TWI743922B - 電子裝置及其電源管理方法 - Google Patents

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TWI743922B
TWI743922B TW109126332A TW109126332A TWI743922B TW I743922 B TWI743922 B TW I743922B TW 109126332 A TW109126332 A TW 109126332A TW 109126332 A TW109126332 A TW 109126332A TW I743922 B TWI743922 B TW I743922B
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許烜碩
陳思云
馬瑞祥
李翊銘
鐘志偉
江明祐
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和碩聯合科技股份有限公司
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Abstract

電子裝置包括處理器、電池、充電電路、控制器及邏輯運算器。處理器能夠以預設頻率或較低頻率執行工作。充電電路分別電性連接外部電源與電池且用以當外部電源與充電電路從連接狀態改變至未連接狀態時，發出未連接訊號，且由電池供電至充電電路。控制器用以當外部電源與充電電路從連接狀態改變至未連接狀態時發出第一控制訊號。邏輯運算器用以依據未連接訊號及第一控制訊號，發出降頻訊號給處理器，使處理器自預設頻率降為較低頻率以執行工作。

Description

電子裝置及其電源管理方法
本發明是有關於一種裝置及其管理方法，且特別是有關於一種電子裝置及其電源管理方法。
當電子裝置與外部電源連接時，外部電源可提供電子裝置足夠的電流。當電子裝置與外部電源未連接時，則由電子裝置內部的電池提供電子裝置的用電。然，當外部電源與電子裝置突然斷電，如突然停電或傳輸外部電源的插頭突然自電子裝置脫落，有可能發生因為電池過載所造成的非預期關機。
因此，亟需提出一種能改善前述習知問題的電子裝置及電源管理方法。
因此，本發明提出一種電子裝置及其電源管理方法，可改善習知問題。
本發明一實施例提出一種電子裝置。電子裝置包括處理器、電池、充電電路、控制器及邏輯運算器。處理器能夠以預設頻率或較低頻率執行工作。充電電路分別電性連接於外部電源與電池，充 電電路用以基於外部電源與充電電路從連接狀態改變至未連接狀態，發出未連接訊號，且由電池供電至充電電路。控制器用以基於外部電源與充電電路從連接狀態改變至未連接狀態，輸出第一控制訊號。邏輯運算器電性連接於充電電路及控制器且用以依據未連接訊號及第一控制訊號，發出降頻訊號給處理器，使處理器自預設頻率降為較低頻率以執行工作。
本發明另一實施例提出一種電子裝置之電源管理方法。電源管理方法適用於電子裝置，電子裝置包括處理器、電池、充電電路及邏輯運算器，充電電路用以分別電性連接外部電源與電池。處理器用以以預設頻率或較低頻率執行工作，以及基於充電電路與外部電源未連接，由電池供電。電源管理方法包括以下步驟：基於外部電源與充電電路從連接狀態改變至未連接狀態，充電電路發出未連接訊號；基於外部電源與充電電路從連接狀態改變至未連接狀態，控制器發出第一控制訊號；依據未連接訊號及第一控制訊號，邏輯運算器發出降頻訊號給處理器，使處理器自預設頻率降為較低頻率以執行工作。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
10:外部電源
100:電子裝置
105:電池
110:充電電路
120:控制器
130:邏輯運算器
131:邏輯閘
131a:第一輸入端
131b:第二輸入端
131c:輸出端
132:開關
140:處理器
C1:第一控制訊號
C2:第二控制訊號
G:閘極
GND:接地端
D:汲極
N1:輸出訊號
P:電源端
R1:降頻訊號
R2:回復訊號
S:源極
S1:未連接訊號
S2:連接訊號
S110~S165:步驟
T1:特定時間
t1,t2,t2’,t3:時點
第1A圖繪示依照本發明一實施例之電子裝置與外部電源連接的示意圖。
第1B圖繪示第1A圖之電子裝置與外部電源未連接的示意圖。
