TWI590065B - 電子系統與電源管理方法 - Google Patents

Description

電子系統與電源管理方法

本揭露係有關於電子系統，特別係有關於一種具有高速傳輸介面的電子系統。

近年來，隨著電腦與資訊產業的蓬勃發展，各種新的周邊設備可輕易的連結上個人電腦與筆記型電腦等等等，其中包含了網際網路和外接式儲存裝置等。然而這些周邊裝置的電源管理不是很理想，因此亟需一種電源管理方法與電子系統，來增加主機與周邊裝置的穩定性，同時減少周邊裝置的耗電量。

有鑑於此，本揭露提供一種電子系統，包括：一輸入輸出擴展器，藉由至少一輸出端輸出電源至一周邊裝置；至少一電子裝置，用以菊鏈式耦接至輸入輸出擴展器，其中輸入輸出擴展器與電子裝置以相容於雷奔的傳輸協定進行通訊；以及一控制模組，根據電子裝置的即時功率、周邊裝置的即時功率、一最大輸出功率和複數參數，調整電子裝置和周邊裝置的即時功率，以避免輸入輸出擴展器所輸出的功率大於最大輸出功率。

本揭露亦提供一種電源管理方法，適用於具有一輸入輸出擴展器與至少一電子裝置之一電子系統，輸入輸出擴展器與電子裝置以菊鏈式耦接，並且輸入輸出擴展器耦接至至少一周邊裝置，電源管理方法包括：偵測電子裝置的即時功率和周邊裝置的即時功率，其中輸入輸出擴展器與電子裝置以相容於雷奔的傳輸協定進行通訊；以及根據電子裝置的即時功率、周邊裝置的即時功率、一最大輸出功率和複數參數，調整電子裝置與周邊裝置的即時功率，以避免輸入輸出擴展器所輸出的功率大於最大輸出功率。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖示，作詳細說明如下：

第1圖是本揭露之電子系統之一實施例，用以執行電源管理方法。如第1圖所示，電子系統100包括一輸入輸出擴展器(I/O Expander)EP、電子裝置M1~M5與一控制模組(Control module)CM。在本揭露實施例中，控制模組CM係設置在輸入輸出擴展器EP中。在某些實施例中，控制模組CM可設置在電子裝置M1~M5之一者，或設置在耦接至電子系統100的一主機120，但不限於此。電子裝置M1~M5以一方向疊置於輸入輸出擴展器EP，並且電子裝置M1~M5和輸入輸出擴展器EP具有高速傳輸介面，例如雷奔(Thunderbolt,or Light Peak)介面，使得電子裝置M1~M5和輸入輸出擴展器EP以相容於高速傳輸介面的傳輸協定與主機120進行通訊，而電子裝置M1~M5之間係以菊鏈式(Daisy-Chain)耦接。需說明的是，電子裝置的數量及種類並不限於此，在本揭露實施例中，以雷奔介面為例，但不限於此，任何具有高速傳輸介面(例如5Gbps以上)之電子裝置都可以是本發明之輸入輸出擴展器EP與電子裝置M1~M5。輸入輸出擴展器EP係由電源供應器PS1供應電源，並且輸入輸出擴展器EP將電源供應器PS1所提供的電源輸出至電子裝置M1~M5或周邊裝置。主機120係由外接電源PS2所供應電源，或者由主機內部的電池供應電源。

第2圖是本揭露之電子系統之一實施例。如第2圖所示，輸入輸出擴展器EP具有一輸入端I1與輸出端P1~P5。詳細而言，輸入端I1耦接至電源供應器PS1，用以從電源供應器PS1接收電源。輸入輸出擴展器EP藉由輸出端P1~P4輸出電源至周邊裝置，其中周邊裝置為不具有雷奔介面之電子裝置。舉例來說，輸出端P1、P2為通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)介面，輸出端P3為高清晰度多媒體介面(High Definition Multimedia Interface,HDMI)，輸出端P4為網路介面，輸出端的數量與輸出端的種類僅說明之用，但不限於此。切換單元SW1A、SW1B可選擇性由主機120及/或由輸入輸出擴展器EP提供電源或者不提供至輸出端P1，切換單元SW2A~SW4A、SW2B~SW4B也具有相同功能，因此不再贅述。輸入輸出擴展器EP藉由輸出端P5提供電源至電子裝置M1~M5。每個電子裝置M1~M5具有對應的輸入端，用以接收來自輸入輸出擴展器EP的電源。

