專利名稱：電流負載偵測裝置及組設此裝置的電源供應系統的制作方法
技術領域：
本發明是關于一種電流負載偵測裝置及組設電流負載偵測裝置的電源供應系統。
背景技術：
如圖1所示，在已知的負載偵測裝置中，電源供應器10是用以輸入高電壓準位(例如110伏特)的交流電，并輸出低電壓準位(例如12伏特)的直流電，以供應中央處理器40或其他負載裝置運作時所需的電力。由于中央處理器40消耗電力所需的電壓準位(例如3.3伏特)較電源供應器10所提供的電壓準位為低，故藉由儲能電感24及儲能電容26的儲能能力，并配合PWM控制器12控制高柵極控制信號Ugate及低柵極控制信號Lgate，以分別控制開關器20及開關器22的開啟/閉合狀態，使電源供應器10可提供電力至中央處理器40。其中，開關器20所汲取的電力是由電源供應器10所提供，PWM控制器12可依據中央處理器40所汲取的電力大小而調整開關器20及開關器22的切換速度，以滿足中央處理器40于重負載或輕負載下的電力消耗。又為了監視中央處理器40的表面溫度，是于儲能電感24與中央處理器40的間，放置一個并接的電阻30及感應器32，感應器32可偵測電阻30上的壓降，以間接取得中央處理器40所汲取的電流量或壓降變化，如果電流量是為增加或壓差增加，則感應器32命令電子裝置42(例如散熱風扇)加強散熱效果；如果電流量是為減少或壓差減少，則感應器32命令電子裝置42降低散熱效果。
然而，使用電阻30及感應器32所組成的已知負載偵測裝置，需待中央處理器40因負載大小而改變電流汲取量后，感應器32方調整電子裝置42的運作，由于電子裝置42的運作無法與中央處理器40的電力消耗同步，且藉由電阻介面量測電流變化或壓差變化，將產生較大的誤差，而且若負載電流過大時，該電阻會產生過大的功率消耗；因此，這將導致后端中央處理器40的表面溫度逐漸上升，無法發揮電子裝置42最佳的功效，且產生不必要的功率消耗。
發明內容
本發明的主要目的是在提供一種電流負載偵測裝置，當負載裝置的負載產生變化時，俾能偵測PWM工作周期信號的變化而調整電子裝置的運作。
本發明的另一目的是在提供一種電源供應系統，可供電至負載裝置，并依據負載裝置的負載產生變化而調整電子裝置的運作。
為達成上述目的，本發明揭露一種電流負載偵測裝置，是用以依據一PWM工作周期信號而調整一電子裝置的運作，其特征在于，其包括一準位取樣器，是對該PWM工作周期信號進行取樣，并輸出一取樣信號；一頻率產生器，是用以產生一高頻信號；一計時器，是用以輸入該高頻信號并累計的，以產生一單位時間信號并輸出之；一計數器，是用以輸入該取樣信號并累計之，以產生一累加信號，并依據該單位時間信號而輸出該累加信號；以及一控制器，是用以依據該累加信號而輸出一電子裝置控制信號，以控制該電子裝置的運作。
其中，該電子裝置是為散熱風扇。
其中，該電子裝置是為超頻控制器。
其中，該電流負載偵測裝置還包括一暫存器，是用以儲存該累加信號與該電子裝置控制信號的對照表，該控制器依據該累加信號與該電子裝置控制信號的對照表而輸出該電子裝置控制信號。
其中，一PWM控制器依據一負載裝置的負載狀態的改變而調整一PWM信號的高/低準位維持時間，該PWM工作周期信號即為該PWM信號。
其中，一PWM控制器依據一負載裝置的負載狀態的改變而調整一PWM信號的高/低準位維持時間，一緩沖裝置輸入該PWM信號并輸出一高柵極控制信號，該高柵極控制信號即為該PWM工作周期信號。
其中，該緩沖裝置是為一正向器、一反向器、或一緩沖器。
其中，一PWM控制器依據一負載裝置的負載狀態的改變而調整一PWM信號的高/低準位維持時間，一緩沖裝置輸入該PWM信號并輸出一低柵極控制信號，該低柵極控制信號即為該PWM工作周期信號。
其中，該緩沖裝置是為一正向器、一反向器、或一緩沖器。
本發明一種電源供應系統，可供電至一負載裝置，其特征在于，其包括一電源產生器，是用以提供一電力；一PWM控制器，是整合于該電源產生器，其依據該負載裝置的負載狀態而輸出一PWM工作周期信號；一能量儲存裝置，是依據該PWM工作周期信號而儲存該電力，并輸出該電力至該負載裝置；一電流負載偵測裝置，是用以依據該PWM工作周期信號而輸出一電子裝置控制信號；以及一電子裝置，是依據該電子裝置控制信號而運作。
