專利名稱：不用監視所有輸出而接入主atx輸出的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電源監視器電路，尤其涉及一種用于監視個人計算機的電源的電路。
個人計算機具有用于監視和控制被提供給計算機的不同部分的電源的電路。某些部分，例如存儲器，需要例如和微處理器不同的電壓，為了節約電源和延長集成電路的使用壽命，減少當計算機處于待機狀態時的各個元件可得到的功率是經濟的。大多數計算機具有節電功能，該功能在一個預定時間之后減少功率。操作者可以控制所述的時間。在減少功率的時間期間，向計算機供應最小的功率。在理論上，只需要供給足以檢測用戶要返回全功率時的功率。盡管集成電路的速度是高的，但是要使電源達到其可操作的值，仍然具有一個受限制的時間量。如果計算機在達到其操作值之前開始操作，則由計算機進行的計算和操作可能發生錯誤。這種過早的操作可能引起計算機故障以及關機的操作錯誤。此時，用戶必須重新啟動計算機，或者進行維修。
電源管理特征使得能夠提高總體效率、節約能源以及減少計算機的操作成本。隨著個人計算機的不斷改進，在改進中產生了加電和省電監視電路。因為計算機需要多個電壓，所以需要比較復雜的電路。在計算機中使用的主電壓有12V，5V和3.3V。這些電壓由AC/DC轉換器供給計算機內的其它裝置和芯片。因而，計算機主板還需要從主電壓得到的電壓，用于操作存儲器芯片、圖形芯片和時鐘芯片。不過，這些派生電壓是從12，5，和3.3V的3個主電壓得到的。
重要的是按照計算機制造者規定的方式進行各個裝置的加電和省電。除非控制加電和省電操作并且具有足夠的功率，否則便可能丟失有價值的數據，或者引起系統自身沖突并瓦解。
為了進行正確的操作，3個主電壓必須被保持等于其預期的操作值或者保持在大約其預期操作值的90％。微處理器公司，例如Intel公司規定，微處理器和主板在一個預定的時間窗口之后將成為完全可操作的。所述的時間窗口當前被設置為大約100ms。為了幫助PC制造者，Intel還規定，3.3V和5.0V的電源必須在40ms內達到其額定值的90％。計算機制造者面對的問題是，如何監視主電壓，以便確定可以產生由主電壓得到的電壓的時間。
一些制造者提出使用3個電源監視芯片，每個芯片用于監視一個主電壓。這是一種簡單的方法，但是其增加了和3個主電壓匹配的電源監視器的數量。一些制造者建議使用一個芯片監視電源，并且建議在所述一個芯片上包括3個主電壓監視器電路，即，一個監視電路用于監視一個主電壓。
本發明通過提供一種具有一個輸入主電壓插頭的一個電源監視器集成電路對已有的解決方案作了改進。本發明通過使用電源的固有特征實現了這個所需的結果。所述電源按照嚴格的規定制造。所述規定把3.3V、5.0V電源和12V電源捆綁在一起。在12V電源達到其設置值的90％之后的40ms之內，12V電源把3.3V、5.0V電源驅動到其設置值的90％。一個合適的時間延遲電路25延遲3.3V、5.0V兩個電源從待機電源向有效電源的轉換，直到在3.3V、5.0V主電源操作之后為止。
本發明包括一種集成電路，用于監視和控制來自電源的供電，所述電源產生多個不同的輸出電壓，其中每個電源輸出電壓從主電源電壓得來，所述集成電路包括輸入裝置，用于接收來自電源的多個電源輸出；用于控制輸入的電源輸出從而產生被控電壓的電源輸出的裝置；用于比較代表主電源電壓的信號和參考信號的裝置，其特征在于，還包括用于檢測主電源輸出電壓達到或超過門限參考值的的時刻的裝置，以及在電源達到參考門限值之后使電源輸出電壓延遲一個選擇的延遲時間才連接到計算機上的裝置。