功率偵測器S1~S9用以偵測周邊裝置與電子裝置M1~M5的即時功率，切換單元SW5用以選擇性提供電源或停止提供電源至輸入輸出擴展器EP，切換單元SW6、SW8~SW12用以選擇性提供電源或停止提供電源至電子裝置M1~M5。當一個新的電子裝置連接至最後一個電子裝置時，控制模組CM根據目前電子裝置(例如電子裝置M1~M5)的即時功率、周邊裝置的即時功率、一最大輸出功率和複數參數，調整電子裝置和周邊裝置的即時功率，以避免輸入輸出擴展器EP所輸出的功率大於最大輸出功率。

假設電源供應器PS1提供給輸入輸出擴展器EP最大功率為100瓦，因此輸入輸出擴展器EP的最大輸出功率接近100瓦(以下假設最大輸出功率為100瓦)。當電子裝置M5連接至電子裝置M4時，控制模組CM會偵測電子裝置M5是何種類電子裝置、電子裝置M5的最大功率和最小功率，並且根據電子裝置M1~M4的即時功率、周邊裝置的即時功率、最大輸出功率(例如100瓦)和複數參數，調整電子裝置M1~M5和周邊裝置的即時功率，以避免輸入輸出擴展器EP所輸出的功率大於最大輸出功率(例如100瓦)。

在本揭露實施例中，參數包括停止供電的優先順序、所有電子裝置(例如電子裝置M1~M5)與所有周邊裝置的使用率、所有電子裝置(例如電子裝置M1~M5)和所有周邊裝置的最大功率和最小功率，並且根據這些參數選擇性停止供電或降頻電子裝置M1~M5或周邊裝置，以避免輸入輸出擴展器EP所輸出的功率大於最大輸出功率。

舉例來說，當電子裝置M5連接至電子裝置M4時，控制模組CM偵測到電子裝置M5的最小功率為10瓦，由於電子裝置M1~M4和周邊裝置的即時功率之總合為95瓦，假如電子裝置M5加入電子系統100時，會導致電子裝置M1~M4或周邊裝置不正常地運作。控制模組CM可根據優先順序(例如電子裝置M1優先被停止供應電源)停止供應電源至電子裝置M1，使得電子裝置M5與其他電子裝置得以正常地運作。

在本揭露實施例中，控制模組CM亦可根據電子裝置M1~M4和周邊裝置的使用率來選擇停止何者裝置。舉例來說，假設電子裝置M2一直處於待命狀態，當電子裝置M5連接至電子裝置M4時，控制模組CM停止提供電源至電子裝置M2，使得電子裝置M1、M3~M5和周邊裝置得以正常地運作。

在本揭露實施例中，控制模組CM亦可根據電子裝置M1~M4和周邊裝置的最大功率或最小功率來選擇停止何者裝置。舉例來說，在電子裝置M1~M4之中，電子裝置M3具有最大之最小功率，控制模組CM停止供應電源至電子裝置M3將減少很多電源消耗，因此當電子裝置M5連接至電子裝置M4時，控制模組CM停止提供電源至電子裝置M3，使得電子裝置M1~M2、M4~M5和周邊裝置得以正常運作。

在某些實施例中，當電子裝置M5連接至電子裝置M4時，控制模組CM亦可減少電子裝置M1~M4之至少一者的效能。舉例來說，電子裝置M2、M3和M4分別為光碟機、硬碟和顯示卡，其中顯示卡具有圖形處理器(Graphic Processing Unit,GPU)，控制模組CM可降低電子裝置M2的讀取速度、及/或降低電子裝置M3的轉速、及/或降低電子裝置M4的操作頻率，以便減少電子裝置M2、M3或M4的耗電量，使得電子裝置M5得以正常操作。

在某些實施例中，控制模組CM亦判斷主機120的圖形處理器與電子裝置M4的圖形處理器何者具有較高的效能，以便決定對何者圖形處理器停止提供電源。此外，主機120的圖形處理器與電子裝置M4的圖形處理器亦可同時運作，例如主機120的圖形處理器執行奇數畫框週期(frame)，電子裝置M4的圖形處理器執行偶數畫框週期，但不限於此。

