專利名稱：利用脈寬調(diào)制控制器的工作周期信號(hào)檢測(cè)負(fù)載電流的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)一種檢測(cè)負(fù)載電流的方法，特別是一種利用脈寬調(diào)制控制器的工作周期脈沖波形信號(hào)來檢測(cè)負(fù)載電流的方法。
背景技術(shù)：
電流檢測(cè)技術(shù)在電子電路上扮演一個(gè)非常重要的角色，尤其是電源電路的部分，因?yàn)殡娫措娐肪腿缤眢w的心臟般，必須源源不絕地提供血液給身體的各個(gè)角落，如同血壓偏高一般對(duì)健康是有影響的；因此，如何準(zhǔn)確且實(shí)時(shí)地檢測(cè)電流將對(duì)于整個(gè)電子電路系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全性有莫大的影響。目前現(xiàn)有的電流檢測(cè)方式主要是使用電阻轉(zhuǎn)換技術(shù)的方式在電源供應(yīng)的路徑上，串接一個(gè)低阻值的電阻，當(dāng)電流流過此電阻時(shí)會(huì)產(chǎn)生些微電壓降，利用歐姆定律，便可計(jì)算出此時(shí)負(fù)載消耗的電流。然而，此種方式有下列幾個(gè)缺點(diǎn)1.電流檢測(cè)的準(zhǔn)確性會(huì)因電阻組件本身的誤差、外在環(huán)境(如溫度等)或其它不確定因素而影響；2.在大電流時(shí)，電阻組件會(huì)造成額外的功率消耗，此功率消耗終將以熱能的方式浪費(fèi)于系統(tǒng)中。
而在現(xiàn)有的主機(jī)板設(shè)計(jì)中，對(duì)于系統(tǒng)的負(fù)載(如中央處理單元(CPU)等)的負(fù)載電流檢測(cè)，主要有二種方式，一是使用硬件電路的檢測(cè)方式，系在負(fù)載端使用熱敏電阻(或特殊晶體管)等硬設(shè)備檢測(cè)，其操作原理為當(dāng)負(fù)載加重(即負(fù)載電流變大)時(shí)，負(fù)載的表面溫度始隨之增加，此時(shí)通過熱敏電阻可檢測(cè)到其溫度系逐漸以非線性方式增加，藉此可推測(cè)得該負(fù)載的電流此時(shí)系漸增加，反之，當(dāng)測(cè)得負(fù)載溫度降低，則可得負(fù)載電流系變小。此法系間接藉由負(fù)載的溫度改變情形而推測(cè)負(fù)載電流的變化，然而，負(fù)載的電流改變通常較為快速，其并非能實(shí)時(shí)反映在負(fù)載溫度的改變上，且通過熱敏電阻感應(yīng)后再做傳遞亦將增加延遲時(shí)間；故此法的缺點(diǎn)為不夠?qū)崟r(shí)，造成無法立即控制、監(jiān)測(cè)負(fù)載的電流消耗情形。另一方法系以軟件的方式對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行檢測(cè)，目前較普遍的做法系為采用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)檢測(cè)之，例如當(dāng)負(fù)載為一CPU時(shí)，可由Windows API(Application Programming Interface)讀取CPU目前的使用率，當(dāng)CPU的使用率越高，即代表此時(shí)CPU所消耗的電流越大，亦即CPU的負(fù)載電流將變大，反之亦然，藉此可推測(cè)出負(fù)載電流的變化情形。此法的缺點(diǎn)在于，因?yàn)槠湎狄蕾嚥僮飨到y(tǒng)的操作，當(dāng)操作系統(tǒng)宕機(jī)或執(zhí)行不穩(wěn)時(shí)，將造成檢測(cè)功能失效或失準(zhǔn)，且并非每種操作系統(tǒng)都會(huì)支持相關(guān)的保護(hù)措施，故此法可能造成無法預(yù)期的損害。
另外，目前于一般的計(jì)算機(jī)主機(jī)中，CPU的工作頻率通常系維持于固定值，且其工作電壓亦受主機(jī)板中的脈寬調(diào)制(PWM)控制器所控制，趨于維持在一穩(wěn)壓值狀態(tài)，然此做法通常使得CPU的工作效能受到限制，無法提升。如前述，若經(jīng)由有效的負(fù)載電流檢測(cè)方法，檢測(cè)得CPU之負(fù)載電流此時(shí)系漸增加，其代表目前CPU正忙于處理大量的數(shù)據(jù)(data)，亦即CPU處于高使用率狀態(tài)，此時(shí)若能通過控制機(jī)制調(diào)高CPU的工作頻率(即進(jìn)行超頻操作)，將可加快CPU的作業(yè)處理速度，使得CPU的處理效率和速度提升；且在此同時(shí)，若能適度地增加CPU的工作電壓(或稱負(fù)載電壓)，將可使CPU的操作行為更為穩(wěn)定。同理，若經(jīng)檢測(cè)得CPU的負(fù)載電流系漸減少，其代表CPU目前系處于閑置或低使用率狀態(tài)，亦即不須處理大量信息，此時(shí)若能調(diào)降CPU的工作頻率和其工作電壓，將可減少不必要的功率消耗。此外，系統(tǒng)中通常包含風(fēng)扇用以對(duì)CPU進(jìn)行散熱，當(dāng)CPU處于高使用率狀態(tài)，亦即其具有高負(fù)載電流時(shí)，此時(shí)由于功率消耗之故，CPU本身將會(huì)產(chǎn)生高熱，此時(shí)一溫度感應(yīng)裝置，例如熱敏電阻在檢測(cè)到CPU溫度上升后，將通過主機(jī)板固有的控制機(jī)制調(diào)快風(fēng)扇轉(zhuǎn)速以達(dá)散熱效果，反之，若CPU溫度下降，經(jīng)熱敏電阻感測(cè)后則調(diào)降風(fēng)扇之轉(zhuǎn)速。傳統(tǒng)的風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速操作與CPU(負(fù)載)的溫度關(guān)系如第1圖所示，呈正比關(guān)系。然而上述關(guān)于風(fēng)扇的控制模式有如下缺點(diǎn)1.CPU的溫度系于負(fù)載電流變化后才隨之反應(yīng)，且通過相關(guān)感熱裝置(如熱敏電阻)檢測(cè)到CPU溫度變化后再對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行控制，將產(chǎn)生延遲時(shí)間，使得風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速無法實(shí)時(shí)配合負(fù)載電流變化而反應(yīng)。2.此風(fēng)扇控制系屬一段式控制模式，無法針對(duì)負(fù)載的高低溫變化做更有效率的切換調(diào)控。故若能在精確檢測(cè)得目前CPU之負(fù)載電流系變大(即意味著CPU的耗能增加且其所產(chǎn)生的溫度勢(shì)必將升高)的同時(shí)，通過控制機(jī)制更快速地增加CPU的散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，將可加快其排熱效果，進(jìn)而防止CPU發(fā)生工作不穩(wěn)，甚至損壞、燒毀等情形，以增進(jìn)其使用壽命；同理，當(dāng)檢測(cè)到目前CPU的負(fù)載電流變小時(shí)，其意味著CPU的耗能減小且其本身溫度亦將下降，亦即其不須過度的散熱處置，此時(shí)，若能大幅調(diào)降風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，甚至視需求停止風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)，將可節(jié)省不必要的能源浪費(fèi)，并可降低風(fēng)扇所帶來的噪音。