第2~4圖繪示第1A圖之充電電路所發出之訊號、控制器所發出之訊號及邏輯運算器所發出之訊號於數個不同實施例的時序圖。
第5圖繪示第1A圖之電子裝置的電源管理方法的流程圖。
請參照第1A、1B及2~4圖，第1A圖繪示依照本發明一實施例之電子裝置100與外部電源10連接的示意圖，第1B圖繪示第1A圖之電子裝置100與外部電源10未連接的示意圖，第2~4圖繪示第1A圖之充電電路110所發出之訊號、控制器120所發出之訊號及邏輯運算器130所發出之訊號於數個不同實施例的時序圖。
電子裝置100包括電池105、充電電路110、控制器120、邏輯運算器130及至少一處理器140。充電電路110、控制器120、邏輯運算器130及處理器140。在一實施例中，充電電路110、控制器120、邏輯運算器130與處理器140中至少二者可整合成單一元件，或者充電電路110、控制器120與邏輯運算器130中至少二者可整合至處理器140。在一實施例中，控制器120例如是嵌入式控制器(Embed Controller,EC)。處理器140例如是包含中央處理器(Central Processing Unit,CPU)及/或圖形處理器(Graphics Processing Unit,GPU)等。本發明實施例不限定處理器140的數量，其可以一個或多個，如二個或更多。在一實施例中，處理器140能夠以一預設頻率或一較低頻率執行工作。本文的「預設頻率」的範圍例如是介於最高工作頻率與最低工作頻率之間，而「較低頻率」例如是至少高於最低工作頻 率或為最低工作頻率。最高工作頻率的具體數值及最低工作頻率的具體數值可視電子裝置100的規格及/或種類而定，本發明實施例不加以限定。
充電電路110用以連接外部電源10與電池105。當充電電路110與外部電源10電性連接時，充電電路110可將外部電源10的電力儲存於電池105。當充電電路110與外部電源10未連接時，由電池105供電給電子裝置100內部的元件，例如，充電電路110、控制器120、邏輯運算器130、處理器140及/或其它元件，以維持電子裝置100的正常運作。
在一實施例中，如第2圖所示，充電電路110用以：當外部電源10與充電電路110從連接狀態(如第1A圖所示)改變至未連接狀態(如第1B圖所示)時，如在時點t1，發出一未連接訊號S1給邏輯運算器130。控制器120且用以：當外部電源10與充電電路110從連接狀態改變至未連接狀態時，發出第一控制訊號C1給邏輯運算器130。邏輯運算器130電性連接於充電電路110及控制器120且用以：依據未連接訊號S1及第一控制訊號C1，發出一降頻訊號R1給處理器140。控制器120更用以：在降頻訊號R1發出一特定時間T1後，如在時點t2，發出第二控制訊號C2號給處理器140。邏輯運算器130更用以依據未連接訊號S1及第二控制訊號C2，發出回復訊號R2給處理器140。在實施例中，處理器140可依據降頻訊號R1進行降頻，也就是啟動降頻保護，使處理器140自預設頻率降為較低頻率以執行工作，以防止電池105過載，避免因為電池過載所造成的非預期關機， 且依據回復訊號R2解除降頻保護程序，使處理器140自較低頻率回復為預設頻率以執行工作。
綜上，當外部電源10與充電電路110從連接狀態改變至未連接狀態時，處理器140可在短反應時間內或幾乎同時降頻，如此可在電池過載前啟動降頻保護，避免或降低因為電池過載所造成的非預期關機的機率。詳言之，當外部電源10與充電電路110從連接狀態改變至未連接狀態時，如在時點t1，控制器120不需改變所發出控制訊號的狀態，亦即維持當時第一控制訊號C1的狀態，只依靠充電電路110改變訊號狀態，如從連接訊號S2改變成未連接訊號S1，即可讓處理器140快速執行降頻程序。此外，當外部電源10與充電電路110從連接狀態改變至未連接狀態時，充電電路110幾乎同時發出未連接訊號S1給邏輯運算器130，因此處理器140能在短反應時間內降頻或幾乎同時降頻。在實施例中，當外部電源10與充電電路110從連接狀態改變至未連接狀態時，處理器140能在10微秒內降頻。
如第2圖所示，連接訊號S2及第二控制訊號C2具有第一電壓準位，而未連接訊號S1及第一控制訊號C1具有第二電壓準位。在實施例中，第一電壓準位例如是高電壓準位，而第二電壓準位例如是低電壓準位。