第3圖是本揭露之雷奔介面之一實施例，其中雷奔介面TB係設置在主機120。如第3圖所示，雷奔介面TB的輸出端P7耦接至輸入輸出擴展器EP的輸出端P6，雷奔介面TB之輸出端P9接收來自主機120的電源，用以提供電源至電子裝置M1~M5、周邊裝置和輸入輸出擴展器EP。在本揭露實施例中，當電源供應器PS1提供電源至輸入輸出擴展器EP時，雷奔介面TB藉由切換單元SW13停止提供電源至電子裝置M1~M5、周邊裝置和輸入輸出擴展器EP。在某些實施例中，當電源供應器PS1提供電源至輸入輸出擴展器EP時，雷奔介面TB亦同時提供電源至電子裝置M1~M5、周邊裝置和輸入輸出擴展器EP。舉例來說，電源供應器PS1所提供100瓦的電源至輸入輸出擴展器EP，雷奔介面TB亦提供10瓦的電源給輸入輸出擴展器EP，因此輸入輸出擴展器EP可提供110瓦的電源至電子裝置M1~M5或周邊裝置，因此輸入輸出擴展器EP的最大輸出功率變成110瓦。在某些實施例中，當主機120的一外接電源PS2失能時，輸入輸出擴展器EP可藉由切換單元SW7和雷奔介面TB之切換單元SW14提供電源(例如10瓦)至主機120，使得輸出端P8輸出電源至主機120，以便對主機120的電池進行充電。

在本揭露實施例中，主機120可以是各種電子系統樣態(configuration)，例如，手持式設備(hand-held devices)、可攜式設備(portable devices)、個人數位助理(personal digital assistant；PDA)多處理器系統、以微處理器為基礎或可程式化之消費性電子產品(microprocessor-based or programmable consumer electronics)、網路電腦、迷你電腦、大型主機以及類似之設備，但不限於此。控制模組CM可設置在一單一中央處理單元(central-processing unit;CPU)或者是關連於平行運算環境(parallel processing environment)之複數平行處理單元內，用以執行電源管理方法。

第4圖係本揭露之電源管理方法之一流程圖，適用於具有輸入輸出擴展器EP與至少一電子裝置(例如電子裝置M1~M5)之一電子系統100，其中輸入輸出擴展器EP與電子裝置M1~M5以菊鏈式耦接。如第4圖所示，電源管理方法包括下列步驟。

於步驟S41，藉由輸入輸出擴展器EP提供電源至電子裝置M1~M5及/或耦接至輸入輸出擴展器EP之至少一周邊裝置。於步驟S42，偵測電子裝置M1~M5的即時功率和周邊裝置的即時功率，其中輸入輸出擴展器EP與電子裝置M1~M5以相容於雷奔的傳輸協定進行通訊。於步驟S43，根據電子裝置M1~M5的即時功率、周邊裝置的即時功率、最大輸出功率和複數參數，調整電子裝置M1~M5與周邊裝置的即時功率，以避免輸入輸出擴展器EP所輸出的功率大於上述最大輸出功率。於步驟S44，以相容於雷奔的傳輸協定執行輸入輸出擴展器EP與主機120之間的通訊，其中當主機120的外接電源PS2失能時，藉由輸入輸出擴展器EP提供電源至主機120。

詳細而言，最大輸出功率為輸入輸出擴展器EP所能輸出之最大功率。舉例來說，當只有主機120提供電源(例如10瓦)至輸入輸出擴展器EP時，輸入輸出擴展器EP的最大輸出功率為10瓦。當只有電源供應器PS1提供電源(例如100瓦)至輸入輸出擴展器EP時，輸入輸出擴展器EP的最大輸出功率為100瓦。當主機120和電源供應器PS1同時提供電源至輸入輸出擴展器EP時，輸入輸出擴展器EP的最大輸出功率為110瓦。主機120與電源供應器PS1所提供的電源(10瓦和100瓦)僅為說明之用，但不限於此。

本揭露之電子系統100與電源管理方法可根據電子裝置的即時功率、上述周邊裝置的即時功率、一最大輸出功率和複數參數，調整電子裝置和周邊裝置的即時功率，以避免當連接另一電子裝置至上數電子裝置時，輸入輸出擴展器EP所輸出的功率大於最大輸出功率，增加系統的穩定性。

以上敘述許多實施例的特徵，使所屬技術領域中具有通常知識者能夠清楚理解本說明書的形態。所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解其可利用本發明揭示內容為基礎以設計或更動其他製程及結構而完成相同於上述實施例的目的及/或達到相同於上述實施例的優點。所屬技術領域中具有通常知識者亦能夠理解不脫離本發明之精神和範圍的等效構造可在不脫離本發明之精神和範圍內作任意之更動、替代與潤飾。