鑒于上述，亟待提出一種利用脈寬調(diào)制控制器的工作周期信號(hào)檢測(cè)負(fù)載電流的方法，其能實(shí)時(shí)且快速地檢測(cè)出目前負(fù)載電流的變化，且其主要系利用硬件的方式實(shí)施，故可避免因軟件操作不穩(wěn)或宕機(jī)所帶來的問題。另外，根據(jù)檢測(cè)出的負(fù)載電流變化，此方法更進(jìn)一步能提供控制機(jī)制，以對(duì)負(fù)載的工作頻率、工作電壓甚或相關(guān)的散熱裝置操作進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控，進(jìn)而提升負(fù)載的工作效能并減少不必要的功率消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的系提供一種利用脈寬調(diào)制控制器的工作周期脈沖波形信號(hào)檢測(cè)負(fù)載電流的方法，其能實(shí)時(shí)且快速地檢測(cè)出負(fù)載電流的變化情形。
本發(fā)明的又一目的系提供一種利用脈寬調(diào)制控制器的工作周期脈沖波形信號(hào)檢測(cè)負(fù)載電流的方法，其系主要通過硬件裝置實(shí)現(xiàn)，而非依賴軟件方式的操作系統(tǒng)，故可避免操作系統(tǒng)發(fā)生操作不穩(wěn)或宕機(jī)等問題。
本發(fā)明的又一目的系提供一種利用脈寬調(diào)制控制器的工作周期脈沖波形信號(hào)檢測(cè)負(fù)載電流及提升負(fù)載工作效能的方法，其除能有效檢測(cè)出負(fù)載電流的變化情形外，且能根據(jù)負(fù)載電流的變化情形對(duì)負(fù)載的工作頻率、工作電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控，進(jìn)而提升負(fù)載的工作效率，及減少功率消耗。
本發(fā)明的又一目的系提供一種利用脈寬調(diào)制控制器的工作周期信號(hào)檢測(cè)負(fù)載電流及提升負(fù)載工作效能的方法，其能于檢測(cè)出負(fù)載電流的變化情形后，對(duì)負(fù)載的相關(guān)散熱裝置(如一風(fēng)扇)進(jìn)行一調(diào)節(jié)控制，使得在負(fù)載于將進(jìn)行一高溫操作時(shí)，快速調(diào)高風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速；而在低溫操作時(shí)，快速調(diào)降風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而提升風(fēng)扇的散熱效率，防止負(fù)載過熱、燒毀及避免不必要的能源浪費(fèi)。
根據(jù)上述的目的，本發(fā)明提供一種利用脈寬調(diào)制控制器的工作周期脈沖波形信號(hào)以檢測(cè)負(fù)載電流的方法，主要包含提供脈寬調(diào)制(PWM)控制器，此PWM控制器將接收來自負(fù)載(如CPU)的反饋信號(hào)并根據(jù)此反饋信號(hào)對(duì)負(fù)載進(jìn)行穩(wěn)壓控制，其中當(dāng)負(fù)載工作電壓(或稱負(fù)載電壓)變小時(shí)，PWM控制器內(nèi)的工作周期脈沖波形(duty cycle pulse wave)的有效工作時(shí)間將變大，且當(dāng)負(fù)載的工作電壓變大時(shí)，此時(shí)工作周期脈沖波形的有效工作時(shí)間將變小，以對(duì)負(fù)載進(jìn)行穩(wěn)壓控制；接著，設(shè)置PWM工作周期感測(cè)裝置(duty cycle sensordevice)，其中此PWM工作周期感測(cè)裝置接收來自PWM控制器的工作周期脈沖波形信號(hào)，且其內(nèi)部設(shè)置有取樣周期；接著，根據(jù)此工作周期脈沖波形信號(hào)，PWM工作周期感測(cè)裝置將每隔此取樣周期，計(jì)算此取樣周期內(nèi)的工作周期脈沖波形信號(hào)的有效工作時(shí)間的總和與此取樣周期時(shí)間的工作比值，及根據(jù)此工作比值，PWM工作周期感測(cè)裝置將檢測(cè)出負(fù)載電流的變化情形；以及此PWM工作周期感測(cè)裝置將于此工作比值變大時(shí)，調(diào)高負(fù)載的工作頻率、工作電壓和其散熱風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速；并當(dāng)此工作比值變小時(shí)，調(diào)降該負(fù)載的工作頻率、工作電壓和散熱風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。由上述知，本發(fā)明利用一外加的PWM工作周期感測(cè)裝置并根據(jù)系統(tǒng)既有的PWM控制器所產(chǎn)生的工作周期脈沖波形信號(hào)，以對(duì)負(fù)載的電流進(jìn)行檢測(cè)，且根據(jù)此檢測(cè)結(jié)果對(duì)負(fù)載進(jìn)行相關(guān)控制，其優(yōu)點(diǎn)在于PWM控制器的工作周期能實(shí)時(shí)反應(yīng)負(fù)載的電壓變化，進(jìn)而可實(shí)時(shí)推測(cè)出負(fù)載的電流變化；且因應(yīng)負(fù)載電流的變化對(duì)負(fù)載的工作頻率、工作電壓和散熱裝置做適度的調(diào)控，將能提升負(fù)載的工作效能和避免不必要的能源浪費(fèi)。
上述有關(guān)本發(fā)明的內(nèi)容及以下的實(shí)施方式詳細(xì)說明皆為范例并非限制。其它不脫離本創(chuàng)作的精神的等效改變或修飾均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。


第1圖系傳統(tǒng)CPU的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制模式示意圖；第2圖系根據(jù)本發(fā)明一脈寬調(diào)制切換調(diào)節(jié)電路的示意圖；第3圖系根據(jù)第2圖顯示負(fù)載的電壓及電流變化情形與脈寬調(diào)制控制器的工作周期脈沖波形信號(hào)的關(guān)系圖；第4圖系根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的一應(yīng)用裝置示意圖；第5圖系根據(jù)本發(fā)明的工作比值的計(jì)算過程中的取樣計(jì)數(shù)方式的示意圖；第6圖系根據(jù)本發(fā)明的兩段式工作頻率控制模式的示意圖；第7圖系根據(jù)本發(fā)明的兩段式工作電壓控制模式的示意圖；第8圖系根據(jù)本發(fā)明的CPU的工作負(fù)載線的示意圖；第9圖系根據(jù)本發(fā)明的兩段式風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制模式的示意圖；第10圖系根據(jù)本發(fā)明的一硬件裝置實(shí)施例的示意圖；及第11圖系根據(jù)本發(fā)明的利用脈寬調(diào)制控制器的工作周期信號(hào)檢測(cè)負(fù)載電流的方法的操作流程圖。
200傳統(tǒng)的脈寬調(diào)制切換調(diào)節(jié)電路202負(fù)載204脈寬調(diào)制控制器206電源供應(yīng)器 208高側(cè)金屬氧化物半導(dǎo)體210低側(cè)金屬氧化物半導(dǎo)體212電感214電容216反饋信號(hào)218第一工作周期脈沖波形信號(hào)219第二工作周期脈沖波形信號(hào)402中央處理單元404脈寬調(diào)制控制器406電源供應(yīng)器 408高側(cè)金屬氧化物半導(dǎo)體410低側(cè)金屬氧化物半導(dǎo)體412電感414電容416反饋信號(hào)418第一工作周期脈沖波形信號(hào)419第二工作周期脈沖波形信號(hào)422時(shí)鐘產(chǎn)生器 424電壓識(shí)別控制器426風(fēng)扇428風(fēng)扇調(diào)控裝置1002中央處理單元 1004脈寬調(diào)制控制器1006電源供應(yīng)器 1008高側(cè)金屬氧化物半導(dǎo)體1010低側(cè)金屬氧化物半導(dǎo)體 1012電感1014電容 1016反饋信號(hào)1018第一工作周期脈沖波形信號(hào) 1019第二工作周期脈沖波形信號(hào)1020脈寬調(diào)制工作周期傳感器 1022時(shí)鐘產(chǎn)生器1024電壓識(shí)別控制器 1026風(fēng)扇1028風(fēng)扇調(diào)控裝置 1030控制信號(hào)1032控制信號(hào) 1034控制信號(hào)1200～1208操作流程方塊圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明的實(shí)施例將配合所附的圖示詳細(xì)描述如下。在此特別一提的是，所有圖示均以簡(jiǎn)單的形式且未依照比例描繪，而尺寸均被夸大以利了解本發(fā)明。
