本發(fā)明專利技術(shù)涉及具有提高的輕載效率的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電源。本發(fā)明專利技術(shù)的實(shí)施例提供了在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中供電的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括連接到電源的電源適配器，和連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的電源總線的一組耗電設(shè)備。連接在電源適配器和電源總線之間的全功率機(jī)構(gòu)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作于全功率模式時(shí)給耗電設(shè)備供電。與該功率機(jī)構(gòu)并聯(lián)在電源適配器和電源總線之間的低功率機(jī)構(gòu)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作于低功率模式時(shí)給耗電設(shè)備供電。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)的實(shí)施例涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電源。更具體地，本專利技術(shù)的實(shí)施例涉及具有提 高的輕載(light-load)效率的用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電源。
技術(shù)介紹
能源之星(Energy Star)是一種政府支持的計(jì)劃，其發(fā)布能耗標(biāo)準(zhǔn)以便幫助企業(yè) 和個(gè)人通過(guò)節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境。在能源之星的幫助下，美國(guó)在2006年節(jié)省大約60億美元 的能源開支。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能耗(power consumption)的能源之星標(biāo)準(zhǔn)很快將更新到版本4. 0。 該新的能源之星標(biāo)準(zhǔn)為睡眠、待機(jī)和空閑操作模式設(shè)置了更嚴(yán)格的能耗限制。許 多當(dāng)前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不符合能源之星4. 0的能耗限制。例如，如圖1所示，蘋果公司的 MacBook 13(該英寸尺寸是MacBook的顯示屏的大小)和MacBook ProTM15'lP 17不滿 足能源之星4. 0標(biāo)準(zhǔn)中的若干子標(biāo)準(zhǔn)。更具體地，MacBook和MacBook Pro兩者在睡眠模 式和空閑(或待機(jī))模式這兩種模式中不滿足能源之星能耗標(biāo)準(zhǔn)。 計(jì)算機(jī)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)者花費(fèi)了大量時(shí)間優(yōu)化諸如MacBook的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的供 電系統(tǒng)。不幸的是，大部分優(yōu)化針對(duì)全功率操作。因此，這些優(yōu)化對(duì)低功率模式中的計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換效率通常具有很少的效果(并且甚至可能有損這些模式中的計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換效率)。 圖2A給出了電力系統(tǒng)200的方框圖。如圖2A所示，電力系統(tǒng)200包括適配器202、 充電器電路204、電池206和電壓調(diào)節(jié)器208-218 。適配器202將來(lái)自電源(例如，公共120V 的AC電插座)的AC(交流)信號(hào)轉(zhuǎn)換為16. 5V的DC(直流)信號(hào)，該信號(hào)又被充電器電路 204轉(zhuǎn)換為12. 6V的DC信號(hào)。然后使用該12. 6V的DC信號(hào)作為電壓調(diào)節(jié)器208-218的輸 入，并且用于給電池206充電。(注意，當(dāng)適配器202未被連接到電源時(shí)，電池206給系統(tǒng)供 電。由于電池206不輸出恒定電壓，因此電壓調(diào)節(jié)器208-218通常被設(shè)計(jì)為在一個(gè)輸入電 壓電平范圍上工作(例如，9V和12.6V之間))。 圖2B給出了圖2A中的電力系統(tǒng)的示例功率轉(zhuǎn)換效率曲線(未按比例繪制)。如 從圖2B可見，為全功率操作優(yōu)化了電力系統(tǒng)。因此，對(duì)于6-8A的全功率操作電流，功率轉(zhuǎn) 換效率大約為90%。不幸的是，對(duì)于lOOmA之下的低功率電流，功率轉(zhuǎn)換效率下降到低于 40%。 因此，需要一種能夠操作而沒(méi)有上述問(wèn)題的用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電力系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的實(shí)施例提供了一種在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中供電的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括連接到電源 的電源適配器，以及連接到所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的電源總線的一組耗電設(shè)備。連接在所述電 源適配器和所述電源總線之間的全功率機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在全功率模式中操作時(shí)， 給所述耗電設(shè)備供電。與所述功率機(jī)構(gòu)并聯(lián)在所述電源適配器和所述電源總線之間的低功率機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在低功率模式中操作時(shí)，給所述耗電設(shè)備供電。 在某些實(shí)施例中，所述低功率機(jī)構(gòu)是降壓變換器、升壓變換器、單端初級(jí)電感變換器(SEPIC)、或另外的開關(guān)式電源。 在某些實(shí)施例中，所述低功率機(jī)構(gòu)是MOSFET晶體管、雙極結(jié)晶體管、機(jī)械開關(guān)、或 另一種類型的開關(guān)元件。 在某些實(shí)施例中，該系統(tǒng)還包括與所述開關(guān)元件串聯(lián)的電壓降低機(jī)構(gòu)，其中所述 電壓降低機(jī)構(gòu)將電壓降低到適合于所述耗電設(shè)備的電平。 在某些實(shí)施例中，所述低功率機(jī)構(gòu)是與所述電壓降低機(jī)構(gòu)串聯(lián)的二極管，其中所 述電壓降低機(jī)構(gòu)將電壓降低到適合于所述耗電設(shè)備的電平。 