本發明提供一種用于監視和控制來自計算機的ATX電源的電源的集成電路。常規的ATX電源產生多個不同的輸出電壓，但是其中的每一個都是從一般為12V的主電源電壓得來的。所述集成電路包括多個輸入插腳，用于提供用于接收來自ATX電源的多個電源輸出的輸入裝置。所述集成電路還包括常規的線性功率控制器電路，用于控制其每個功率輸出。一個比較器電路比較代表主電源電壓和信號和參考信號。一個電壓分壓器提供比較器的一個輸入，比較的另一個輸入由門限參考電源提供。當分壓的信號超過門限時，比較器輸出一個表示這種結果的信號。該信號意味著主電源至少已經達到其目標值的90％。然后，比較器的輸出觸發一個定時電路。所述定時電路在一個設置的時間內延遲計算機的啟動，所述的時間相應于ATX電源的定時規定。這些規定要求電壓和由主電源得到的電源在一個非常仔細地控制的時間內，一般為40ms，達到其各自的電壓值。所述定時電路被設置為這樣一個延遲時間，其等于或大約ATX規定中的時間。在一種典型的應用中，所述時間延遲被設置為大約等于100ms。在經過所述延遲時間之后，本發明產生一個加電信號。
本發明還包括一種具有被監視的電源的計算機系統，包括一個用于產生多個不同的直流電壓的電源，一個包括存儲器單元和中央處理單元的主板，其中每個單元需要和其它單元不同的操作電壓，以及一個電源監視集成電路，其被設置在電源和主板之間，用于控制所述電源向所述主板的供電，所述電源監視電路包括用于接收來自所述電源的多個電源輸出的輸入裝置，用于控制輸入的電源輸出從而產生被控的電壓電源輸出的裝置，用于比較代表主電源輸出電壓的信號和參考信號的裝置，其特征在于，還包括用于檢測主電源輸出電壓達到或超過門限參考值的時刻的裝置，以及在電源達到參考門限值之后使電源輸出電壓延遲一個選擇的延遲時間才連接到計算機上的裝置。
本發明還包括一種用于監視和控制來自一個電源的電源的方法，所述一個電源產生多個不同的輸出電壓，其中每個電源輸出電壓從一個主電源電壓得到，其特征在于，接收來自所述電源的多個電源輸出，控制輸入的電源輸出，以便產生被控的電壓電源輸出，比較代表主電源電壓的信號和參考信號，檢測主電源輸出電壓達到或超過一個門限參考值的時刻，以及在電源達到參考門限值之后使電源輸出電壓延遲一個選擇的延遲時間才連接到計算機上。
此時，計算機便可以進入所需的操作狀態，包括有效狀態或睡眠狀態。
現在參照附圖以舉例的方式說明本發明，其中
圖1是計算機中的電源分配系統的概括示意圖；圖2是本發明的比較器電路的示意圖；圖3是使用本發明的電源管理電路的集成電路的示意圖；圖4是表示在所有輸出被選通的睡眠狀態下軟啟動間隔的曲線；圖5是表示在有效狀態下軟啟動間隔的曲線。
圖1表示個人計算機的一部分的高級電路示意圖。ATX AC/DC電源10包括變壓器和DC-DC變換器芯片。電源10包括在其交流電源輸入端的連接端子。其9個輸出包括一個5V的備用輸出和12V，5V，3.3V的3個主電壓輸出。來自ATX電源的輸出相互緊密地耦聯。的確，它們來自同一個交流電源。在40ms的時間窗口結束時，一旦12V的主電源經過其額定設置的90％，5V和3.3V的電源將等于或超過其額定設置的90％。實際上，可以使用12V的主電源電壓作為其它主電壓的代表。不需要實際地監視5V和3.3V的電壓，因為它們和12V的電源相關。因而，為了使所有的電壓符合要求，只需監視12V的電源。在40ms的時間窗口結束時，一旦12V的電源符合要求，5V和3.3V的電源也將符合要求。
