專利名稱：自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種省電節(jié)能的技術(shù)，且特別是關(guān)于一種自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源
的裝置。
背景技術(shù)：
由于節(jié)能問題日益受到重視，因此如何減少電能轉(zhuǎn)換過程中的損失以增加電力轉(zhuǎn)換效率已成為各廠商積極研究的方向之一。 圖1所示為以固定電壓源供應(yīng)驅(qū)動(dòng)器的方塊圖。請(qǐng)參見圖1。傳統(tǒng)作法，提供給驅(qū)動(dòng)器(driver)的電源輸入端Vee的電壓是一個(gè)固定的電壓源。此驅(qū)動(dòng)器的電壓源可能是5伏或是12伏。將固定電壓源直接供應(yīng)給驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)主機(jī)板上的中央微處理器(CPU)。但是，在一般使用者使用計(jì)算機(jī)的情況下，CPU長(zhǎng)時(shí)間處于輕載的狀態(tài)，CPU只有在少部分的時(shí)間會(huì)有密集運(yùn)算而處于重載的情況。由于主機(jī)板的使用會(huì)有負(fù)載變化情形，當(dāng)主機(jī)板的使用情形屬于輕載情況，若以12伏提供給驅(qū)動(dòng)器來做驅(qū)動(dòng)則會(huì)有不必要的功率浪費(fèi)。
當(dāng)系統(tǒng)處于重載時(shí)，驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)元件所需要的電壓也就越大，但當(dāng)系統(tǒng)處于輕載時(shí)，驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)元件所需要的電壓并不需要很高。因此，傳統(tǒng)的固定電壓源供應(yīng)電能方式顯得沒有彈性，無論系統(tǒng)處于輕載或重載皆無法改變驅(qū)動(dòng)器的電壓源，并且會(huì)造成不必要的驅(qū)動(dòng)損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置，根據(jù)驅(qū)動(dòng)器所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載電流的變化來調(diào)整供電電壓，使電力的使用不浪費(fèi)。 本發(fā)明提出一種自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置。此裝置包含負(fù)載偵測(cè)器以及控制器。負(fù)載偵測(cè)器偵測(cè)負(fù)載電流，根據(jù)負(fù)載電流輸出偵測(cè)信號(hào)。控制器耦接負(fù)載偵測(cè)器并接收偵測(cè)信號(hào)。控制器根據(jù)偵測(cè)信號(hào)來提供介于第一電壓至第二電壓之間的操作電壓。此操作電壓用以提供給驅(qū)動(dòng)器，其中第一電壓小于第二電壓。 基于上述，本發(fā)明自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置能自動(dòng)偵測(cè)當(dāng)下系統(tǒng)的使用狀態(tài)，依不同負(fù)載需求來彈性地提供驅(qū)動(dòng)器的輸入電壓源，靈活調(diào)整電壓，以便大幅降低不必要的功耗。此自動(dòng)調(diào)整輸入電源裝置可以提升在輕載時(shí)的電能使用效率。解決已知方法在輕載時(shí)的電力浪費(fèi)，也解決電源設(shè)計(jì)的難題。 綜上所述，本發(fā)明自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置能自動(dòng)偵測(cè)當(dāng)下系統(tǒng)的使用狀態(tài)，依不同負(fù)載需求來彈性地提供驅(qū)動(dòng)器的輸入電壓源，靈活調(diào)整電壓。此自動(dòng)調(diào)整輸入電源裝置至少可以產(chǎn)生如下的功效與優(yōu)點(diǎn)
1.提供驅(qū)動(dòng)器輸入電源的降壓機(jī)制； 2.依主機(jī)板的使用情形來切換驅(qū)動(dòng)器輸入電源，當(dāng)在輕載時(shí)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能；
3.系統(tǒng)在輕載時(shí)能有效降低驅(qū)動(dòng)損失，進(jìn)而提升系統(tǒng)效率；
4.可以動(dòng)態(tài)調(diào)整電源，實(shí)現(xiàn)電力轉(zhuǎn)換的最佳化效率。