在某些實(shí)施例中，當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開始在低功率模式中操作時(shí)，該系統(tǒng)聲明低功率 控制信號(hào)有效，以便啟動(dòng)所述低功率機(jī)構(gòu)，并且當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開始在全功率模式中操作時(shí)， 聲明低功率控制信號(hào)無(wú)效，以便禁止所述低功率機(jī)構(gòu)。 在某些實(shí)施例中，當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開始在全功率模式中操作時(shí)，該系統(tǒng)聲明全功率 控制信號(hào)有效，以便啟動(dòng)所述全功率機(jī)構(gòu)，并且當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開始在低功率模式中操作時(shí)， 聲明全功率控制信號(hào)無(wú)效，以便禁止所述全功率機(jī)構(gòu)。 在某些實(shí)施例中，當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在低功率模式和全功率模式之間轉(zhuǎn)換時(shí)，該系統(tǒng) 臨時(shí)使全功率控制信號(hào)和低功率控制信號(hào)有效，以便啟動(dòng)全功率機(jī)構(gòu)和低功率機(jī)構(gòu)。 在某些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括所述全功率機(jī)構(gòu)的輸出上的電壓敏感機(jī)構(gòu)。在這些 實(shí)施例中，當(dāng)給所述耗電設(shè)備供電時(shí)，所述低功率機(jī)構(gòu)在所述電源總線上輸出預(yù)定電壓。在 檢測(cè)到所述預(yù)定電壓之后，所述電壓敏感機(jī)構(gòu)禁止所述全功率機(jī)構(gòu)。 在某些實(shí)施例中，低功率模式包括(1)睡眠模式；(2)空閑模式；和/或(3)待機(jī) 模式。附圖說(shuō)明 圖l示出了能耗測(cè)量表； 圖2A示出了電力系統(tǒng)的方框圖； 圖2B示出了降壓變換器電路的電路圖； 圖2C示出了圖2A所示的電力系統(tǒng)的示例功率轉(zhuǎn)換效率曲線； 圖3示出了根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方框圖； 圖4示出了根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的電力系統(tǒng)的方框圖； 圖5示出了根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的包括LD0的電力系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換效率曲線圖； 圖6A示出了描述根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的包括控制開關(guān)的組合功率級(jí)的電路圖； 圖6B示出了描述根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的包括控制開關(guān)的簡(jiǎn)化組合功率級(jí)的電路 圖； 圖6C示出了描述使用控制器中的單個(gè)脈沖寬度調(diào)制(P麗)調(diào)節(jié)器控制主降壓電 路和子降壓電路兩者的組合功率級(jí)的電路圖； 圖6D示出了描述以脈沖頻率調(diào)制(PFM)調(diào)節(jié)器控制子降壓電路，而以單獨(dú)的P麗 調(diào)節(jié)器控制主降壓電路的組合功率級(jí)的電路圖； 圖6E示出了根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的組合功率級(jí)的功率轉(zhuǎn)換效率6 圖7示出了根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的包括半導(dǎo)體開關(guān)作為低功率機(jī)構(gòu)的電力系統(tǒng) 的方框圖；禾口 圖8示出了根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的控制電力系統(tǒng)的處理的流程圖。 具體實(shí)施例方式給出下面的描述，以便使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制造和使用本專利技術(shù)，并且在特 定應(yīng)用和其要求的上下文中給出該描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于明了對(duì)公開的實(shí)施例的各 種修改，并且此處定義的一般原理可以適用于其它實(shí)施例和應(yīng)用，而不脫離本專利技術(shù)的精神 和范圍。因此，本專利技術(shù)不限于示出的實(shí)施例，而是與符合權(quán)利要求的最寬范圍一致。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 圖3示出了根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300的方框圖。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300包 括處理器302、存儲(chǔ)器304以及海量存儲(chǔ)設(shè)備306。在本專利技術(shù)的某些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 300是支持包括睡眠、空閑、和/或待機(jī)模式的低功率操作模式的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在這些 低功率操作模式中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300的某些或全部功能被禁止，以便節(jié)省電力。例如，當(dāng)在 低功率模式操作時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300可以禁止處理器302、存儲(chǔ)器304、海量存儲(chǔ)設(shè)備306、和 /或其它設(shè)備，諸如監(jiān)視器和外圍設(shè)備(未示出)。 處理器302是處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300的指令的中央處理單元(CPU)。例如，處理器 302可以是微處理器、設(shè)備控制器、或另一種類型的計(jì)算引擎。存儲(chǔ)器304是易失存儲(chǔ)器，其 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300的操作過(guò)程中存儲(chǔ)用于處理器302的指令和數(shù)據(jù)。例如，存儲(chǔ)器304可以 包括DRAM、 SDRAM、或另一種形式的易失存儲(chǔ)器。海量存儲(chǔ)設(shè)備306是存儲(chǔ)用于處理器302 的指令和數(shù)據(jù)的非易失存儲(chǔ)設(shè)備。例如，海量存儲(chǔ)設(shè)備306可以是硬盤驅(qū)動(dòng)器、閃存、光盤、 或另一種非易失存儲(chǔ)設(shè)備。 注意雖然使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中供電的裝置，包括：連接到電源的電源適配器；連接到所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的電源總線的一組耗電設(shè)備；連接在所述電源適配器和所述電源總線之間的全功率機(jī)構(gòu)，其中當(dāng)所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在全功率模式中操作時(shí)，所述全功率機(jī)構(gòu)給所述耗電設(shè)備供電；和與所述功率機(jī)構(gòu)并聯(lián)在所述電源適配器和所述電源總線之間的低功率機(jī)構(gòu)，其中當(dāng)所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在低功率模式中操作時(shí)，所述低功率機(jī)構(gòu)給所述耗電設(shè)備供電。