如第1A、1B及2圖所示，邏輯運算器130包含邏輯閘131及開關132。開關132電性耦接邏輯閘131與處理器140。邏輯閘131包含第一輸入端131a、第二輸入端131b及輸出端131c，其中第一輸入端131a用以接收控制器120發出的控制訊號，例如第一控制訊 號C1或第二控制訊號C2，而第二輸入端131b用以接收充電電路110發出的連接狀態訊號，例如未連接訊號S1或連接訊號S2，而邏輯閘131將所接收到的連接狀態訊號與控制訊號進行邏輯運算，並輸出對應的輸出訊號N1。開關132包含閘極G、汲極D及源極S，其中閘極G電性連接於邏輯運算器130的輸出端131c，汲極D電性連接於處理器140的電源端P，而源極S電性連接於一接地端GND。
在本實施例中，邏輯閘131例如是反或(NOR)邏輯閘。如第2圖所示，邏輯閘131對所接收到的連接狀態訊號與控制訊號進行NOR邏輯運算，並輸出對應的輸出訊號N1。邏輯閘131的輸出訊號N1輸入至開關132的閘極G。在本實施例中，開關132例如是金屬-氧化物-半導體場效電晶體(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)，如NMOS。如第2圖所示，開關132依據輸出訊號N1的高位準區導通，而輸出降頻訊號R1給處理器140，且依據輸出訊號N1的低位準區斷開而輸出回復訊號R2給處理器140。
此外，前述時間區間T1例如是介於2秒~4秒的任一數值，然亦可更長或更短，在本實施例中，時間區間T1較佳為3秒。時間區間T1的長度足以讓處理器140完成降頻保護程序，且在時間區間T1內若充電電路110與外部電源10維持未連接狀態，如第2圖所示之時點t1~t2，表示「充電電路110與外部電源10從連接狀態改變至未連接狀態」並非「預期外事件」，則控制器120方發出第二控制訊號C2給邏輯運算器130。本文「預期外事件」例如是突然停電或傳輸 外部電源10的插頭突然自電子裝置100脫落等事件。
若在時間區間T1內充電電路110與外部電源10從未連接狀態改變至連接狀態，如第3圖所示之時點t2’，控制器120維持發出第一控制訊號C1給邏輯運算器130，且充電電路110發出連接訊號S2給邏輯運算器130。邏輯運算器130依據第一控制訊號C1與連接訊號S2發出回復訊號R2給處理器140。處理器140依據回復訊號R2解除降頻保護程序。
在另一實施例中，如第1A、1B及2圖所示，充電電路110更用以：在一特定時間T1後，當外部電源10與充電電路110從未連接狀態(如第1B圖所示)改變至連接狀態(如第1A圖所示)時，如在第2圖之時點t3，發出連接訊號S2給邏輯運算器130。控制器120更用以：當外部電源10與充電電路110從未連接狀態改變至連接狀態時，發出第一控制訊號C1給邏輯運算器130。如第2圖所示，充電電路110在時點t3感測到外部電源10與充電電路110從未連接狀態改變至連接狀態，由於訊號傳輸需要時間且控制器120也需要反應時間，因此控制器120發出第一控制訊號C1相對於時點t3稍有延遲。邏輯運算器130更用以：依據連接訊號S2及第一控制訊號C1，發出回復訊號R2給處理器140。處理器140依據回復訊號R2解除降頻保護程序。
如第2圖所示，由於邏輯運算器130的特性，即使外部電源10與充電電路110從未連接狀態改變至連接狀態，若無降頻保護需求，邏輯運算器130可維持發出回復訊號R2給處理器140。例如， 在第2圖之時點t3後，雖然外部電源10與充電電路110從未連接狀態改變至連接狀態，但由於無降頻保護需求，因此邏輯運算器130可維持發出回復訊號R2給處理器140。
在另一實施例中，如第4圖所示，當外部電源10與充電電路110維持未連接狀態時，如在時點t2之後維持未連接狀態，充電電路110維持發出未連接訊號S1給邏輯運算器130，且控制器120在時點t2之後維持發出第二控制訊號C2給邏輯運算器130。邏輯運算器130依據未連接訊號S1及第二控制訊號C2，維持發出回復訊號R2給處理器140。
請參照第5圖，其繪示第1A圖之電子裝置100的電源管理方法的流程圖。
在步驟S110中，充電電路110判斷外部電源10與充電電路110是否從連接狀態改變至未連接狀態；若是，例如在第2圖之時點t1，流程進入步驟S115；若否，流程進入步驟S155，電子裝置100的用電模式設為外部電源供電模式。例如，電子裝置100將用電模式從電池供電模式設為外部電源供電模式，或是若原本就是外部電源供電模式的話，就維持外部電源供電模式。