如第2圖所示，其系根據(jù)本發(fā)明一基本電子電路的脈寬調(diào)制切換調(diào)節(jié)(PWM switching regulator)電路200示意圖，其中包含負(fù)載202(或稱電子組件，如控制芯片、服務(wù)器和CPU等)、脈寬調(diào)制控制器(PWMcontroller)204、電源供應(yīng)器(power supply)206、高側(cè)金屬氧化物半導(dǎo)體(high side MOS)208、低側(cè)金屬氧化物半導(dǎo)體(low side MOS)210和由電感212和電容214等組件所組成的濾波電路，其中PWM控制器204接收一來自負(fù)載202輸出電壓端Vout的反饋信號(hào)216。一般而言，在電子電路中負(fù)載202的工作電壓(或稱負(fù)載電壓)，通常具有一工作范圍限制，亦即負(fù)載在操作時(shí)須為維持在穩(wěn)定的電壓范圍甚或穩(wěn)定的電壓值，如此一來負(fù)載方能穩(wěn)定地運(yùn)作。故，在PWM切換調(diào)節(jié)電路中，PWM控制器204的功能系為對(duì)負(fù)載202進(jìn)行一穩(wěn)壓控制，使其維持在穩(wěn)壓操作環(huán)境。PWM控制器204之操作原理系如第3圖所示，當(dāng)負(fù)載電流(I)變大時(shí)(如區(qū)間Ta-Tb的左部所示)，根據(jù)功率守恒定理，此時(shí)負(fù)載之瞬間瞬時(shí)工作電壓(或稱負(fù)載電壓)將瞬間成反比下降(圖未顯示)。此時(shí)，為了拉升下降的工作電壓使其維持于一穩(wěn)壓值(如圖中Vout維持于一水平狀態(tài))，PWM控制器204在接收到反饋信號(hào)216后，PWM控制器204內(nèi)所產(chǎn)生的工作周期脈沖波形信號(hào)的有效工作時(shí)間(即圖中打開時(shí)間(ONtime)的長(zhǎng)度)將隨著負(fù)載電流的增加而增長(zhǎng)，亦即脈沖波形之工作周期(dutycycle)將變大。此時(shí)，做為開關(guān)組件用的MOS(high side MOS 208和low sideMOS 210)在接收到來自PWM控制器204所發(fā)出的工作周期脈沖波形信號(hào)218和219后，MOS的打開時(shí)間將因工作周期脈沖波形的有效工作時(shí)間變大而變長(zhǎng)，以對(duì)負(fù)載進(jìn)行更多的電壓輸入，進(jìn)而提升負(fù)載的工作電壓；反之，當(dāng)負(fù)載電流逐漸減小時(shí)(如區(qū)間Ta-Tb的右部所示)，負(fù)載電壓瞬間瞬時(shí)將隨之上升(圖未顯示)，此時(shí)，PWM控制器204內(nèi)工作周期脈沖波形的有效工作時(shí)間將變短，以減少對(duì)負(fù)載202的電壓輸入，使其維持于一穩(wěn)壓值。因此根據(jù)上述特性，本發(fā)明即利用檢測(cè)PWM控制器204的工作周期(duty cycle)之變化，進(jìn)而檢測(cè)出目前負(fù)載端的電流消耗情形。
本發(fā)明公開一種利用脈寬調(diào)制控制器的工作周期脈沖波形信號(hào)以檢測(cè)負(fù)載電流的方法，第4圖系根據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的應(yīng)用硬件示意圖。此實(shí)施例中系考慮一計(jì)算機(jī)主機(jī)板的PWM切換調(diào)節(jié)電路(switching regulatorcircuit)，其中負(fù)載系為CPU 402，且配置有風(fēng)扇426，做為其散熱裝置，而CPU 402的工作頻率系由一時(shí)鐘產(chǎn)生器(clock generator)422所提供。本發(fā)明的利用脈寬調(diào)制控制器的工作周期脈沖波形信號(hào)檢測(cè)負(fù)載電流的方法，包含首先，提供PWM切換調(diào)節(jié)電路，其包括電源供應(yīng)器406，用以供應(yīng)CPU 402電源；PWM控制器404，接收來自CPU 402負(fù)載端Vout的反饋信號(hào)416，并通過發(fā)送第一工作周期脈沖波形信號(hào)(duty cycle pulse wave signal)418和第二工作周期脈沖波形信號(hào)419，進(jìn)而對(duì)CPU 402進(jìn)行穩(wěn)壓控制；低側(cè)金屬氧化物半導(dǎo)體(low side MOS)410和高側(cè)金屬氧化物半導(dǎo)體(hig side MOS)408，系作為開關(guān)切換組件用，其分別接收來自PWM控制器404的第一工作周期脈沖波形信號(hào)418和第二工作周期脈沖波形信號(hào)419；及由電感412和電容414等組件所組成的濾波電路，用以對(duì)來自高側(cè)金屬氧化物半導(dǎo)體408和低側(cè)金屬氧化物半導(dǎo)體410的輸出信號(hào)進(jìn)行整流，最后經(jīng)由控制信號(hào)411對(duì)CPU 402進(jìn)行穩(wěn)壓控制；以及電壓識(shí)別(voltage identification，VID)控制器424，用以對(duì)PWM控制器404提供一組電壓編碼所對(duì)應(yīng)的穩(wěn)壓值，使得PWM控制器404根據(jù)此穩(wěn)壓值對(duì)CPU 402進(jìn)行穩(wěn)壓控制。接著，擷取PWM控制器404的工作周期脈沖波形信號(hào)，如擷取第一工作周期信號(hào)418，并根據(jù)第一工作周期脈沖波形信號(hào)418的有效工作時(shí)間的變化情形，以檢測(cè)CPU 402的負(fù)載電流的變化情形。當(dāng)其有效工作時(shí)間逐漸變大，即可檢測(cè)到此時(shí)CPU402的負(fù)載電流系漸變大，亦即CPU 402處于高使用率狀態(tài)；反之當(dāng)信號(hào)的有效工作時(shí)間逐漸變小，即可檢測(cè)到此時(shí)CPU 402的負(fù)載電流系漸變小，即CPU 402處于低使用率狀態(tài)。接著，根據(jù)負(fù)載電流的檢測(cè)結(jié)果，分別對(duì)時(shí)鐘產(chǎn)生器422、VID控制器424及風(fēng)扇426進(jìn)行調(diào)控，藉以動(dòng)態(tài)地改變CPU 402的工作頻率和工作電壓，即適度地調(diào)整風(fēng)扇426的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而提升CPU 402的工作效能及減少不必要的功率消耗。上述的方法中，例如檢測(cè)第一周期工作時(shí)鐘信號(hào)418；根據(jù)有效工作時(shí)間的變化情形以控制CPU 402的工作頻率與工作電壓；以及控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等詳細(xì)實(shí)施方法，將于底下的內(nèi)容描述之。此外，上述方法的所有動(dòng)作系可藉由外加的硬件裝置如IC控制芯片以操控實(shí)現(xiàn)之，相關(guān)說明將于底下的內(nèi)容詳細(xì)描述之。