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】US 2007-6-5 60/933,447;US 2007-10-4 11/867,360一種在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中供電的裝置，包括連接到電源的電源適配器；連接到所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的電源總線的一組耗電設(shè)備；連接在所述電源適配器和所述電源總線之間的全功率機(jī)構(gòu)，其中當(dāng)所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在全功率模式中操作時(shí)，所述全功率機(jī)構(gòu)給所述耗電設(shè)備供電；和與所述功率機(jī)構(gòu)并聯(lián)在所述電源適配器和所述電源總線之間的低功率機(jī)構(gòu)，其中當(dāng)所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在低功率模式中操作時(shí)，所述低功率機(jī)構(gòu)給所述耗電設(shè)備供電。2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述低功率機(jī)構(gòu)是降壓變換器、升壓變換器、單端初 級(jí)電感變換器(SEPIC)、或另外的開關(guān)式電源。3. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述低功率機(jī)構(gòu)是開關(guān)元件，包括M0SFET晶體管、雙 極結(jié)晶體管、機(jī)械開關(guān)、或另外類型的開關(guān)元件。4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，還包括與所述開關(guān)元件串聯(lián)的電壓降低機(jī)構(gòu)，其中所述 電壓降低機(jī)構(gòu)將電壓降低到適合于所述耗電設(shè)備的電平。5. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述低功率機(jī)構(gòu)是與所述電壓降低機(jī)構(gòu)串聯(lián)的二極 管，其中所述電壓降低機(jī)構(gòu)將電壓降低至隨合于所述耗電設(shè)備的電平。6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)用于給出控制信號(hào)以便 當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開始在低功率模式中操作時(shí)啟動(dòng)所述低功率機(jī)構(gòu)，并且當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開始在 全功率模式中操作時(shí)禁止所述低功率機(jī)構(gòu)。7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述控制機(jī)構(gòu)給出第二控制信號(hào)以便當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 開始在低功率模式中操作時(shí)禁止所述全功率機(jī)構(gòu)，并且當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開始在全功率模式中 操作時(shí)啟動(dòng)所述全功率機(jī)構(gòu)。8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在低功率模式和全功率模式之間轉(zhuǎn)換 時(shí)，所述控制機(jī)構(gòu)臨時(shí)啟動(dòng)全功率機(jī)構(gòu)和低功率機(jī)構(gòu)兩者。9. 如權(quán)利要求l所述的裝置，還包括 所述全功率機(jī)構(gòu)的輸出上的電壓敏感機(jī)構(gòu)；其中當(dāng)給所述耗電設(shè)備供電時(shí)，所述低功率機(jī)構(gòu)在所述電源總線上輸出預(yù)定電壓；禾口 其中在檢測(cè)到所述預(yù)定電壓之后，所述電壓敏感機(jī)構(gòu)禁止所述全功率機(jī)構(gòu)。10. —種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括 處理器；連接到所述處理器的存儲(chǔ)器，其中所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)用于處理器的指令和數(shù)據(jù)； 連接到電源的電源適配器；連接到所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的電源總線的一組耗電設(shè)備；連接在所述電源適配器和所述電源總線之間的全功率機(jī)構(gòu)，其中當(dāng)所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在 全功率模式中操作時(shí)，所述全功率機(jī)構(gòu)給所述耗電設(shè)備供電；禾口與所述功率機(jī)構(gòu)并聯(lián)在所述電源適配器和所述電源總線之間的低功率機(jī)構(gòu)，其中當(dāng)所 述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在低功率模式中操作時(shí)，所述低功率機(jī)構(gòu)給所述耗電設(shè)備供電。11. 如權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述低功率機(jī)構(gòu)是降壓變換器、升壓變換 器、單端初級(jí)電感變換器(SEPIC)，或另外的開關(guān)式電源。12. 如權(quán)利要求IO所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述低功率機(jī)構(gòu)是開關(guān)元件，包括MOSFET晶體管、雙極結(jié)晶體管、機(jī)械開關(guān)、或另外類型的開...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曲大宇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：蘋果公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：US[美國(guó)]
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