為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明如下。


圖1所示為以固定電壓源供應(yīng)驅(qū)動(dòng)器的方塊圖。 圖2所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置的電路方塊圖。 圖3所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制器的電路圖。 圖4所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的控制器的電路圖。 圖5所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的控制器的電路圖。 圖6所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的控制器的電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖2所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置的電路方塊圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2，此自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置20可以包含負(fù)載偵測(cè)器22以及控制器24。負(fù)載偵測(cè)器22偵測(cè)主機(jī)板上負(fù)載28的使用情形，將偵測(cè)到的電流反應(yīng)成一電壓信號(hào)。亦即根據(jù)負(fù)載電流的變化而輸出偵測(cè)信號(hào)S皿。負(fù)載偵測(cè)器22所輸出的電壓信號(hào)與偵測(cè)到的電流成正比?？刂破?4耦接負(fù)載偵測(cè)器22并接收偵測(cè)信號(hào)S皿?？刂破?4根據(jù)偵測(cè)信號(hào)S皿的大小來提供介于第一電壓(+5V)至第二電壓(+12V)之間的操作電壓V皿，。自動(dòng)調(diào)整輸入電源裝置20將操作電壓V皿皿傳送給驅(qū)動(dòng)器26的電源輸入端V『例如當(dāng)主機(jī)板的使用情形屬于重載情況，自動(dòng)調(diào)整輸入電源裝置20可以切至第二電壓(+12V);當(dāng)主機(jī)板的使用情形屬于輕載情況，裝置20可以切至第一電壓(+5V)，其中判斷負(fù)載輕重的標(biāo)準(zhǔn)可以由設(shè)計(jì)工程師依實(shí)際需求來設(shè)計(jì)，因此自動(dòng)調(diào)整輸入電源裝置20可以將施加于驅(qū)動(dòng)器26的電壓源做彈性的切換，可以減少不必要的驅(qū)動(dòng)損失而提升能源效率。
本實(shí)施例利用自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置來判斷系統(tǒng)是處于輕載或重載，再進(jìn)而調(diào)變驅(qū)動(dòng)器的電壓源，使系統(tǒng)在輕載時(shí)能有效降低驅(qū)動(dòng)損失，進(jìn)而提升系統(tǒng)效率。
圖3所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制器的電路圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3。前述的判斷負(fù)載輕重的標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)一步運(yùn)用一參考信號(hào)VKEF來實(shí)施，參考信號(hào)VKEF可以是運(yùn)用電阻分壓器(圖未示)的某一電壓值。控制器30可以將偵測(cè)信號(hào)SDET與參考信號(hào)VKEF以一比較器32做比較。比較器32的第一輸入端接收參考信號(hào)VKEF，比較器32的第二輸入端接收偵測(cè)信號(hào)SDET，接著根據(jù)比較器32所產(chǎn)生的比較結(jié)果SMTE來切換電源路徑，以提供操作電壓VDKIVEK給驅(qū)動(dòng)器(圖未示)。例如，當(dāng)偵測(cè)信號(hào)SDET低于或等于參考信號(hào)VKEF時(shí)表示為輕載，比較器32輸出為邏輯高準(zhǔn)位，則可以提供第一電壓(+5V)給驅(qū)動(dòng)器來運(yùn)作；而當(dāng)偵測(cè)信號(hào)S皿高于參考信號(hào)V，時(shí)表示為重載，比較器32輸出為邏輯低準(zhǔn)位，則可以提供第二電壓(+12V)給驅(qū)動(dòng)器來運(yùn)作。 圖3的控制器30為兩段式電壓源調(diào)整器?？