发明名称 利用脉宽调变控制器之工作周期讯号侦测负载电流之方法
摘要 本发明揭露一种利用脉宽调变(PWM)控制器之工作周期讯号侦测负载电流之方法,包含:提供一PWM控制器,用以对一负载进行一稳压控制;安装一PWM工作周期感测(duty cycle sensor)装置,其中PWM工作周期感测装置接收一来自PWM控制器之工作周期讯号并根据此工作周期讯号中之工作周期变化,对负载之负载电流进行侦测;及利用此侦测结果对负载之工作频率、工作电压和其相关散热装置进行一动态调控。此方法能即时侦测到负载之电流变化,并利用侦测结果对负载做进一步相关控制以提升负载之工作效能及减少不必要之功率消耗。
申请公布号 TWI254133 申请公布日期 2006.05.01
申请号 TW093138344 申请日期 2004.12.10
申请人 建碁股份有限公司 发明人 邱志凯;陈剑辉
分类号 G01R19/25;G06F9/50 主分类号 G01R19/25
代理机构 代理人 陈达仁 台北市中山区南京东路2段111号8楼之3;谢德铭 台北市中山区南京东路2段111号8楼之3
主权项 1.一种侦测负载电流之方法,包含: 提供一脉宽调变控制器,该脉宽调变控制器接收来 自一负载之一回授讯号并对该负载进行一稳压控 制;及 根据该脉宽调变控制器所产生之工作周期脉波讯 号之有效工作时间之变化,以侦测该负载之负载电 流之变化情形。 2.如申请专利范围第1项所述之侦测负载电流之方 法,更包含设定一取样周期和一临界値,及每隔该 取样周期,计算该取样周期内该脉宽调变控制器之 工作周期脉波讯号上之有效工作时间之总和与该 取样周期之比値;以及对该比値与该临界値进行比 较,以侦测该负载之负载电流之变化情形。 3.如申请专利范围第2项所述之侦测负载电流之方 法,其中当该比値大于该临界値时,即侦测得该负 载之负载电流系正变大;而当该比値小于该临界値 时,即侦测得该负载电流系正变小;且上述之负载 电流之变大或变小之幅度系依据该比値与该临界 値之差値大小而定。 4.如申请专利范围第2项所述之侦测负载电流之方 法,其中上述之负载电流,其变大或变小之幅度系 正比于该比値与该临界値之差値。 5.如申请专利范围第2项所述之侦测负载电流之方 法,其中上述之计算该比値之方法,系为根据一取 样时间,计算该取样周期内之有效工作时间对应于 该取样时间之总取样计数与该取样周期对应于该 取样时间之总取样计数之比。 6.如申请专利范围第1项所述之侦测负载电流之方 法,其中该负载系为一中央处理器单元。 7.如申请专利范围第1项所述之侦测负载电流之方 法,更包含设置一感测装置,该感测装置接收一来 自该脉宽调变控制器之一工作周期脉波讯号,并侦 测该工作周期脉波讯号之有效工作时间之变化,以 侦测得该负载之负载电流之变化情形。 8.如申请专利范围第7项所述之侦测负载电流之方 法,更包含设定一取样周期和一临界値于该感测装 置内,且该感测装置将每隔该取样周期,计算该取 样周期内该脉宽调变控制器之工作周期脉波讯号 上之有效工作时间之总和与该取样周期之比値;以 及比较该比値与该临界値之大小,以侦测得该负载 之负载电流之变化情形。 9.如申请专利范围第8项所述之侦测负载电流之方 法,其中上述计算该比値之方法,系为该感测装置 根据一取样时间,计算该取样周期内之有效工作时 间对应于该取样时间之总取样计数与该取样周期 对应于该取样时间之总取样计数之比。 10.如申请专利范围第9项所述之侦测负载电流之方 法,其中该取样时间系设定于该感测装置内。 11.如申请专利范围第7项所述之侦测负载电流之方 法,其中该感测装置系为一积体电路晶片。 12.一种提升负载之工作效能之方法,包含: 提供一脉宽调变控制器,该脉宽调变控制器接收来 自一负载之一回授讯号并对该负载进行一稳压控 制;及 调控该负载之工作频率,其中该调控该负载之工作 频率系根据该脉宽调变控制器所产生之工作周期 脉波讯号之有效工作时间之变化情形而达成。 13.如申请专利范围第12项所述之提升负载之工作 效能之方法,更包含根据该脉宽调变控制器之工作 周期脉波讯号之有效工作时间之变化,以对该负载 之工作电压进行调控。 14.如申请专利范围第12项所述之提升负载之工作 效能之方法,更包含根据该脉宽调变控制器之工作 周期脉波讯号之有效工作时间之变化,以对该负载 之散热装置进行调控。 15.如申请专利范围第12项所述之提升负载之工作 效能之方法,更包含设定一取样周期和一临界値, 和每隔该取样周期,计算该取样周期内该脉宽调变 控制器之工作周期脉波讯号之有效工作时间之总 和与该取样周期之比値;以及对该比値与该临界値 进行比较,以对该负载之工作频率进行调控。 16.如申请专利范围第15项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中上述之计算该比値之方法,系为 根据一取样时间,计算该取样周期内之有效工作时 间对应于该取样时间之总取样计数与该取样周期 对应于该取样时间之总取样计数之比。 17.如申请专利范围第15项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中上述之对该负载之工作频率进行 调控之方法,系当该比値大于该临界値时,调高该 负载之工作频率;而当该比値小于该临界値时,调 降该负载之工作频率;且上述之工作频率之调高或 调降之幅度系依据该比値与该临界値之差値之大 小而定。 18.