100．．．電子系統

M1~M5．．．電子裝置

CM．．．控制模組

120．．．主機

EP．．．輸入輸出擴展器

PS1．．．電源供應器

PS2．．．外接電源

P1~P9．．．輸出端

TB．．．雷奔介面

S1~S9．．．功率偵測器

I1．．．輸入端

SW1A~SW4A、SW1B~SW4B、SW5~SW14．．．切換單元

第1圖是本揭露之電子系統之一實施例，用以執行電源管理方法；

第2圖是本揭露之電子系統之一實施例；

第3圖是本揭露之雷奔介面之一實施例；以及

第4圖係本揭露之電源管理方法之一流程圖。

100．．．電子系統

M1~M5．．．電子裝置

CM．．．控制模組

120．．．主機

EP．．．輸入輸出擴展器

PS1．．．電源供應器

PS2．．．外接電源

Claims (11)

1. 一種電子系統，包括：一輸入輸出擴展器，藉由至少一輸出端輸出電源至一周邊裝置；至少一電子裝置，用以菊鏈式耦接至上述輸入輸出擴展器；以及一控制模組，根據上述電子裝置的即時功率、上述周邊裝置的即時功率、一最大輸出功率和至少一參數，調整上述電子裝置和上述周邊裝置的即時功率，以避免上述輸入輸出擴展器所輸出的功率大於上述最大輸出功率，其中，上述參數為上述電子裝置與上述周邊裝置的使用率，使得上述控制模組根據上述使用率選擇性停止供電或降頻上述電子裝置或上述周邊裝置，以避免上述輸入輸出擴展器所輸出的功率大於上述最大輸出功率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電子系統，其中上述輸入輸出擴展器以相容於雷奔的傳輸協定與一主機進行通訊，當上述主機的一外接電源失能時，上述輸入輸出擴展器提供電源至上述主機。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電子系統，其中上述控制模組設置在上述電子裝置、上述輸入輸出擴展器或上述主機中。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電子系統，其中上述輸入輸出擴展器與每一上述電子裝置分別包括至少一功率偵測器，用以偵測上述即時功率。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電子系統，其中上述電子裝置以一方向疊置於上述輸入輸出擴展器，並且以相容於雷奔的傳輸協定與上述主機進行通訊。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電子系統，其中上述控制模組更選擇性降低上述電子裝置或上述周邊裝置的讀取速度、轉速、或操作頻率，以便減少上述電子裝置或上述周邊裝置的耗電量。
7. 一種電源管理方法，適用於具有一輸入輸出擴展器與至少一電子裝置之一電子系統，上述輸入輸出擴展器與上述電子裝置以菊鏈式耦接，並且上述輸入輸出擴展器耦接至至少一周邊裝置，上述電源管理方法包括：偵測上述電子裝置的即時功率和上述周邊裝置的即時功率；以及透過一控制模組根據上述電子裝置的即時功率、上述周邊裝置的即時功率、一最大輸出功率和至少一參數，調整上述電子裝置與上述周邊裝置的即時功率，以避免上述輸入輸出擴展器所輸出的功率大於上述最大輸出功率，其中，上述參數為上述電子裝置與上述周邊裝置的使用率，使得上述控制模組根據上述使用率選擇性停止供電或降頻上述電子裝置或上述周邊裝置，以避免上述輸入輸出擴展器所輸出的功率大於上述最大輸出功率。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電源管理方法，更包括藉由上述輸入輸出擴展器提供電源至上述電子裝置及/或上述周邊裝置。
9. 如申請專利範圍第7項所述之電源管理方法，更包括以相容於雷奔的傳輸協定執行上述輸入輸出擴展器與一主機之間的通訊，其中當上述主機的一外接電源失能時，藉由上述輸入輸出擴展器提供電源至上述主機。
10. 如申請專利範圍第7項所述之電源管理方法，其中上述控制模組設置在上述電子裝置、上述輸入輸出擴展器或上述主機中，並且上述電子裝置以相容於雷奔的傳輸協定與上述主機進行通訊。
11. 如申請專利範圍第7項所述之電源管理方法，其中上述控制模組更選擇性降低上述電子裝置或上述周邊裝置的讀取速度、轉速、或操作頻率，以便減少上述電子裝置或上述周邊裝置的耗電量。