如同前述，PWM控制器404的特性為，當(dāng)CPU 402的工作電壓(即負(fù)載電壓)變小時(shí)(即CPU 402之負(fù)載電流變大時(shí))，PWM控制器404內(nèi)產(chǎn)生的工作周期脈沖波形的有效工作時(shí)間將變長(zhǎng)；而當(dāng)工作電壓變大時(shí)(即CPU 402的負(fù)載電流變小時(shí))，脈沖波形的有效工作時(shí)間將變短；故可推得，PWM控制器404的工作周期脈沖波形的有效工作時(shí)間變化系與負(fù)載電流變化成比例關(guān)系，因此可利用每一脈沖波形周期的有效工作時(shí)間的變化情形來檢測(cè)CPU 402的負(fù)載電流變化。例如，復(fù)參見第3圖所示，可將單一脈沖波形周期的有效工作時(shí)間之長(zhǎng)(如t0)除以單一脈沖波形周期的時(shí)間(tp)得一工作比值R，此工作比值R亦即一般所謂的工作周期(duty cycle)。接著，可設(shè)置一臨界值C做為與此工作比值的比較基準(zhǔn)，如臨界值設(shè)置為0.6，于是當(dāng)工作比值R大于0.6時(shí)，其顯示目前負(fù)載的工作電壓系變小，亦即藉此可檢測(cè)到此時(shí)的負(fù)載電流系變大，且負(fù)載電流的變大幅度可經(jīng)由工作比值R與臨界值C的差值多寡而得，例如，負(fù)載電流的變化幅度系與工作比值R與臨界值C的差值成正比。此時(shí)，表示CPU 402正處于高使用率狀態(tài)須處理大量信息，故可控制時(shí)鐘產(chǎn)生器422藉以調(diào)高目前CPU 402(及其周邊裝置)的工作頻率，以提升CPU 402的處理速度；以及控制VID控制器424使其調(diào)高穩(wěn)壓電平設(shè)置，進(jìn)而使PWM控制器404依據(jù)此調(diào)高后的穩(wěn)壓電平，增加CPU 402的工作電壓，其中，工作頻率與工作電壓的調(diào)幅，可依據(jù)工作比值R與臨界值C的差值幅度而定。同理，當(dāng)工作比值R小于臨界值C時(shí)，其顯示目前CPU 402的工作電壓系變大，故檢測(cè)得負(fù)載電流系變小。此時(shí)，控制時(shí)鐘產(chǎn)生器422使其調(diào)降目前CPU402的工作頻率；以及藉由控制VID控制器424，以調(diào)降CPU 402的工作電壓。
然而，由于單一脈沖波形周期時(shí)間甚短，因此若采上述計(jì)算工作比值R的方式，即每隔一脈沖波形周期計(jì)算一次比值，其將使工作比值R每隔一脈沖波形周期與臨界值C比較一次，而造成控制信號(hào)切換速度過快，將使時(shí)鐘產(chǎn)生器422和VID制器424容易產(chǎn)生不穩(wěn)定操作；再者，快速地變化負(fù)載的工作頻率和工作電壓實(shí)質(zhì)上并無太大效益。因此，本發(fā)明的檢測(cè)負(fù)載電流的方法中系采平均值的計(jì)算方法，包括，設(shè)置臨界值C外，設(shè)置取樣周期T，如復(fù)參第3圖所示，于是工作比值R的計(jì)算方式系為每隔一取樣周期T，計(jì)算取樣周期T內(nèi)的工作周期脈沖波形信號(hào)上的有效工作時(shí)間的總和與取樣周期T的比值，例如，取第三中其中一段取樣周期T為例工作比值R＝有效工作時(shí)間總和(t0+t1+t2)/取樣周期(T)取樣周期T的長(zhǎng)短，可隨著使用于不同的應(yīng)用裝置而不同，一般而言T的長(zhǎng)度選擇系基于系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全的考慮下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方式而得。然而，實(shí)際上電子系統(tǒng)的控制模式系為數(shù)字控制，其相關(guān)的信號(hào)處理亦以數(shù)字取樣的方式進(jìn)行，因此關(guān)于工作比值R的計(jì)算，本發(fā)明實(shí)際的做法系如第5圖所示，根據(jù)一信號(hào)取樣時(shí)間ts，工作比值R即為取樣周期T內(nèi)的有效工作時(shí)間對(duì)應(yīng)于取樣時(shí)間ts的總?cè)佑?jì)數(shù)(sampling counts)與取樣周期T對(duì)應(yīng)于取樣時(shí)間ts的總?cè)佑?jì)數(shù)之比，如下式示工作比值R＝有效工作時(shí)間的總?cè)佑?jì)數(shù)/取樣周期之取樣計(jì)數(shù)接著，對(duì)工作比值R與臨界值C進(jìn)行判斷，有別于前述負(fù)載的工作頻率和工作電壓的升降幅度系根據(jù)工作比值R與臨界值C的差值大小做比例調(diào)控，本發(fā)明的控制CPU 402的工作頻率和工作電壓的方法中，系采兩段式控制模式；即當(dāng)檢測(cè)出工作比值R系大于臨界值C時(shí)，將時(shí)鐘產(chǎn)生器422切換至高頻控制模式(high frequency control mode)以產(chǎn)生第一工作頻率F1以供CPU402，同時(shí)，控制VID控制器424切換至高功率控制模式(high power controlmode)，使CPU 402維持于固定的第一穩(wěn)壓值V1；同理，當(dāng)檢測(cè)得工作比值R小于臨界值C時(shí)，則將時(shí)鐘產(chǎn)生器422切換至低頻控制模式(low frequencycontrol mode)以產(chǎn)生第二工作頻率F2以供CPU 402，并控制VIP控制器424切換至低功率控制模式(low power control mode)，使CPU 402維持于第二穩(wěn)壓值V2。其中，上述的第一工作頻率F1系大于第二工作頻率F2，且第一穩(wěn)壓值V1大于第二穩(wěn)壓值V2。關(guān)于上述兩段式控制模式的工作頻率和工作電壓的操作示意圖系分別如第6圖和第7圖所示。在實(shí)施例中，高功率控制模式系為傳統(tǒng)系統(tǒng)中未采本發(fā)明兩段式控制方法的一般電壓操作模式。第8圖系為高、低功率控制模式下CPU 402的負(fù)載線(loading line)示意圖，其中橫軸表示CPU 402的電流，縱軸表示其電壓，若高功率負(fù)載線系為傳統(tǒng)主機(jī)板未采用本發(fā)明方法前的CPU 402電壓操作模式，則當(dāng)采用本發(fā)明后，若經(jīng)檢測(cè)得工作比值R小于臨界質(zhì)C，且進(jìn)而控制VID控制器424使得CPU 402切換至低功率控制模式，此時(shí)系統(tǒng)整體將可較不具切換控制模式功能的傳統(tǒng)操作，節(jié)省下如圖中斜線平行四邊形部分的能源。時(shí)鐘產(chǎn)生器422和VID控制器424系主機(jī)板的固有裝置，一般的時(shí)鐘產(chǎn)生器具有一個(gè)供切換信號(hào)的接腳，一個(gè)接腳可用以切換兩段工作頻率模式(即0和1的操作模式)，故這也是本實(shí)施例中設(shè)計(jì)為兩段式控制模式的原因所在。然而，本發(fā)明的方法并非僅限于兩段式控制模式，未來若硬設(shè)備允許，如能針對(duì)時(shí)鐘產(chǎn)生器422和VIP控制器424之硬件做適度的改良設(shè)計(jì)，亦可根據(jù)工作比值R與臨界值C的差距幅度細(xì)分更多段的控制模式，甚或根據(jù)差距幅度以固定比例的方式進(jìn)行更連續(xù)的控制模式。