如申请专利范围第17项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中上述之调高或调降该负载之工作 频率之幅度系正比于该比値与该临界値之差値。 19.如申请专利范围第15项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中上述之对该负载之工作频率进行 调控之方法,系当该比値大于该临界値时,控制该 负载之工作频率至一第一工作频率;而当该比値小 于该临界値时,控制该负载之工作频率至一第二工 作频率,其中该第一工作频率系大于该第二工作频 率。 20.如申请专利范围第15项所述之提升负载之工作 效能之方法,更包含对该比値与该临界値进行比较 ,以对该负载之工作电压进行调控。 21.如申请专利范围第20项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中上述之对该负载之工作电压进行 调控之方法,系当该比値大于该临界値时,调高该 负载之工作电压;而当该比値小于该临界値时,调 降该负载之工作电压;且上述之工作电压之调高或 调降之幅度系依据该比値与该临界値之差値之大 小而定。 22.如申请专利范围第20项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中该稳压控制系使该负载维持于一 稳压値,且上述之对该负载之工作电压进行调控之 方法,系当该比値大于该临界値时,维持该负载于 该压値,而当该比値小于该临界値时,调降该稳压 値。 23.如申请专利范围第15项所述之提升负载之工作 效能之方法,更包对该比値与该临界値进行比较, 以对一风扇之转速进行调控,其中该风扇系用以对 该负载进行散热。 24.如申请专利范围第23项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中上述之对该风扇进行调控之方法 ,系当该比値大于该临界値时,调高该风扇之转速; 而当该比値小于该临界値时,调降该风扇之转速; 且上述之调高或调降风扇之转速之幅度系依据该 比値与该临界値之差値之大小而定。 25.如申请专利范围第23项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中当该比値大于该临界値时,该风 扇之操作方式将依一第一线性控制模式运转;及当 该比値小于该临界値时,该风扇之操作方式将依一 第二线性控制模式运转。 26.如申请专利范围第25项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中该第一和第二线性控制模式系指 该风扇之转速与一用以侦测该负载温度之热感应 器之侦测値成正比关系,且在相同之该比値情况下 ,该风扇在该第一线性控制模式下所对应之转速将 大于在该第二线性控制模式下所对应之转速。 27.如申请专利范围第25项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中该第一和第二线性模式系指该风 扇之转速与该比値成一正比关系,且在相同之该比 値之情况下,该风扇在该第一线性控制模式下所对 应之转速将大于在该第二线性控制模式下所对应 之转速。 28.如申请专利范围第12项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中该负载系为一中央处理单元。 29.一种提升负载之工作效能之方法,包含: 提供一脉宽调变控制器,该脉宽调变控制器接收来 自一负载之一回授讯号并对该负载进行一稳压控 制;及 设置一感测装置,其中该感测装置接收一来自该脉 宽调变控制器之一工作周期脉波讯号,并侦测该工 作周期脉波讯号之有效工作时间之变化情形,以对 该负载之工作频率进行调控。 30.如申请专利范围第29项所述之提升负载之工作 效能之方法,更包含设定一取样周期与一临界値于 该感测装置,且该感测装置将每隔该取样周期,计 算该取样周期内该工作周期脉波讯号之有效工作 时间之总和与该取样周期之比値,以及该感测装置 对该比値与该临界値进行比较,并根据该比较之结 果对该负载之工作频率进行调控。 31.如申请专利范围第30项所述之提升负载之工作 效能之方法,更包含该感测装置根据该比较之结果 ,对该负载之工作电压进行调控。 32.如申请专利范围第30项所述之提升负载之工作 效能之方法,更包该感测装置根据该比较之结果, 对一风扇之转速进行调控,其中该风扇系用以对该 负载进行散热。 33.如申请专利范围第30项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中上述之对该负载之工作频率进行 调控之方法,系当该比値大于该临界値时,该感测 装置调高该负载之工作频率;而当该比値小于该临 界値时,该感测装置调降该负载之工作频率;且上 述之调高或调降该负载之工作频率之幅度系依据 该比値与该临界値之差値之大小而定。 34.如申请专利范围第30项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中上述之对该负载之工作频率进行 调控之方法,系当该比値大于该临界値时,该感测 装置切换该负载之工作频率至一第一工作频率;而 当该比値小于该临界値时,切换该负载之工作频率 至一第二工作频率,其中该第一工作频率系大于该 第二工作频率。 35.