刂破?0可以包含半導(dǎo)體開關(guān)34、電阻R1、二極管D1、D2以及比較器32。 二極管D1的第一端耦接第一電壓(+5V)。半導(dǎo)體開關(guān)34可以為P型半導(dǎo)體開關(guān)。半導(dǎo)體開關(guān)34的第一源/漏極耦接第二電壓(+12V)。電阻Rl的第一端耦接半導(dǎo)體開關(guān)34的第一源/漏極與柵極之間。半導(dǎo)體開關(guān)34的第二源/漏極耦接二極管D2的第一端。二極管D2的第二端耦接二極管Dl的第二端，此兩個(gè)二極管Dl、 D2的耦接處提供操作電壓VDKIVEK的輸出。其中，比較器32根據(jù)偵測(cè)信號(hào)SDET與參考 信號(hào)VKEF所產(chǎn)生的比較結(jié)果SeATE控制半導(dǎo)體開關(guān)34的柵極。操作電壓VDKIVEK的輸出有兩 條電源路徑。第一電源路徑為第一電壓(+5V)經(jīng)由二極管D1而輸出操作電壓V皿皿。第二 電源路徑為第二電壓(+12V)經(jīng)由半導(dǎo)體開關(guān)34、二極管D2，接著輸出操作電壓V皿，。也 就是當(dāng)斷開(turn off)半導(dǎo)體開關(guān)34時(shí)則可以提供第一電壓(+5V)給驅(qū)動(dòng)器來運(yùn)作。當(dāng) 接通(turn on)半導(dǎo)體開關(guān)34時(shí)則可以提供第二電壓(+12V)給驅(qū)動(dòng)器來運(yùn)作。
圖4所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的控制器的電路圖。請(qǐng)參照?qǐng)D4?？刂破?0為 一降壓調(diào)節(jié)器(low dropout regulator, LDO)?？刂破?0包含電阻R2、電阻R3、半導(dǎo)體開 關(guān)44、以及運(yùn)算放大器42。半導(dǎo)體開關(guān)44可以為N型半導(dǎo)體開關(guān)。半導(dǎo)體開關(guān)44的第一 源/漏極耦接第二電壓(+12V)。半導(dǎo)體開關(guān)44的第二源/漏極耦接電阻R2的第一端，并 且從半導(dǎo)體開關(guān)44的第二源/漏極提供操作電壓VDKIVEK。電阻R3的第一端耦接電阻R2的 第二端，電阻R3的第二端耦接接地電壓GND。運(yùn)算放大器44的"+ "輸入端耦接偵測(cè)信號(hào) S皿，運(yùn)算放大器44的"-"輸入端耦接電阻R3的第一端。運(yùn)算放大器44的輸出端耦接半 導(dǎo)體開關(guān)44的柵極。當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)載電流越大，操作電壓V皿皿也隨之線性升高；而當(dāng)系統(tǒng) 的負(fù)載電流越小，操作電壓VDKIVEK也隨之線性下降。其中，操作電壓VDKIVEK隨偵測(cè)信號(hào)SDET的 大小成比例的變化，操作電壓VDKIVEK的最小值等于第一電壓。 圖5所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的控制器的電路圖。請(qǐng)參照?qǐng)D5?？刂破?0為 一線性電壓調(diào)整器?？刂破?0可以包含電阻R4、R5、電容器C1、C2、半導(dǎo)體開關(guān)54、以及運(yùn) 算放大器52。半導(dǎo)體開關(guān)54可以為N型半導(dǎo)體開關(guān)。半導(dǎo)體開關(guān)54的第二源/漏極耦接 第二電壓(+12V)。半導(dǎo)體開關(guān)54的第一源/漏極耦接電容器Cl的第一端與電阻R5的第 一端，并且從半導(dǎo)體開關(guān)54的第一源/漏極提供操作電壓VDKIVEK。運(yùn)算放大器52的"+ "輸 入端耦接偵測(cè)信號(hào)S皿，運(yùn)算放大器52的"-"輸入端耦接電阻R5的第二端，運(yùn)算放大器52 的輸出端耦接半導(dǎo)體開關(guān)54的柵極。電容器C1的第一端耦接電阻R5的第一端。電容器 Cl的第二端耦接接地電壓GND。電容器C2的第一端耦接電阻R4的第一端，電容器C2的第 二端耦接電阻R5的第二端。電阻R4的第二端耦接接地電壓GND。運(yùn)算放大器52的輸出端 會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體開關(guān)54上的跨壓，使得操作電壓VDKIVEK等于運(yùn)算放大器52的"+ "輸入端 的偵測(cè)信號(hào)SDET，故當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)載電流越大，操作電壓VDKIVEK也隨之線性升高，而當(dāng)系統(tǒng)的負(fù) 載電流越小，操作電壓VDKIVEK也隨之線性下降。