在步驟S115中，例如在第2圖之時點t1，外部電源10與充電電路110從連接狀態改變至未連接狀態，因此充電電路110發出未連接訊號S1給邏輯運算器130。然後，在步驟S120中，控制器120發出第一控制訊號C1給邏輯運算器130。然後，邏輯運算器130依據未連接訊號S1及第一控制訊號C1，發出降頻訊號R1給處理器 140。然後，處理器140依據降頻訊號R1啟動降頻保護，使處理器140自預設頻率降為較低頻率以執行工作，以防止電池105過載，避免因為電池過載所造成的非預期關機。
在步驟S130中，電子裝置100的用電模式設為一電池供電模式。例如，控制器120通知電子裝置100之基本輸出入系統(Basic Input/Output System,BIOS)(未繪示)，由基本輸出入系統將電子裝置100的用電模式設為電池供電模式。
在步驟S135中，請同時參照第3圖，在降頻訊號R1發出一特定時間T1內，充電電路110判斷外部電源10與充電電路110是否從未連接狀態改變至連接狀態；若是，表示在特定時間T1內外部電源10與充電電路110再次連接，則流程進入步驟S155，電子裝置100的用電模式設為外部電源供電模式。舉例來說，在第3圖的時點t2’時，外部電源10與充電電路110從未連接狀態改變至連接狀態，表示在特定時間T1內外部電源10與充電電路110之連接從非預期地切斷後再次連接，則流程進入步驟S155，電子裝置100的用電模式設為外部電源供電模式。
若否，表示外部電源10與充電電路110仍維持未連接狀態，例如在第2圖的時點t1至時點t2之間，外部電源10與充電電路110維持未連接狀態，則流程進入步驟S140。
在步驟S140中，在降頻訊號R1發出一特定時間T1後，例如在第2圖所示之時點t2時，充電電路110判斷外部電源10與充電電路110是否維持未連接狀態；若是，流程進入步驟S145。前述該 特定時間T1例如是介於2~4秒，如3秒，然亦可更大或更小。
前述時間區間T1的長度足以讓處理器140完成降頻程序。在時間區間T1內若充電電路110與外部電源10與充電電路110維持未連接狀態，表示「充電電路110與外部電源10從連接狀態改變至未連接狀態」並非「預期外事件」，流程方進入步驟S145。
在步驟S145中，控制器120發出第二控制訊號C2。然後，流程進入步驟S150，邏輯運算器130依據未連接訊號S1及第二控制訊號C2，發出回復訊號R2給處理器140。處理器140依據回復訊號R2解除降頻保護程序，使處理器140自較低頻率回復為預設頻率以執行工作。
在步驟S140中，若在一特定時間T1內，外部電源10與充電電路110沒有維持未連接狀態，表示外部電源10與充電電路110再次連接，例如在第3圖之時點t2’時，外部電源10與充電電路110從未連接狀態改變至連接狀態，則流程進入步驟S155，電子裝置100的用電模式設為外部電源供電模式。
在步驟S155中，電子裝置100將用電模式設為外部電源供電模式的方式例如是：控制器120通知電子裝置100之基本輸出入系統，由基本輸出入系統將電子裝置100的用電模式設為外部電源供電模式。然後，在步驟S160中，控制器120發出第一控制訊號C1。然後，在步驟S165中，邏輯運算器130依據連接訊號S2及第一控制訊號C1，發出回復訊號R2給處理器140。
綜上，由於本發明實施例之電子裝置100之電源管理方 法，可減少電池105的容量及/或數量。例如，相較於習知電源管理方法，本發明實施例之電子裝置100之電源管理方法可將電池容量從60瓦時(Whr)減少為42瓦時且/或將電池單體(Cell)的數量從3個減少為2個。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。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:外部電源
100:電子裝置
105:電池
110:充電電路
120:控制器
130:邏輯運算器
131:邏輯閘
131a:第一輸入端
131b:第二輸入端
131c:輸出端
132:開關
140:處理器
C1:第一控制訊號
C2:第二控制訊號
G:閘極
GND:接地端
D:汲極
N1:輸出訊號