如申请专利范围第30项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中上述之对该负载之工作频率进行 调控之方法,系藉由该感测装置控制一时脉产生器 ,并藉由该时脉产生器调整该负载之工作频率以达 成。 36.如申请专利范围第31项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中上述之对该负载之工作电压进行 调控之方法,系当该比値大于该临界値时,该感测 装置调高该负载之工作电压;而当该比値小于该临 界値时,调降该负载之工作电压;且上述之调高或 调降该负载之工作电压之幅度系依据该比値与该 临界値之差値之大小而定。 37.如申请专利范围第31项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中该稳压控制系使该负载维持一稳 压値,且上述之对该负载之工作电压进行调控之方 法,系当该比値大于该临界値时,维持该负载于该 稳压値;而当该比値小于该临界値时,调降该稳压 値。 38.如申请专利范围第37项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中该稳压値系透过一电压识别(VID) 控制器而设定,且该脉宽调变控制器受控于该电压 识别控制器;以及上述之对该负载之工作电压进行 调控之方法,系由该感应装置控制该电压识别控制 器以改变该稳压値,进而使该脉宽调变控制器改变 该负载之工作电压。 39.如申请专利范围第32项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中上述对该风扇进行调控之方法, 系当该比値大于该临界値时,该感测装置调高该风 扇之转速;而当该比値小于该临界値时,调降该散 热风扇之转速;且上述之调高或调降该风扇之转速 幅度系依据该比値与该临界値之差値之大小而定 。 40.如申请专利范围第39项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中当该比値大于该临界値时,该风 扇之操作方式将依一第一线性控制模式运转;及当 该比値小于该临界値时,该风扇之操作方式将依一 第二线性控制模式运转。 41.如申请专利范围第40项所述之提升负载之工作 效能之方法,其中该第一和第二线性控制模式系指 该风扇之转速与一用以侦测该负载温度之热感应 器之温度侦测値成正比关系,且在相同之该比値情 况下,该风扇在该第一线性控制模式下所对应之转 速将大于在该第二线性控制模式下所对应之转速 。 42.如申请专利范围第32项所述之提升负载之工作 效能之方法,更包含安装一风扇调控装置,其中上 述之对该风扇进行调控之方法,系藉由该感测装置 控制该风扇调控装置,并藉由该风扇调控装置控制 该风扇之转速而达成。 43.一种侦测负载电流之装置,用以侦测一负载之电 流变化,该侦测负载电流之装置,包含: 一脉宽调变切换调节电路,包含: 一电源供应器,用以供应该负载之电源; 一脉宽调变控制器,接收来自该负载之一回授讯号 ,并根据该回授讯号,发送一工作周期脉波讯号以 对该负载进行一稳压控制; 一感测装置,接收该工作周期脉波讯号,并根据该 工作周期脉波讯号之有效工作时间之变化,侦测出 该负载之电流变化情形。 44.如申请专利范围第43项所述之侦测负载电流之 装置,其中该感测装置系为一积体电路晶片。 45.如申请专利范围第43项所述之侦测负载电流之 装置,更包含一时脉产生器,用以提供该负载之工 作频率,其中该时脉产生器系受该感测装置所控制 ,该感测装置根据该根据该工作周期脉波讯号之有 效工作时间之变化情形,控制该时脉产生器进而控 制该负载之工作频率。 46.如申请专利范围第43项所述之侦测负载电流之 装置,更包含一电压识别控制器,用以提供一稳压 値讯号至该脉宽调变控制器,使得该脉宽调变控制 器根据该稳压値讯号对该负载进行该稳压控制,其 中该电压识别控制器系受该感测装置所控制,该感 测装置根据该根据该工作周期脉波讯号之有效工 作时间之变化情形,控制该电压识别控制器以改变 该稳压値讯号进而改变该负载之工作电压。 47.如申请专利范围第43项所述之侦测负载电流之 装置,更包含一风扇调控装置,用以控制一风扇对 该负载进行散热,其中该风扇调控装置系受该感测 装置所控制,该感测装置根据该根据该工作周期脉 波讯号之有效工作时间之变化情形,控制该风扇调 控装置进而控制该风扇之转速。 48.如申请专利范围第43项所述之侦测负载电流之 装置,其中该风扇调控装置系为一积体电路晶片。 图式简单说明: 第一图系传统CPU之风扇转速之控制模式示意图; 第二图系根据本发明一脉宽调变切换调节电路之 示意图; 第三图系根据第二图显示负载之电压及电流变化 情形与脉宽调变控制器之工作周期脉波讯号之关 系图; 第四图系根据本发明之一较佳实施例之一应用装 置示意图; 第五图系根据本发明之工作比値之计算过程中之 取样计数方式之示意图; 第六图系根据本发明之两段式工作频率控制模式 之示意图; 第七图系根据本发明之两段式工作电压控制模式 之示意图; 第八图系根据本发明之CPU之工作负载线之示意图; 第九图系根据本发明之两段式风扇转速控制模式 之示意图; 第十图系根据本发明之一硬体装置实施例之示意 图;及 第十一图系根据本发明之利用脉宽调变控制器之 工作周期讯号侦测负载电流之方法之操作流程图 。
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