復(fù)參見第4圖，系統(tǒng)中尚包含風(fēng)扇426用以對(duì)CPU 402進(jìn)行散熱，當(dāng)CPU402處于高使用率狀態(tài)，亦即其具有高負(fù)載電流時(shí)，此時(shí)由于功率消耗之故，CPU 402本身將會(huì)產(chǎn)生高熱，此時(shí)溫度感應(yīng)裝置，例如熱敏電阻(圖中未顯示)在檢測(cè)到CPU 402溫度上升后，將通過主機(jī)板固有的控制機(jī)制調(diào)快風(fēng)扇426轉(zhuǎn)速以達(dá)散熱效果，反之，若CPU 402溫度下降，經(jīng)熱敏電阻感測(cè)后則調(diào)降風(fēng)扇426之轉(zhuǎn)速。然而傳統(tǒng)CPU的風(fēng)扇散熱方式具有如先前技術(shù)所述的缺點(diǎn)，故本發(fā)明除了根據(jù)工作比值R之變化以檢測(cè)負(fù)載電流變化；并對(duì)CPU 402的工作頻率和工作電壓做適當(dāng)?shù)恼{(diào)控外，還包含根據(jù)負(fù)載電流的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)風(fēng)扇426進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)控。特別一提的是，一般主機(jī)板的固有設(shè)備并無如時(shí)鐘產(chǎn)生器422和VID控制器424等的獨(dú)立控制裝置，可用以控制風(fēng)扇426。因此，在本實(shí)施例中系外設(shè)風(fēng)扇調(diào)控裝置428(如第4圖虛線所示)，藉以控制風(fēng)扇426的轉(zhuǎn)速，其中風(fēng)扇調(diào)控裝置428可為IC芯片。本實(shí)施例中對(duì)風(fēng)扇426的調(diào)控方法系為，當(dāng)檢測(cè)得工作比值R高于臨界值C時(shí)，即CPU 402處于高使用率狀態(tài)時(shí)，此時(shí)CPU 402將產(chǎn)生高熱；于是，控制風(fēng)扇調(diào)控裝置428，使其切換至高轉(zhuǎn)速控制模式(high speed control mode)，如第9圖所示；并當(dāng)檢測(cè)到工作比值R低于臨界值C時(shí)，即CPU 402處于低使用率狀態(tài)時(shí)，控制風(fēng)扇調(diào)控裝置428，使其切換至低轉(zhuǎn)速控制模式(low speed control mode)，如第9圖所示。圖中，高、低轉(zhuǎn)速控制模式系皆為線性控制模式，即其轉(zhuǎn)速系正比于CPU 402的溫度變化，亦即當(dāng)切換至高或低轉(zhuǎn)速控制模式后，風(fēng)扇之轉(zhuǎn)速系受控于熱敏電阻所檢測(cè)到的CPU 402的溫度。比較傳統(tǒng)風(fēng)扇控制(如第1圖所示)與第9圖的控制方式其不同處在于，本實(shí)施例的第9圖控制模式系為兩段式控制模式，且在相同的CPU 402溫度下(如圖中溫度T1)，高轉(zhuǎn)速控制模式其所對(duì)應(yīng)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速S1將大于低轉(zhuǎn)速控制模式所對(duì)應(yīng)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速S2。如此一來，當(dāng)CPU 402處于高使用率，即高溫狀態(tài)時(shí)，風(fēng)扇426的轉(zhuǎn)速將大幅提高，以快速降低CPU 402的溫度，進(jìn)而提升散熱效率及避免CPU 402損壞燒毀；而當(dāng)CPU處于低使用率，亦即處于低溫狀態(tài)時(shí)，風(fēng)扇426之轉(zhuǎn)速將大為調(diào)降，以節(jié)省不必要之能源浪費(fèi)，并降低風(fēng)扇噪音，甚至達(dá)靜音。同時(shí)本發(fā)明通過工作比值R的變化作為切換依據(jù)，其相當(dāng)于具有提前預(yù)知負(fù)載溫度變化的效果，因此能在溫度過熱前，實(shí)時(shí)對(duì)風(fēng)扇426進(jìn)行控制，而發(fā)揮最大的降溫功效。同理根據(jù)此實(shí)施例的概念，在其它的實(shí)施例中，若有其它適當(dāng)?shù)挠苍O(shè)備配合，對(duì)于風(fēng)扇426的控制亦可根據(jù)工作比值R的變化采取更細(xì)微的多段式控制模式，或可直接控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速使之與工作比值R成一正比關(guān)系(如第9圖之縱軸所示)，而不必再通過熱敏電值或其它監(jiān)測(cè)裝置，以避免監(jiān)測(cè)回路延遲時(shí)間過長(zhǎng)的缺點(diǎn)。
參考第10圖，上述的本發(fā)明的利用脈寬調(diào)制控制器的工作周期信號(hào)以檢測(cè)負(fù)載電流的方法，還包含設(shè)置PWM工作周期感側(cè)(duty cycle sensor)裝置1020，用以執(zhí)行上述所有如接收PWM控制器的第一工作周期脈沖波形信號(hào)；設(shè)置取樣周期T及臨界值C；計(jì)算工作比值R；比較工作比值R與臨界值C的大小；以及調(diào)控負(fù)載的工作頻率、工作電壓和風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速等操控動(dòng)作，其中PWM工作周期感側(cè)裝置1020可為IC控制芯片。故本發(fā)明的方法可藉由外加硬設(shè)備PWM工作周期感側(cè)裝置1020以實(shí)現(xiàn)，而別于傳統(tǒng)操作系統(tǒng)軟件利用檢測(cè)負(fù)載的工作使用率，以檢測(cè)負(fù)載電流的方法。關(guān)于PWM工作周期感側(cè)裝置1020與整個(gè)系統(tǒng)的連結(jié)方式與其整體操作流程將于底下分別結(jié)合第10圖和第11圖描述之。
復(fù)考第10圖，系為根據(jù)本發(fā)明的一種具有利用脈寬調(diào)制工作周期信號(hào)以檢測(cè)負(fù)載電流及提升負(fù)載工作效能的裝置，包含PWM控制器1004，接收來自CPU 1002負(fù)載端Vout的反饋信號(hào)1016，以對(duì)CPU 1002進(jìn)行穩(wěn)壓控制；時(shí)鐘產(chǎn)生器1022，用以提供CPU 1002一工作頻率；VID控制器1024，用以對(duì)PWM控制器1004提供穩(wěn)壓值設(shè)置，使得PWM控制器1004根據(jù)此穩(wěn)壓值對(duì)CPU1002進(jìn)行穩(wěn)壓控制；風(fēng)扇調(diào)控裝置1028，用以對(duì)風(fēng)扇1026進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)控；PWM工作周期感測(cè)裝置1020，接收來自PWM控制器1004的第一工作周期脈沖波形信號(hào)1018，并經(jīng)由控制信號(hào)1030、1032和1034分別對(duì)VID控制器1024、時(shí)鐘產(chǎn)生器1022和風(fēng)扇調(diào)控裝置1028進(jìn)行控制，進(jìn)而達(dá)到調(diào)控CPU的工作電壓、工作頻率以及風(fēng)扇1026轉(zhuǎn)速的目的。PWM工作周期感測(cè)裝置1020和風(fēng)扇調(diào)控裝置1028可分別設(shè)計(jì)為IC芯片或及其它電路裝置形式，其中PWM工作周期感測(cè)裝置1020需具備至少下列功能1.設(shè)置功能，即能于PWM工作周期感測(cè)裝置1020內(nèi)設(shè)置取樣周期T、臨界值C和取樣時(shí)間ts，以供計(jì)算工作比值R和判斷負(fù)載電流變化大小之用2.檢測(cè)功能，即能藉由所接收到的第一工作周期脈沖波形信號(hào)1018，計(jì)算出工作比值R；以及對(duì)工作比值R和臨界值C進(jìn)行比較。3.控制功能，即當(dāng)工作比值R大于臨界值C時(shí)，PWM工作周期感測(cè)裝置1020能切換VID控制器1024至高功率控制模式，及切換時(shí)鐘產(chǎn)生器1022至高頻控制模式，以及通過控制信號(hào)1034切換風(fēng)扇調(diào)控裝置1028至高轉(zhuǎn)速控制模式，同理當(dāng)工作比值R小于臨界值C時(shí)，切換VID控制器1024至低功率控制模式，及切換時(shí)鐘產(chǎn)生器1022至低頻控制模式，以及切換風(fēng)扇調(diào)控裝置1028至低轉(zhuǎn)速控制模式。