其中，該電子裝置是為散熱風扇。
其中，該電子裝置是為超頻控制器。
其中，該電流負載偵測裝置包括一準位取樣器，是對該PWM工作周期信號進行取樣，并輸出一取樣信號；一頻率產生器，是用以產生一高頻信號；一計時器，是用以輸入該高頻信號并累計的，以產生一單位時間信號并輸出之；一計數器，是用以輸入該取樣信號并累計之，以產生一累加信號，并依據該單位時間信號而輸出該累加信號；以及一控制器，是用以依據該累加信號而輸出該電子裝置控制信號。
其中，該電流負載偵測裝置更包括一暫存器，是用以儲存該累加信號與該電子裝置控制信號的對照表，該控制器依據該累加信號與該電子裝置控制信號的對照表而輸出該電子裝置控制信號。
其中，該PWM控制器依據該負載裝置的負載狀態的改變而調整一PWM信號的高/低準位維持時間，該PWM工作周期信號即為該PWM信號。
其中，該PWM控制器依據該負載裝置的負載狀態的改變而調整一PWM信號的高/低準位維持時間，一緩沖裝置輸入該PWM信號并輸出一高柵極控制信號，該高柵極控制信號即為該PWM工作周期信號。
其中，該緩沖裝置是為一正向器、一反向器、或一緩沖器。
其中，該PWM控制器依據該負載裝置的負載狀態的改變而調整一PWM信號的高/低準位維持時間，一緩沖裝置輸入該PWM信號并輸出一低柵極控制信號，該低柵極控制信號即為該PWM工作周期信號。
其中，該緩沖裝置是為一正向器、一反向器、或一緩沖器。
為能讓審查員能更了解本發明的技術內容，特舉一較佳具體實施例配合
如下，其中圖1是已知負載偵測裝置的示意圖。
圖2是本發明電流負載偵測裝置的示意圖。
圖3是本發明電流負載偵測裝置的方塊圖。
圖4是負載與的高柵極控制信號的關是圖。
圖5是本發明電流負載偵測裝置的另一示意圖。
圖6是本發明電流負載偵測裝置、PWM控制器、及緩沖裝置的連結關是的示意圖。
具體實施例方式
如圖2所示，本發明電流負載偵測裝置50可依據高柵極控制信號Ugate、低柵極控制信號Lgate、或PWM信號的脈波寬度的變化以調整電子裝置42(例如散熱風扇)的運作，在本實施例中并以高柵極控制信號Ugate為例，進行本發明電流負載偵測裝置50運作的說明，但不以此為限。因此，如果高柵極控制信號Ugate的高準位維持時間增加，則加強電子裝置42的運作，例如增加散熱風扇的轉速；如果高柵極控制信號Ugate的高準位維持時間減少，則減少電子裝置42的運作，例如降低散熱風扇的轉速。
如圖3所示，電流負載偵測裝置50可由準位取樣器52、頻率產生器54、計時器56、計數器58控制器60、及暫存器62所組成。頻率產生器54是用以產生高頻信號，例如100KHz的高頻信號，并輸出高頻信號至計時器56。準位取樣器52可用以對高柵極控制信號Ugate進行取樣，并輸出取樣信號至計數器58。計時器56計數高頻信號的次數，例如計數100個高頻信號，并輸出單位時間信號至計數器58。計數器58是用以累計取樣信號的次數，并于接收單位時間信號的同時，輸出累加信號至控制器60。暫存器62是儲存累加信號與散熱風扇轉速(或負載電流大小)的對應表。例如當累加信號為80時，散熱風扇轉速較佳是為3200轉；當累加信號40時，散熱風扇轉速較佳是為1600轉。此外，暫存器62是可儲存累加信號與散熱風扇轉速的對應公式，例如散熱風扇轉速較佳是等于累加信號乘以40。另外，累加信號與散熱風扇轉速亦可非直接對應，而是累加信號對應至散熱風扇消耗功率，例如累加信號為80時，散熱風扇消耗功率較佳是為80％；當累加信號40時，散熱風扇消耗功率較佳是為40％，由于累加信號與散熱風扇轉速的對應關是有許多可能，并不以上述為限。控制器60讀取暫存器62的累加信號與散熱風扇轉速的對應表，并依據累加信號而輸出致能信號FAC至電子裝置42(于此例較佳是為散熱風扇)，以調整散熱風扇的轉速或消耗功率。電子裝置42除了可為上述的散熱風扇外，亦可為超頻控制器，并連接至中央處理器40，其可依據致能信號FAC的大小而調整中央處理器40的工作頻率(內頻或外頻)，使中央處理器40于重載時能以較高的運算能力以處理負載，于輕載時能以一般的運算能力以處理負載，如此一來，中央處理器40的運算能力即可隨負載的變化而調整，以提高中央處理器40的運作效能。