P:電源端
R1:降頻訊號
R2:回復訊號
S:源極
S1:未連接訊號

Claims (16)

  1. 一種電子裝置，包括：一處理器，能夠以一預設頻率或一較低頻率執行工作，該較低頻率低於該預設頻率；一電池；一充電電路，分別電性連接一外部電源與該電池，該充電電路用以基於該外部電源與該充電電路從連接狀態改變至未連接狀態，發出一未連接訊號，且由該電池供電至該充電電路；一控制器，用以基於該外部電源與該充電電路從連接狀態改變至未連接狀態，發出一第一控制訊號；以及一邏輯運算器，電性連接於該充電電路及該控制器且用以依據該未連接訊號及該第一控制訊號，發出一降頻訊號給該處理器，使該處理器自該預設頻率降為該較低頻率以執行工作。
  2. 如請求項1所之電子裝置，其中該控制器用以在該降頻訊號發出一特定時間後發出一第二控制訊號給該處理器；該邏輯運算器用以依據該未連接訊號及該第二控制訊號，發出一回復訊號給該處理器，使該處理器自該較低頻率回復為該預設頻率以執行工作。
  3. 如請求項2所之電子裝置，其中該特定時間介於2~4秒。
  4. 如請求項2所之電子裝置，其中該控制器用以基於該外部電源與該充電電路從未連接狀態改變至連接狀態，發出該第二控制訊號給該處理器。
  5. 如請求項2所之電子裝置，其中基於該外部電源與該充電電路未從未連接狀態改變至連接狀態且在該降頻訊號發出該特定時間後該外部電源與該充電電路仍維持未連接狀態，該控制器發出該第二控制訊號給該處理器。
  6. 如請求項1所之電子裝置，其中該邏輯運算器用以對該未連接訊號與該第一控制訊號進行一反或(NOR)邏輯運算，且依據NOR邏輯運算的結果，發出該降頻訊號給該處理器。
  7. 如請求項2所之電子裝置，其中該邏輯運算器用以對該未連接訊號及該第二控制訊號進行NOR邏輯運算，且依據NOR邏輯運算的結果，發出該回復訊號給該處理器。
  8. 如請求項1所之電子裝置，其中該預設頻率的範圍介於一最高工作頻率與一最低工作頻率之間，而該較低頻率為該最低工作頻率。
  9. 一種電源管理方法，適用於一電子裝置，該電子裝置包括一處理器、一電池、一充電電路及一邏輯運算器，該充電電路分別電性連接一外部電源與該電池，該處理器用以以一預設頻率或一較低頻率執行工作，以及基於該充電電路與該外部電源未連接，由該電池供電；該電源管理方法包括： 基於該外部電源與該充電電路從連接狀態改變至未連接狀態時，該充電電路發出一未連接訊號；基於該外部電源與該充電電路從連接狀態改變至未連接狀態，該控制器發出一第一控制訊號；依據該未連接訊號及該第一控制訊號，該邏輯運算器發出一降頻訊號給該處理器，使該處理器自該預設頻率降為該較低頻率以執行工作。
  10. 如請求項9所之電源管理方法，更包括：在該降頻訊號發出一特定時間後，該控制器發出一第二控制訊號給該處理器；以及依據該未連接訊號及該第二控制訊號，該邏輯運算器發出一回復訊號給該處理器，使該處理器自該較低頻率回復為該預設頻率以執行工作。
  11. 如請求項10所之電源管理方法，其中該特定時間介於2~4秒。
  12. 如請求項10所之電源管理方法，更包括：基於該外部電源與該充電電路從未連接狀態改變至連接狀態，該控制器發出該第二控制訊號給該處理器。
  13. 如請求項10所之電源管理方法，更包括：基於該外部電源與該充電電路未從未連接狀態改變至連接狀態且在該降頻訊號發出該特定時間後該外部電源與該充電電路仍維持未連接狀態，該控制器發出該第二控制訊號給該處理器。
  14. 如請求項9所之電源管理方法，其中於依據該未連接訊號及該第一控制訊號發出該降頻訊號給該處理器之步驟包括：該邏輯運算器對該未連接訊號與該第一控制訊號進行NOR邏輯運算；以及該邏輯運算器依據NOR邏輯運算的結果，發出該降頻訊號給該處理器。
  15. 如請求項11所之電源管理方法，其中於依據該未連接訊號及該第二控制訊號發出該回復訊號給該處理器之步驟包括：該邏輯運算器對該未連接訊號及該第二控制訊號進行NOR邏輯運算；以及該邏輯運算器依據NOR邏輯運算的結果，發出該回復訊號給該處理器。
  16. 如請求項9所之電源管理方法，其中於該預設頻率的範圍介於一最高工作頻率與一最低工作頻率之間，而該較低頻率為該最低工作頻率。
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