參照第10圖，本發(fā)明所提出的利用脈寬調(diào)制控制器的工作周期信號(hào)檢測(cè)負(fù)載電流及提升負(fù)載的工作效能的方法的操作流程圖系如第11圖所示。首先，于步驟1100，PWM工作周期感測(cè)裝置1020接收來自PWM控制器1004的工作周期信號(hào)。接著步驟1102中，PWM工作周期感測(cè)裝置1020根據(jù)其內(nèi)部所設(shè)置的取樣周期T與取樣時(shí)間ts，計(jì)算出工作比值R，其中工作比值R系為取樣周期T內(nèi)的工作周期脈沖波形的有效工作時(shí)間對(duì)應(yīng)于取樣時(shí)間ts的總?cè)佑?jì)數(shù)與取樣周期T對(duì)應(yīng)于取樣時(shí)間ts的總?cè)佑?jì)數(shù)之比。接著步驟1104中，PWM工作周期感應(yīng)裝置1020判斷工作比值R是否大于臨界值C，其中臨界值C系設(shè)置于PWM工作周期感應(yīng)裝置1020內(nèi)；當(dāng)工作比值R大于臨界值C時(shí)，則流程來到步驟1106，否則流程來到步驟1108。步驟1106中，PWM工作周期感應(yīng)裝置1020將通過控制時(shí)鐘產(chǎn)生器1022，以調(diào)高CPU 1002(及周邊裝置)的工作頻率，亦即進(jìn)行一超頻動(dòng)作，使其提升工作處理速度以增加CPU1002的執(zhí)行效率；同時(shí)，PWM工作周期感應(yīng)裝置1020亦將通過控制VID控制器1024使CPU 1002的工作電壓提升至一高穩(wěn)壓值；以及將風(fēng)扇1026的控制模式切換至高轉(zhuǎn)速控制模式，以快速提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，提升散溫效率。若來到步驟1108則，PWM工作周期感應(yīng)裝置1020將通過控制時(shí)鐘產(chǎn)生器1022，以調(diào)降CPU 1002的工作頻率，進(jìn)而降低功率消耗；同時(shí)，PWM工作周期感應(yīng)裝置1020亦將通過VID控制器1024使得CPU 1002的工作電壓調(diào)降至低穩(wěn)壓值，以節(jié)省不必要的功率消耗；以及將風(fēng)扇1026的控制模式切換至低速控制模式，此時(shí)風(fēng)扇1026可快速地降低轉(zhuǎn)速，以降低風(fēng)扇噪音及功率消耗。
綜觀上述，有別于現(xiàn)有利用作業(yè)軟件對(duì)CPU的使用率進(jìn)行檢測(cè)以獲取負(fù)載電流變化之方法，本發(fā)明之創(chuàng)新檢測(cè)技術(shù)系完全藉由電子電路的硬件裝置(如提供PWM工作周期感測(cè)裝置)所達(dá)成，與操作系統(tǒng)支持無關(guān)；并且，當(dāng)PWM工作周期感測(cè)裝置的控制電路自系統(tǒng)中移除時(shí)，并不會(huì)影響計(jì)算機(jī)(或系統(tǒng))的原本既有功能；而在加入本發(fā)明的PWM工作周期感測(cè)裝置的控制電路后，卻可達(dá)到動(dòng)態(tài)調(diào)整CPU工作效能、降低風(fēng)扇噪音及減少不必要的功率消耗的功效。
上述的揭露提出的實(shí)施例系用以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同特征與優(yōu)點(diǎn)；亦藉由組成組件與相關(guān)圖標(biāo)的詳述以幫助本發(fā)明的闡明。當(dāng)然，本文的有限實(shí)施例并非用以限縮本發(fā)明的權(quán)利要求范圍。本發(fā)明已針對(duì)其較佳實(shí)施例做特別說明與描述，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可明了及實(shí)施，因此其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在所述的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)負(fù)載電流的方法，包含提供脈寬調(diào)制控制器，該脈寬調(diào)制控制器接收來自負(fù)載的反饋信號(hào)并對(duì)該負(fù)載進(jìn)行穩(wěn)壓控制；以及根據(jù)該脈寬調(diào)制控制器所產(chǎn)生的工作周期脈沖波形信號(hào)的有效工作時(shí)間的變化，以檢測(cè)該負(fù)載的負(fù)載電流的變化情形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)負(fù)載電流的方法，還包含設(shè)置取樣周期和臨界值，以及每隔該取樣周期，計(jì)算該取樣周期內(nèi)該脈寬調(diào)制控制器的工作周期脈沖波形信號(hào)上的有效工作時(shí)間的總和與該取樣周期的比值；以及對(duì)該比值與該臨界值進(jìn)行比較，以檢測(cè)該負(fù)載的負(fù)載電流的變化情形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測(cè)負(fù)載電流的方法，其中當(dāng)該比值大于該臨界值時(shí)，即檢測(cè)得該負(fù)載的負(fù)載電流系正變大；而當(dāng)該比值小于該臨界值時(shí)，即檢測(cè)得該負(fù)載電流系正變小；且上述的負(fù)載電流的變大或變小的幅度系依據(jù)該比值與該臨界值的差值大小而定。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測(cè)負(fù)載電流的方法，其中上述的負(fù)載電流的變大或變小的幅度系正比于該比值與該臨界值的差值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測(cè)負(fù)載電流的方法，其中上述的計(jì)算該比值的方法，系為根據(jù)一取樣時(shí)間，計(jì)算該取樣周期內(nèi)之有效工作時(shí)間對(duì)應(yīng)于該取樣時(shí)間的總?cè)佑?jì)數(shù)與該取樣周期對(duì)應(yīng)于該取樣時(shí)間的總?cè)佑?jì)數(shù)之比。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)負(fù)載電流的方法，其中該負(fù)載系為中央處理器單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)負(fù)載電流的方法，還包含設(shè)置感測(cè)裝置，該感測(cè)裝置接收來自該脈寬調(diào)制控制器的工作周期脈沖波形信號(hào)，并檢測(cè)該工作周期脈沖波形信號(hào)的有效工作時(shí)間的變化，以檢測(cè)得該負(fù)載的負(fù)載電流的變化情形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)負(fù)載電流的方法，還包含設(shè)置取樣周期和臨界值于該感測(cè)裝置內(nèi)，且該感測(cè)裝置將每隔該取樣周期，計(jì)算該取樣周期內(nèi)該脈寬調(diào)制控制器的工作周期脈沖波形信號(hào)上的有效工作時(shí)間的總和與該取樣周期的比值；以及比較該比值與該臨界值的大小，以檢測(cè)得該負(fù)載的負(fù)載電流的變化情形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的檢測(cè)負(fù)載電流的方法，其中上述計(jì)算該比值的方法，系為該感測(cè)裝置根據(jù)一取樣時(shí)間，計(jì)算該取樣周期內(nèi)的有效工作時(shí)間對(duì)應(yīng)于該取樣時(shí)間的總?cè)佑?jì)數(shù)與該取樣周期對(duì)應(yīng)于該取樣時(shí)間的總?cè)佑?jì)數(shù)之比。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測(cè)負(fù)載電流的方法，其中該取樣時(shí)間系設(shè)置于該感測(cè)裝置內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)負(fù)載電流的方法，其中該感測(cè)裝置系為集成電路芯片。