其中，操作電壓VDKIVEK隨偵測(cè)信號(hào)SDET的大 小成比例的變化，操作電壓VDKIVEK的最小值等于第一電壓。 圖6所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的控制器的電路圖。請(qǐng)參照?qǐng)D6。控制器60為 切換式電源轉(zhuǎn)換器。切換式電源轉(zhuǎn)換器包含電感器Ll、電感器L2、電容器C3、半導(dǎo)體開關(guān) 64、半導(dǎo)體開關(guān)66、運(yùn)算放大器62、以及電源轉(zhuǎn)換器68。電感器Ll的第一端耦接第二電壓 (+12V)。電感器L2的第二端提供操作電壓V，的輸出。半導(dǎo)體開關(guān)64、65可以為N型半 導(dǎo)體開關(guān)。半導(dǎo)體開關(guān)64的第一源/漏極耦接電感器Ll的第二端。半導(dǎo)體開關(guān)64的第 二源/漏極接電感器L2的第一端與半導(dǎo)體開關(guān)66的第一源/漏極。半導(dǎo)體開關(guān)66的第 二源/漏極耦接接地電壓GND。電容器C3的第一端耦接電感器L2的第二端。電容器C2的 第二端耦接接地電壓GND。運(yùn)算放大器62的"+ "輸入端耦接偵測(cè)信號(hào)SDET。運(yùn)算放大器 62的"-"輸入端耦接電感器L2的第二端。電源轉(zhuǎn)換器68接收運(yùn)算放大器62的輸出電壓 來啟動(dòng)電源轉(zhuǎn)換器68。電源轉(zhuǎn)換器68的上閘驅(qū)動(dòng)接腳UG耦接半導(dǎo)體開關(guān)64的柵極。電源轉(zhuǎn)換器68的下閘驅(qū)動(dòng)接腳LG耦接半導(dǎo)體開關(guān)66的柵極。電源轉(zhuǎn)換器68控制半導(dǎo)體開 關(guān)64和66的柵極而可以調(diào)節(jié)輸出操作電壓VDKIVEK。操作電壓VDKIVEK等于運(yùn)算放大器62的 "+ "輸入端耦接的偵測(cè)信號(hào)SDET。故當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)載電流越大，操作電壓V，也隨之線性升 高，而當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)載電流越小，操作電壓VDKIVEK也隨之線性下降。其中，操作電壓VDKIVEK隨偵 測(cè)信號(hào)SDET的大小成比例的變化，操作電壓VDKIVEK的最小值等于第一電壓。
雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域 中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明 的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置，其特征是，包括負(fù)載偵測(cè)器，偵測(cè)負(fù)載電流，并根據(jù)上述負(fù)載電流來輸出偵測(cè)信號(hào)；以及控制器，其耦接上述負(fù)載偵測(cè)器來接收上述偵測(cè)信號(hào)，并根據(jù)上述偵測(cè)信號(hào)來提供介于第一電壓至第二電壓之間的操作電壓，上述操作電壓用以提供給上述驅(qū)動(dòng)器，其中上述第一電壓小于上述第二電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置，其中上述控制器將上述偵測(cè)信號(hào)與參考信號(hào)做比較，當(dāng)上述偵測(cè)信號(hào)低于或等于上述參考信號(hào)則提供上述第一電壓給上述驅(qū)動(dòng)器，而當(dāng)上述偵測(cè)信號(hào)高于上述參考信號(hào)則提供上述第二電壓給上述驅(qū)動(dòng)器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置，其中上述控制器包括第一半導(dǎo)體開關(guān)，上述第一半導(dǎo)體開關(guān)的第一源/漏極耦接上述第二電壓；第一電阻，耦接于上述第一半導(dǎo)體開關(guān)的第一源/漏極與柵極之間；第一二極管，上述第一二極管的第一端耦接上述第一電壓；第二二極管，上述第二二極管的第一端耦接上述第一半導(dǎo)體開關(guān)的第二源/漏極，上述第二二極管的第二端耦接上述第一二極管的第二端，并提供上述操作電壓的輸出；以及比較器，上述比較器的第一輸入端接收參考信號(hào)，上述比較器的第二輸入端接收上述偵測(cè)信號(hào)，上述比較器產(chǎn)生一比較結(jié)果來控制上述第一半導(dǎo)體開關(guān)的柵極。