如圖4所示，中央處理器40負載的初始狀態是為穩定，當中央處理器40因故增加負載時，由于中央處理器40所消耗的功率增加，故瞬間消耗電流I上升，瞬間輸入電壓VOUT下降，此時，PWM控制器12偵測到輸入電壓VOUT的變化，故增加單位時間內高柵極控制信號Ugate的高準位維持時間(相反地即降低單位時間內高柵極控制信號Ugate的低準位維持時間)，如單位時間T1、T2、及T3所示，此時，中央處理器40所消耗的功率增加，故其溫度亦增加，電流負載偵測裝置50偵測高柵極控制信號Ugate的高準位維持時間的變化，故提高散熱風扇的轉速或消耗功率。于單位時間T4及T5時，由于負載消耗已回歸穩定，故逐漸降低高柵極控制信號Ugate的高準位維持時間，此時，電流負載偵測裝置50偵測高柵極控制信號Ugate的高準位維持時間的變化，故逐漸降低散熱風扇的轉速或消耗功率。于單位時間T5的后，由于負載消耗已回復正常狀態，故高柵極控制信號Ugate的高準位維持時間亦回復正常狀態，此時，電流負載偵測裝置50使散熱風扇的運作維持在正常的轉速或消耗功率。
可想而知地，本發明電流負載偵測裝置50除可依據高柵極控制信號Ugate的脈波寬度的變化以調整電子裝置42的運作外，亦可依據低柵極控制信號Lgate的脈波寬度的變化以調整電子裝置42的運作，如圖5所示，由于運作過程與上述說明相似，故不多作贅述。此外，為了強化高柵極控制信號Ugate及低柵極控制信號Lgate的驅動能力，使用者亦可于電源供應器10內的PWM控制器12的后端加入緩沖裝置28，其中，緩沖裝置28可為正向器、反向器、緩沖器、或上述元件的結合，如圖6所示，因此，本發明電流負載偵測裝置50亦可依據PWM信號(PWM控制器12的輸出信號)的脈波寬度的變化以調整電子裝置42的運作。在此連結關是下，本發明電流負載偵測裝置50的運作過程與上述說明相似，故不多作贅述。
當中央處理器40的負載一改變，高柵極控制信號Ugate、低柵極控制信號Lgate、或PWM信號的高/低準位維持時間亦改變(即Duty Cycle改變)，而本發明電流負載偵測裝置50可偵測出高柵極控制信號Ugate、低柵極控制信號Lgate、或PWM信號的高/低準位維持時間的變化，可于第一時間調整電子裝置42的運作，以排除中央處理器40所產生的熱能，故較已知負載偵測裝置具有顯著的進步性。
上述實施例僅是為了方便說明而舉例而已，本發明所主張的權利范圍自應以申請專利范圍所述為準，而非僅限于上述實施例。
權利要求
1.一種電流負載偵測裝置，是用以依據一PWM工作周期信號而調整一電子裝置的運作，其特征在于，其包括一準位取樣器，是對該PWM工作周期信號進行取樣，并輸出一取樣信號；一頻率產生器，是用以產生一高頻信號；一計時器，是用以輸入該高頻信號并累計的，以產生一單位時間信號并輸出之；一計數器，是用以輸入該取樣信號并累計之，以產生一累加信號，并依據該單位時間信號而輸出該累加信號；以及一控制器，是用以依據該累加信號而輸出一電子裝置控制信號，以控制該電子裝置的運作。
2.如權利要求1所述的電流負載偵測裝置，其特征在于，其中，該電子裝置是為散熱風扇。
3.如權利要求1所述的電流負載偵測裝置，其特征在于，其中，該電子裝置是為超頻控制器。
4.如權利要求1所述的電流負載偵測裝置，其特征在于，其中，該電流負載偵測裝置還包括一暫存器，是用以儲存該累加信號與該電子裝置控制信號的對照表，該控制器依據該累加信號與該電子裝置控制信號的對照表而輸出該電子裝置控制信號。
5.如權利要求1所述的電流負載偵測裝置，其特征在于，其中，一PWM控制器依據一負載裝置的負載狀態的改變而調整一PWM信號的高/低準位維持時間，該PWM工作周期信號即為該PWM信號。