在電源監視器集成電路20中引入比較器電路22。比較器電路22是一個包括電阻R1和R2的電阻分壓器網絡，見圖2。選擇足夠大的電阻，使得輸入比較器24的電壓被分壓而處于5V的備用電源的范圍內。輸入到比較器24的電壓VREF來自5V的備用電源。最大的參考值被設置為額定值的90％，即12V的90％＝10.8V。在優選實施例中，參考電壓接近1.2V，并且分壓器是9比1的分壓器。因而，當在電阻R2上的電壓是10.6V時，輸入到比較器的電壓相等，并且在比較器的端子27的輸出信號為高，表示電壓V12接近其額定值的90％。在端子27的高信號通過控制線32被輸入到一個用于產生派生電壓的電路。比較器24的高輸出被延時電路25延遲。該控制信號表示，5，3.3和2.5V的電源現在的值適用于產生派生電壓。
參見圖3，其中示出了本發明的進一步的細節。來自電源10的12V的主電源信號被供給主板并通過線路301被監視。所述線路對被包括在監視器集成電路22內的分壓器(未示出，見圖2)提供輸入電壓。電源監視器集成電路22包括定時電路(未示出，見圖2)，用于測量從12V的電源等于或超過其額定值的90％時所經過的時間。對于主板，該時間小于100ms窗口。當定時電路時間到時，控制邏輯304控制晶體管Q2，Q3，Q4和Q5的操作，把5V和3.3V的兩條線路從其各自的備用電壓轉換為來自電源10的線電壓。
電路22簡化了在微處理器和計算機應用中的ACPI符合設計。電路22集成兩個線性控制器和一個低電流傳遞晶體管，并把監視和控制功能集成在一個16插針的SOIC封裝中。一個線性控制器305在睡眠狀態S3，S4/S5期間從ATX電源的5VSB輸出產生3.3V的DUAL電壓平面(plane)，按照由3.3VDUAL選通針的狀態的指令，通過外部傳遞晶體管向PCI槽供電。使用另一個傳遞晶體管在S0和S1(有效的)操作狀態期間對于PCI操作轉換ATX中的3.3V的輸出。第二線性控制器306通過在有效狀態下的外部傳遞晶體管向計算機系統的2.5V/3.3V存儲器供電。在S3狀態期間，集成的傳遞晶體管提供2.5V/3.3V的睡眠狀態功率。第三控制器307通過在有效狀態下接通ATX的5V的輸出或者在睡眠狀態下接通ATX的5VSB向一個5V的DUAL平面供電。
可以通過兩個控制針319和318選擇電路22的操作方式(有效狀態輸出或睡眠狀態輸出)。通過兩個選通針319和320提供用于控制不同的供電方式的有效性的邏輯控制304。在有效狀態下，3.3V的DUAL線性調節器305使用外部N溝道MOSFET 331使輸出314(V OUT1)直接和由ATX(或其等效物)電源提供的3.3V的輸入相連，同時使損耗最小。在睡眠狀態下，3.3V的DUAL輸出通過外部NPN晶體管330從ATX5VSB提供給控制器。對于3.3V的設置，通過外部NPN晶體管332或者NMOS開關對2.5/3.3VMEM輸出351提供有效狀態功率。在睡眠狀態下，該輸出的接通被傳遞給內部傳遞晶體管。5V的DUAL輸出352通過兩個MOS晶體管供電。在睡眠狀態，PMOS(或PNP)晶體管333導通來自ATX 5VSB的電流，而在有效狀態下，電流被傳遞給和ATX 5B的輸出相連的NMOS晶體管334。和3.3V的DUAL輸出類似，5V DUAL輸出352的操作不僅由插針317和318的狀態控制，而且由EN5VDL選通針319的狀態控制。
5VSB加電復位(POR)信號初始化軟啟動程序。一個10μA的內部電流源把一個外部電容器充電到5V。誤差放大器的參考輸入被箝位到和軟啟動銷電壓成正比的值。因為軟啟動銷電壓大約從1.25V轉換到2.5V，所以輸入箝位允許一個快速的可控的輸出電壓上升。
