置50運作時藉由量測儀器實際量測而得，亦可根據電子裝置50之電路圖進行估算。此外，本實施例中儲存於儲存模組302中的準位介於15%與25%之間，但具體準位數值也可根據實際需要進行設置。

請繼續參閱圖2。在本實施例中，檢測模組304用以檢測每一功能是否正在運作，並輸出相對應的運作檢測結果。計算模組306電性耦接至儲存模組302與檢測模組304以接收運作檢測結果，並根據運作檢測結果計算相對應的運作功耗參數。此處所提的運作功耗參數為正在運作的功能的功耗參數的總和。例如，當電子裝置50為手機時，假設資訊、通訊錄、多媒體功能運作時的功耗參數分別為5%、6%及8%，而此時正在運作的功能有資訊功能與多媒體功能，則運作功耗參數為5%加上8%，亦即為13%。

再者，如圖所示，控制模組308電性耦接至計算模組306以接收前述的運作功耗參數，並根據此運作功耗參數與儲存於儲存模組302中的準位來決定以第一供應模式或第二供應模式提供電源20所產生的電力至電子裝置50。具體地，在本實施例中，當運作功耗參數大於準位時，控制模組308就會致能(enable)脈衝寬度調變電路10並禁能(disable)脈衝頻率調變電路40，藉此以脈衝寬度調變模式提供電源20所產生的電力至電子裝置50；相對的，當運作功耗參數小於準位時，控制模組308就會致能脈衝頻率調變電路40並禁能(disable)脈衝寬度調變電路10，藉此以脈衝頻率調變模式提供電源20所產生的電力至電子裝置50。

接下來請參閱圖3，圖3是根據本發明一實施例的電源供應模式控制方法的流程圖。此電源供應模式控制方法包括下列步驟：

步驟S300，設定對應每一功能運作時的功耗參數。此功耗參數為各功能運作時所耗的功率與所有些功能運作時所耗的總功率間的預定比率。在本實施方式中，功耗參數為功能運作時所耗的功率占所有些功能運作時所耗的總功率的百分比，但並不以此為限，功耗參數也可為其它計算方式。

步驟S302，檢測每個功能是否正在運作以得到相對應的運作檢測結果。

步驟S304，根據運作檢測結果計算相對應的運作功耗參數。此運作功耗參數為正在運作的功能的功耗參數的總和。

步驟S306，根據運作功耗參數與準位來控制電源的輸出模式。具體地，當運作功耗參數大於準位時，控制電源的輸出模式為脈衝寬度調變模式；相對的，當運作功耗參數小於準位時，控制電源的輸出模式為脈衝頻率調變模式。

下面配合圖2與圖3舉一實例詳細說明本發明電源供應模式控制方法的工作過程。假設某一個電子裝置包含有5個功能，此些功能分別為第一功能、第二功能、第三功能、第四功能及第五功能，並假設第一功能、第二功能、第三功能、第四功能及第五功能運作時的功耗參數分別為10%、15%、20%、25%及30%。滿載時，即所有功能運作時的功耗參數為100%，設定準位為25%(步驟S300)。檢測模組304檢測正在運作的功能，例如檢測到僅有第一功能正在運作，並將這個檢測到的運作檢測結果輸出給計算模組306(步驟S302)。計算模組306根據運作檢測結果而從儲存模組302取得先前設定好的功耗參數(對應於第一功能的功耗參數為10%)，並將所有的功耗參數相加以得到運作功耗參數(在此因為只有第一功能在運作，所以運作功耗參數等同於第一功能的功耗參數10%)。(步驟S304)。控制模組308比較運作功耗參數與準位之後發現運作功耗參數(10%)小於先前設定的準位(25%)，因此控制模組308就控制電源20的輸出模式為脈衝頻率調變模式(致能圖1所示的PFM電路40並禁能PWM電路10)(步驟S306)。

假若當步驟S302中，檢測模組304檢測到第一功能、第二功能及第三功能同時運作，那麼在步驟S304中，計算模組306將從儲存模組302中取得先前設定好的功耗參數(對應於第一功能的功耗參數為10%、對應於第二功能的功耗參數為15%與對應於第三功能的功耗參數為20%)，並計算出此時的運作功耗參數為45%(10%+15%+20%)。在此狀況下，控制模組308因為在步驟S306中比較得知運作功耗參數大於準位25%，所以控制電源20的輸出模式為脈衝寬度調變模式(致能圖1所示的PWM電路10並禁能PFM電路40)。

總結來說，相較於習知技術，本發明之電源供應電路、電源供應模式控制電路及控制方法不需要設置偵測電子裝置的電壓及電流的電路，而是透過預先儲存準位以及對應每一些功能運作時的功耗參數，再檢測每一些功能是否正在運作，並輸出相對應的運作檢測結果，又根據運作檢測結果計算相對應的運作功耗參數，並根據運作功耗參數與準位以決定以脈衝寬度調變模式或脈衝頻率調變模式提供電源至電子裝置50，藉此實現脈衝寬度調變模式與脈衝頻率調變模式的自動切換，從而節省成本、減小佔用印刷電路板的面積。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．PWM電路