6.如權利要求1所述的電流負載偵測裝置，其特征在于，其中，一PWM控制器依據一負載裝置的負載狀態的改變而調整一PWM信號的高/低準位維持時間，一緩沖裝置輸入該PWM信號并輸出一高柵極控制信號，該高柵極控制信號即為該PWM工作周期信號。
7.如權利要求6所述的電流負載偵測裝置，其特征在于，其中，該緩沖裝置是為一正向器、一反向器、或一緩沖器。
8.如權利要求1所述的電流負載偵測裝置，其特征在于，其中，一PWM控制器依據一負載裝置的負載狀態的改變而調整一PWM信號的高/低準位維持時間，一緩沖裝置輸入該PWM信號并輸出一低柵極控制信號，該低柵極控制信號即為該PWM工作周期信號。
9.如權利要求8所述的電流負載偵測裝置，其特征在于，其中，該緩沖裝置是為一正向器、一反向器、或一緩沖器。
10.一種電源供應系統，可供電至一負載裝置，其特征在于，其包括一電源產生器，是用以提供一電力；一PWM控制器，是整合于該電源產生器，其依據該負載裝置的負載狀態而輸出一PWM工作周期信號；一能量儲存裝置，是依據該PWM工作周期信號而儲存該電力，并輸出該電力至該負載裝置；一電流負載偵測裝置，是用以依據該PWM工作周期信號而輸出一電子裝置控制信號；以及一電子裝置，是依據該電子裝置控制信號而運作。
11.如權利要求10所述的電源供應系統，其特征在于，其中，該電子裝置是為散熱風扇。
12.如權利要求10所述的電源供應系統，其特征在于，其中，該電子裝置是為超頻控制器。
13.如權利要求10所述的電源供應系統，其特征在于，其中，該電流負載偵測裝置包括一準位取樣器，是對該PWM工作周期信號進行取樣，并輸出一取樣信號；一頻率產生器，是用以產生一高頻信號；一計時器，是用以輸入該高頻信號并累計的，以產生一單位時間信號并輸出之；一計數器，是用以輸入該取樣信號并累計之，以產生一累加信號，并依據該單位時間信號而輸出該累加信號；以及一控制器，是用以依據該累加信號而輸出該電子裝置控制信號。
14.如權利要求10所述的電源供應系統，其特征在于，其中，該電流負載偵測裝置更包括一暫存器，是用以儲存該累加信號與該電子裝置控制信號的對照表，該控制器依據該累加信號與該電子裝置控制信號的對照表而輸出該電子裝置控制信號。
15.如權利要求10所述的電源供應系統，其特征在于，其中，該PWM控制器依據該負載裝置的負載狀態的改變而調整一PWM信號的高/低準位維持時間，該PWM工作周期信號即為該PWM信號。
16.如權利要求10所述的電源供應系統，其特征在于，其中，該PWM控制器依據該負載裝置的負載狀態的改變而調整一PWM信號的高/低準位維持時間，一緩沖裝置輸入該PWM信號并輸出一高柵極控制信號，該高柵極控制信號即為該PWM工作周期信號。
17.如權利要求16所述的電源供應系統，其特征在于，其中，該緩沖裝置是為一正向器、一反向器、或一緩沖器。
18.如權利要求10所述的電源供應系統，其特征在于，其中，該PWM控制器依據該負載裝置的負載狀態的改變而調整一PWM信號的高/低準位維持時間，一緩沖裝置輸入該PWM信號并輸出一低柵極控制信號，該低柵極控制信號即為該PWM工作周期信號。
19.如權利要求18所述的電源供應系統，其特征在于，其中，該緩沖裝置是為一正向器、一反向器、或一緩沖器。
全文摘要
本發明是有關于一種電流負載偵測裝置，是利用脈波寬度調變(PWM)工作周期(Duty Cycle)信號的變化而調整例如散熱風扇的電子裝置的運作。由于例如中央處理器的負載裝置的負載狀態改變時，PWM控制器將調整PWM工作周期信號的高/低準位維持的時間(即Duty Cycle)，故電流負載偵測裝置可依據PWM工作周期信號而調整電子裝置的運作，以排除負載裝置所產生的熱能或予其他電子裝置的應用。另外，將電流負載偵測裝置組設于傳統電源供應系統中即可獲得本發明電源供應系統。
文檔編號H02M3/156GK1812237SQ200510006259
公開日2006年8月2日 申請日期2005年1月27日 優先權日2005年1月27日
發明者陳贈文, 黃俊淦 申請人:精拓科技股份有限公司