圖4表示在所有輸出電壓被選通的睡眠狀態下一種典型的用于啟動的軟啟動程序。在時間T0，對電路加上5V SB(偏置)。在時間T1，5V SB超過POR值，內部快速充電電路快速把SS電容器電壓升高到接近1V，此時，10μA的電流源繼續向電容器充電，直到T2達到1.25V的電壓(一般地)，內部箝位限制進一步充電。軟啟動電壓的箝位(T2-T3間隔)只能利用小于0.1μF的電容器觀測。等于或大于0.1μF的軟啟動電容器將出現一個沒有這個平穩部分的斜坡。在時間T3，3ms(一般5V SB POR(T1)，10μA的電流源繼續對軟啟動電容器充電。此時，誤差放大器的參考輸入開始轉換，使得輸出電壓成正比地上升。上升持續到時間T4，此時所有電壓達到其設置值。在時間T5，當軟啟動電容器的電壓值達到大約2.8V時，欠電壓監視電路被啟動，軟啟動電容器被快速放電到在時間T2時保持的值(大約11.25V)。
如果在317和318為邏輯高時施加5VSB，則電路22將繼續處于有效狀態，并保持被控的外部晶體管截止，直到在ATX的12V的輸出(在12V輸入端311檢測)超過設置的門限(一般10.8V)之后大約50ms。這一定時特性是需要的，以便確保主ATX輸出穩定。所述定時特性也可以確保在維持睡眠狀態時從睡眠狀態向有效狀態的平滑轉換。
在初始輸出是0V的條件下從睡眠狀態向有效狀態的轉換期間(例如在EN3VDL＝1，EN5VDL＝0的條件下，S4/S5向S0轉換，或者通過簡單的加電程序直接進入有效狀態)，借助于使被分別連接在這些輸出和3.3V、5V ATX輸出的N溝道MOSFET本身的二極管被拉到高，3V DUAL和5V DUAL輸出經過一個準軟啟動圖5表示這種軟啟動的情況。
當主ATX輸出在時間T0導通時，5V SB已經存在。類似地，軟啟動電容器已經被充電到1.25V，并且箝位是有效的，等待12VPOR定時器時間到。隨著3.3V 1N和5V 1N的上升，3，3V DUAL和5V DUAL輸出電容器C1、C3分別通過Q3、Q5的本身二極管充電(見圖3)。在時間T1，12V的ATX輸出超過電路22的12V的欠電壓門限，因而啟動內部50ms(一般地)定時器25(圖2)。在T2，定時器時間到，開始軟啟動，存儲器輸出上升，在時間T3到達規定的限制。在存儲器電壓上升的同時，DLA輸出312被拉到高(12V)，使Q3、Q5導通，在時間T2，3.3V DUAL、5V DUAL輸出穩定。在時間T4，當軟啟動電壓達到大約28V時，欠電壓監視電路被選通，軟啟動電容器被快速放電到大約2.45V。
在有效狀態期間要求進入睡眠狀態，此時軟啟動升高引起芯片復位，接著通過一個新的軟啟動程序進入所需狀態。
一種電源監視器電路和電源監視方法延遲了計算機的啟動，直到多個電源線路處于安全的操作值。集成電路只監視主電源輸出的電壓，因而不需要監視每個電源。電源被精確地按照規定制造，即把5V電源和3.3V電源和12V的主電源捆綁在一起。在12V的電源達到其設置值的90％之后40ms內，ATX電源把3.3V、5.0V電源驅動到其設置值的90％。時間延遲電路25延遲3.3V、5.0V兩個電源從待機電源向有效電源的轉換，直到在3.3V、5.0V電源處于安全操作電壓值時為止。
權利要求
1.一種集成電路，用于監視和控制來自電源的供電，所述電源產生多個不同的輸出電壓，其中每個電源輸出電壓從主電源電壓得來，所述集成電路包括用于接收來自所述電源的多個電源輸出的輸入裝置，用于控制輸入的電源輸出從而產生被控電壓的電源輸出的裝置，用于比較代表主電源電壓的信號和參考信號的裝置，其特征在于，還包括用于檢測主電源輸出電壓達到或超過門限參考值的時刻的裝置，以及在電源達到參考門限值之后使電源輸出電壓延遲一個選擇的延遲時間才連接到計算機上的裝置。