12.一種提升負(fù)載的工作效能的方法，包含提供脈寬調(diào)制控制器，該脈寬調(diào)制控制器接收來自負(fù)載的反饋信號(hào)并對(duì)該負(fù)載進(jìn)行穩(wěn)壓控制；及調(diào)控該負(fù)載的工作頻率，其中該調(diào)控該負(fù)載的工作頻率系根據(jù)該脈寬調(diào)制控制器所產(chǎn)生的工作周期脈沖波形信號(hào)的有效工作時(shí)間的變化情形而達(dá)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，還包含根據(jù)該脈寬調(diào)制控制器的工作周期脈沖波形信號(hào)的有效工作時(shí)間的變化，以對(duì)該負(fù)載的工作電壓進(jìn)行調(diào)控。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，還包含根據(jù)該脈寬調(diào)制控制器的工作周期脈沖波形信號(hào)的有效工作時(shí)間的變化，以對(duì)該負(fù)載的散熱裝置進(jìn)行調(diào)控。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，還包含設(shè)置取樣周期和臨界值，和每隔該取樣周期，計(jì)算該取樣周期內(nèi)該脈寬調(diào)制控制器的工作周期脈沖波形信號(hào)的有效工作時(shí)間的總和與該取樣周期的比值；以及對(duì)該比值與該臨界值進(jìn)行比較，以對(duì)該負(fù)載的工作頻率進(jìn)行調(diào)控。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中上述的計(jì)算該比值的方法，系為根據(jù)取樣時(shí)間，計(jì)算該取樣周期內(nèi)的有效工作時(shí)間對(duì)應(yīng)于該取樣時(shí)間的總?cè)佑?jì)數(shù)與該取樣周期對(duì)應(yīng)于該取樣時(shí)間的總?cè)佑?jì)數(shù)之比。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中上述的對(duì)該負(fù)載的工作頻率進(jìn)行調(diào)控的方法，系當(dāng)該比值大于該臨界值時(shí)，調(diào)高該負(fù)載的工作頻率；而當(dāng)該比值小于該臨界值時(shí)，調(diào)降該負(fù)載的工作頻率；且上述的工作頻率的調(diào)高或調(diào)降的幅度系依據(jù)該比值與該臨界值的差值的大小而定。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中上述的調(diào)高或調(diào)降該負(fù)載的工作頻率的幅度系正比于該比值與該臨界值的差值。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中上述的對(duì)該負(fù)載的工作頻率進(jìn)行調(diào)控的方法，系當(dāng)該比值大于該臨界值時(shí)，控制該負(fù)載的工作頻率至第一工作頻率；而當(dāng)該比值小于該臨界值時(shí)，控制該負(fù)載的工作頻率至第二工作頻率，其中該第一工作頻率系大于該第二工作頻率。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，還包含對(duì)該比值與該臨界值進(jìn)行比較，以對(duì)該負(fù)載的工作電壓進(jìn)行調(diào)控。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中上述的對(duì)該負(fù)載的工作電壓進(jìn)行調(diào)控的方法，系當(dāng)該比值大于該臨界值時(shí)，調(diào)高該負(fù)載的工作電壓；而當(dāng)該比值小于該臨界值時(shí)，調(diào)降該負(fù)載的工作電壓；且上述的工作電壓的調(diào)高或調(diào)降的幅度系依據(jù)該比值與該臨界值的差值的大小而定。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中該穩(wěn)壓控制系使該負(fù)載維持于一穩(wěn)壓值，且上述的對(duì)該負(fù)載的工作電壓進(jìn)行調(diào)控的方法，系當(dāng)該比值大于該臨界值時(shí)，維持該負(fù)載于該壓值，而當(dāng)該比值小于該臨界值時(shí)，調(diào)降該穩(wěn)壓值。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，還包含對(duì)該比值與該臨界值進(jìn)行比較，以對(duì)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)控，其中該風(fēng)扇系用以對(duì)該負(fù)載進(jìn)行散熱。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中上述的對(duì)該風(fēng)扇進(jìn)行調(diào)控的方法，系當(dāng)該比值大于該臨界值時(shí)，調(diào)高該風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速；而當(dāng)該比值小于該臨界值時(shí)，調(diào)降該風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速；且上述的調(diào)高或調(diào)降風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速的幅度系依據(jù)該比值與該臨界值的差值的大小而定。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中當(dāng)該比值大于該臨界值時(shí)，該風(fēng)扇的操作方式將依第一線性控制模式運(yùn)轉(zhuǎn)；及當(dāng)該比值小于該臨界值時(shí)，該風(fēng)扇的操作方式將依第二線性控制模式運(yùn)轉(zhuǎn)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中該第一和第二線性控制模式系指該風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速與用以檢測(cè)該負(fù)載溫度的熱感應(yīng)器的檢測(cè)值成正比關(guān)系，且在相同的該比值情況下，該風(fēng)扇在該第一線性控制模式下所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速將大于在該第二線性控制模式下所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中該第一和第二線性模式系指該風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速與該比值成正比關(guān)系，且在相同的該比值的情況下，該風(fēng)扇在該第一線性控制模式下所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速將大于在該第二線性控制模式下所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。
28.根據(jù)權(quán)利要求12所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中該負(fù)載系為中央處理單元。