20．．．電源

30．．．電源供應模式控制電路

40．．．PFM電路

50．．．電子裝置

302．．．儲存模組

304．．．檢測模組

306．．．計算模組

308．．．控制模組

S300~S306．．．本發明一實施例的施行步驟

圖1是根據本發明一實施例的電源供應電路的電路方塊圖。

圖2是根據本發明一實施例的電源供應模式控制電路的電路方塊圖。

圖3是根據本發明一實施例的電源供應模式控制方法的施行步驟流程圖。

10．．．PWM電路

20．．．電源

30．．．電源供應模式控制電路

40．．．PFM電路

50．．．電子裝置

Claims (16)

1. 一種電源供應模式控制電路，適於控制提供至一電子裝置的一電源，該電源以一第一供應模式與一第二供應模式其中之一提供，該電子裝置具有複數個功能，該控制電路包括：一儲存模組，儲存一準位以及對應每一該些功能運作時的一功耗參數；一檢測模組，檢測每一該些功能是否正在運作，並輸出相對應的一運作檢測結果；一計算模組，電性耦接至該儲存模組與該檢測模組以接收該運作檢測結果，並根據該運作檢測結果計算一運作功耗參數；以及一控制模組，電性耦接至該計算模組以接收該運作功耗參數，並根據該運作功耗參數與該準位以決定以該第一供應模式與該第二供應模式其中之一提供該電源至該電子裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電源供應模式控制電路，其中當該運作功耗參數大於該準位時，該控制模組決定以該第一供應模式提供該電源至該電子裝置。
3. 如申請專利範圍第1項所述的電源供應模式控制電路，其中當該運作功耗參數小於該準位時，該控制模組決定以該第二供應模式提供該電源至該電子裝置。
4. 如申請專利範圍第1項所述的電源供應模式控制電路，其中該運作功耗參數為正在運作的該(些)功能的該(些)功耗參數的一總和，該功耗參數為該功能運作時所耗的一功率與所有該些功能運作時所耗的一總功率間的一預定比率。
5. 如申請專利範圍第4項所述的電源供應模式控制電路，其中該準位介於15%與25%之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述的電源供應模式控制電路，其中該第一供應模式為一脈衝寬度調變模式，該第二供應模式為一脈衝頻率調變模式。
7. 一種電源供應電路，連接至具有複數個功能的一電子裝置，該電源供應電路包括：一電源，產生一電力；一脈衝寬度調變電路，電性耦接至該電源及該電子裝置，該脈衝寬度調變電路在被致能時將該電源產生的該電力以一脈衝寬度調變模式輸出給該電子裝置；一脈衝頻率調變電路，電性耦接至該電源及該電子裝置，該脈衝頻率調變電路在被致能時將該電源產生的該電力以一脈衝頻率調變模式輸出給該電子裝置；以及一電源供應模式控制電路，電性耦接至該脈衝寬度調變電路與該脈衝頻率調變電路，該電源供應模式控制電路包括：一儲存模組，儲存一準位以及對應每一該些功能運作時的一功耗參數；一檢測模組，檢測每一該些功能是否正在運作，並輸出相對應的一運作檢測結果；一計算模組，電性耦接至該儲存模組與該檢測模組以接收該運作檢測結果，並根據該運作檢測結果計算一運作功耗參數；以及一控制模組，電性耦接至該計算模組以接收該運作功耗參數，並根據該運作功耗參數與該準位以決定致能該脈衝寬度調變電路或該脈衝頻率調變電路。
8. 如申請專利範圍第7項所述的電源供應電路，其中當該運作功耗參數大於該準位時，該控制模組致能該脈衝寬度調變電路。
9. 如申請專利範圍第7項所述的電源供應電路，其中當該運作功耗參數小於該準位時，該控制模組致能該脈衝頻率調變電路。
10. 如申請專利範圍第7項所述的電源供應電路，其中該運作功耗參數為正在運作的該(些)功能的該(些)功耗參數的一總和，該功耗參數為該功能運作時所耗的一功率與所有該些功能運作時所耗的一總功率間的一預定比率。
11. 如申請專利範圍第10項所述的電源供應電路，其中該準位介於15%與25%之間。
12. 一種電源供應模式控制方法，用以控制一電源的一輸出模式，該電源供應一電力至具有複數個功能的一電子裝置，該電源供應模式控制方法包括步驟：設定對應每一該些功能運作時的一功耗參數；檢測該些功能是否正在運作以得相對應的一運作檢測結果；根據該運作檢測結果計算相對應的一運作功耗參數；以及根據該運作功耗參數與一準位來控制該電源的該輸出模式。
13. 如申請專利範圍第12項所述之電源供應模式控制方法，其中當該運作功耗參數大於該準位時，控制該電源的該輸出模式為一脈衝寬度調變模式。
14. 如申請專利範圍第12項所述之電源供應模式控制方法，其中當該運作功耗參數小於該準位時，控制該電源的該輸出模式為一脈衝頻率調變模式。
15. 如申請專利範圍第12項所述之電源供應模式控制方法，其中該運作功耗參數為正在運作的該(些)功能的該(些)功耗參數的一總和，該功耗參數為該功能運作時所耗的一功率與所有該些功能運作時所耗的一總功率間的一預定比率。
16. 如申請專利範圍第15項所述之電源供應模式控制方法，其中該準位介於15%與25%之間。