2.如權利要求1所述的集成電路，其特征在于包括，用于產生加電信號的裝置，所述加電信號表示被監視電源的所有被監視的輸出電壓等于或大于一個可用的和有效的電壓值，并且其中用于比較的裝置包括分壓器和比較器，其中所述比較器和一個門限參考電壓耦聯，并且所述分壓器和主電源電壓以及比較器耦聯，以及一個線性控制器，用于控制電源監視器電路的每個電源輸出電壓的輸出電壓。
3.如權利要求2所述的集成電路，其特征在于，所述延遲裝置包括一個定時電路，并且所述比較器的輸出和所述定時電路相連，用于把電源電壓和計算機的連接延遲一個選擇的延遲時間。
4.一種具有被監視的電源的計算機系統，包括一個用于產生多個不同的直流電壓的電源，一個包括存儲器單元和中央處理單元的主板，其中每個單元需要與其它單元不同的操作電壓，以及一個電源監視集成電路，其被設置在電源和主板之間，用于控制所述電源向所述主板的供電，所述電源監視電路包括用于接收來自所述電源的多個電源輸出的輸入裝置，用于控制輸入的電源輸出來產生受控的電壓電源輸出的裝置，用于比較代表主電源輸出電壓的信號和參考信號的裝置，其特征在于，還包括用于檢測主電源輸出電壓達到或超過門限參考值的時刻的裝置，以及在電源達到參考門限值之后使電源輸出電壓延遲一個選擇的延遲時間才連接到計算機上的裝置。
5.如權利要求4所述的計算機系統，其特征在于包括，用于產生加電信號的裝置，所述加電信號表示被監視電源的所有被監視的輸出電壓等于或大于一個可用的和有效的電壓值，并且其中用于比較的裝置包括分壓器和比較器，其中所述比較器和一個門限參考電壓耦聯，并且所述分壓器和主電源電壓以及比較器耦聯，以及用于控制輸出電壓的裝置包括多個線性控制器，每個線性控制器用于控制電源監視器電路的電源輸出電壓之一的輸出電壓。
6.如權利要求5所述的計算機系統，其特征在于，所述延遲裝置包括一個定時電路，并且所述比較器的輸出和所述定時電路相連，用于把電源電壓和計算機的連接延遲一個選擇的延遲時間。
7.一種用于監視和控制來自電源的供電的方法，所述電源產生多個不同的輸出電壓，其中每個電源輸出電壓從一個主電源電壓得來，其特征在于，接收來自所述電源的多個電源輸出，控制輸入的電源輸出，以便產生被控的電壓電源輸出，比較代表主電源電壓的信號和參考信號，檢測主電源輸出電壓達到或超過一個門限參考值的時刻，以及在電源達到參考門限值之后使電源輸出電壓延遲一個選擇的延遲時間和計算機相連。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，產生一個加電信號，所述加電信號用于表示被監視電源的所有被監視的輸出電壓等于或大于一個可用的和有效的電壓值，其中比較步驟包括對代表主電源電壓的一個信號進行分壓，并比較分壓的信號和一個門限參考電壓，線性地控制電源監視器電路的每個電源輸出電壓。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述延遲步驟包括設置一個時間間隔，所述時間間隔在分壓信號超過門限參考信號時開始，并且把電源電壓和計算機的連接延遲一個選擇的延遲時間。
全文摘要
一種電源監視器電路和電源監視方法,用于延遲計算機的啟動,直到多個電源線路成安全的操作電壓值。集成電路只監視主電源輸出的電壓,不需對每個電源都設監視電路。電源是嚴格按規格制造,即把5V和3.3V電源與12V的主電源捆在一起。在12V的電源達到其額定值的90%后的40ms內,ATX電源把3.3V和5.0V的電源驅動到其額定值的90%。時間延遲電路25延遲3.3V、5.0V兩電源從待機電壓向有效電壓的轉換,直到在3.3V、5.0V電源成安全操作電壓值之后為止。
文檔編號G06F1/28GK1276550SQ0010691
公開日2000年12月13日 申請日期2000年4月21日 優先權日1999年4月23日
發明者博格丹·杜杜門 申請人:英特賽爾公司