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置，其中上述第一半導(dǎo)體開關(guān)為P型半導(dǎo)體開關(guān)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)整輸入電源的裝置，其中上述控制器包括第二電阻；第三電阻，第一端耦接上述第二電阻的第二端，上述第三電阻的第二端耦接接地電壓；第二半導(dǎo)體開關(guān)，第一源/漏極耦接上述第二電壓，第二源/漏極耦接上述第二電阻的第一端，從上述第二半導(dǎo)體開關(guān)的第二源/漏極提供上述操作電壓；以及第一運(yùn)算放大器，第一輸入端耦接上述偵測(cè)信號(hào)，第二輸入端耦接上述第三電阻的第一端，輸出端耦接上述第二半導(dǎo)體開關(guān)的柵極，其中，上述操作電壓隨上述偵測(cè)信號(hào)的大小成比例的變化。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置，其中上述第二半導(dǎo)體開關(guān)為N型半導(dǎo)體開關(guān)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置，其中上述控制器包括第四電阻，上述第四電阻的第二端耦接接地電壓；第五電阻；第一電容器，上述第一電容器的第一端耦接上述第五電阻的第一端，上述第一電容器的第二端耦接上述接地電壓；第二電容器，上述第二電容器的第一端耦接上述第四電阻的第一端，上述第二電容器的第二端耦接上述第五電阻的第二端；第三半導(dǎo)體開關(guān)，第二源/漏極耦接上述第二電壓，第一源/漏極耦接上述第一 電容器的第一端與上述第五電阻的第一端，且第一源/漏極提供上述操作電壓；以及第二運(yùn)算放大器，第一輸入端耦接上述偵測(cè)信號(hào)，第二輸入端耦接上述第五電阻的第二端，輸出端耦接上述第三半導(dǎo)體開關(guān)的柵極，其中，上述操作電壓隨上述偵測(cè)信號(hào)的大小成比例的變化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置，其中上述第三半導(dǎo)體開關(guān)為N型半導(dǎo)體開關(guān)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置，其中上述控制器包括第一電感器，上述第一電感器的第一端耦接上述第二電壓；第二電感器，上述第二電感器的第二端提供上述操作電壓的輸出；第三電容器，上述第三電容器的第一端耦接上述第二電感器的第二端，上述第二電容器的第二端耦接一接地電壓；第四半導(dǎo)體開關(guān)，第一源/漏極耦接上述第一 電感器的第二端，第二源/漏極接上述第二電感器的第一端；第五半導(dǎo)體開關(guān)，上述第五半導(dǎo)體開關(guān)的第一源/漏極耦接上述第四半導(dǎo)體開關(guān)的第二源/漏極，上述第五半導(dǎo)體開關(guān)的第二源/漏極耦接上述接地電壓；第三運(yùn)算放大器，第一輸入端耦接上述偵測(cè)信號(hào)，第二輸入端耦接上述第二電感器的第二端；以及電源轉(zhuǎn)換器，其接收上述第三運(yùn)算放大器的輸出電壓來啟動(dòng)上述電源轉(zhuǎn)換器，上述電源轉(zhuǎn)換器的上閘驅(qū)動(dòng)接腳耦接上述第四半導(dǎo)體開關(guān)的柵極，上述電源轉(zhuǎn)換器的下閘驅(qū)動(dòng)接腳耦接上述第五半導(dǎo)體開關(guān)的柵極，其中，上述操作電壓隨上述偵測(cè)信號(hào)的大小成比例的變化。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置，其中上述第四半導(dǎo)體開關(guān)與上述第五半導(dǎo)體開關(guān)為N型半導(dǎo)體開關(guān)。
全文摘要
一種自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸入電源的裝置。此裝置包含負(fù)載偵測(cè)器以及控制器。負(fù)載偵測(cè)器偵測(cè)負(fù)載電流，根據(jù)負(fù)載電流輸出偵測(cè)信號(hào)?？刂破黢罱迂?fù)載偵測(cè)器并接收偵測(cè)信號(hào)?？刂破鞲鶕?jù)偵測(cè)信號(hào)來提供介于第一電壓至第二電壓之間的操作電壓，其中第一電壓小于第二電壓。此操作電壓用以提供給驅(qū)動(dòng)器并依不同負(fù)載需求來彈性地調(diào)整。此自動(dòng)調(diào)整輸入電源裝置可以提升在輕載時(shí)的電能使用效率。
文檔編號(hào)G05F1/10GK101770271SQ20081018686
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者蕭賀璞, 許志琬, 黃農(nóng)哲 申請(qǐng)人:華碩電腦股份有限公司