29.一種提升負(fù)載的工作效能的方法，包含提供脈寬調(diào)制控制器，該脈寬調(diào)制控制器接收來自負(fù)載的反饋信號(hào)并對(duì)該負(fù)載進(jìn)行穩(wěn)壓控制；及設(shè)置感測(cè)裝置，其中該感測(cè)裝置接收來自該脈寬調(diào)制控制器的工作周期脈沖波形信號(hào)，并檢測(cè)該工作周期脈沖波形信號(hào)的有效工作時(shí)間的變化情形，以對(duì)該負(fù)載的工作頻率進(jìn)行調(diào)控。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，還包含設(shè)置取樣周期與臨界值于該感測(cè)裝置，且該感測(cè)裝置將每隔該取樣周期，計(jì)算該取樣周期內(nèi)該工作周期脈沖波形信號(hào)的有效工作時(shí)間的總和與該取樣周期的比值，以及該感測(cè)裝置對(duì)該比值與該臨界值進(jìn)行比較，并根據(jù)該比較的結(jié)果對(duì)該負(fù)載的工作頻率進(jìn)行調(diào)控。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，還包含該感測(cè)裝置根據(jù)該比較之結(jié)果，對(duì)該負(fù)載之工作電壓進(jìn)行調(diào)控。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，還包含該感測(cè)裝置根據(jù)該比較的結(jié)果，對(duì)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)控，其中該風(fēng)扇系用以對(duì)該負(fù)載進(jìn)行散熱。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中上述的對(duì)該負(fù)載的工作頻率進(jìn)行調(diào)控的方法，系當(dāng)該比值大于該臨界值時(shí)，該感測(cè)裝置調(diào)高該負(fù)載的工作頻率；而當(dāng)該比值小于該臨界值時(shí)，該感測(cè)裝置調(diào)降該負(fù)載的工作頻率；且上述的調(diào)高或調(diào)降該負(fù)載的工作頻率的幅度系依據(jù)該比值與該臨界值的差值的大小而定。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中上述的對(duì)該負(fù)載的工作頻率進(jìn)行調(diào)控的方法，系當(dāng)該比值大于該臨界值時(shí)，該感測(cè)裝置切換該負(fù)載的工作頻率至第一工作頻率；而當(dāng)該比值小于該臨界值時(shí)，切換該負(fù)載的工作頻率至第二工作頻率，其中該第一工作頻率系大于該第二工作頻率。
35.根據(jù)權(quán)利要求30所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中上述的對(duì)該負(fù)載的工作頻率進(jìn)行調(diào)控的方法，系藉由該感測(cè)裝置控制時(shí)鐘產(chǎn)生器，并藉由該時(shí)鐘產(chǎn)生器調(diào)整該負(fù)載的工作頻率以達(dá)成。
36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中上述的對(duì)該負(fù)載的工作電壓進(jìn)行調(diào)控的方法，系當(dāng)該比值大于該臨界值時(shí)，該感測(cè)裝置調(diào)高該負(fù)載的工作電壓；而當(dāng)該比值小于該臨界值時(shí)，調(diào)降該負(fù)載的工作電壓；且上述的調(diào)高或調(diào)降該負(fù)載的工作電壓的幅度系依據(jù)該比值與該臨界值的差值的大小而定。
37.根據(jù)權(quán)利要求31所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中該穩(wěn)壓控制系使該負(fù)載維持一穩(wěn)壓值，且上述的對(duì)該負(fù)載的工作電壓進(jìn)行調(diào)控的方法，系當(dāng)該比值大于該臨界值時(shí)，維持該負(fù)載于該穩(wěn)壓值；而當(dāng)該比值小于該臨界值時(shí)，調(diào)降該穩(wěn)壓值。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中該穩(wěn)壓值系通過電壓識(shí)別控制器而設(shè)置，且該脈寬調(diào)制控制器受控于該電壓識(shí)別控制器；以及上述的對(duì)該負(fù)載的工作電壓進(jìn)行調(diào)控的方法，系由該感應(yīng)裝置控制該電壓識(shí)別控制器以改變?cè)摲€(wěn)壓值，進(jìn)而使該脈寬調(diào)制控制器改變?cè)撠?fù)載的工作電壓。
39.根據(jù)權(quán)利要求32所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中上述對(duì)該風(fēng)扇進(jìn)行調(diào)控的方法，系當(dāng)該比值大于該臨界值時(shí)，該感測(cè)裝置調(diào)高該風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速；而當(dāng)該比值小于該臨界值時(shí)，調(diào)降該散熱風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速；且上述的調(diào)高或調(diào)降該風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速幅度系依據(jù)該比值與該臨界值的差值的大小而定。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中當(dāng)該比值大于該臨界值時(shí)，該風(fēng)扇的操作方式將依第一線性控制模式運(yùn)轉(zhuǎn)；及當(dāng)該比值小于該臨界值時(shí)，該風(fēng)扇的操作方式將依第二線性控制模式運(yùn)轉(zhuǎn)。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，其中該第一和第二線性控制模式系指該風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速與用以檢測(cè)該負(fù)載溫度的熱感應(yīng)器的溫度檢測(cè)值成正比關(guān)系，且在相同的該比值情況下，該風(fēng)扇在該第一線性控制模式下所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速將大于在該第二線性控制模式下所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。
42.根據(jù)權(quán)利要求32所述的提升負(fù)載的工作效能的方法，還包含安裝風(fēng)扇調(diào)控裝置，其中上述的對(duì)該風(fēng)扇進(jìn)行調(diào)控的方法，系藉由該感測(cè)裝置控制該風(fēng)扇調(diào)控裝置，并藉由該風(fēng)扇調(diào)控裝置控制該風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速而達(dá)成。
43.一種檢測(cè)負(fù)載電流的裝置，用以檢測(cè)負(fù)載的電流變化，該檢測(cè)負(fù)載電流的裝置，包含脈寬調(diào)制切換調(diào)節(jié)電路，包含電源供應(yīng)器，用以供應(yīng)該負(fù)載的電源；脈寬調(diào)制控制器，接收來自該負(fù)載的反饋信號(hào)，并根據(jù)該反饋信號(hào)，發(fā)送工作周期脈沖波形信號(hào)以對(duì)該負(fù)載進(jìn)行穩(wěn)壓控制；感測(cè)裝置，接收該工作周期脈沖波形信號(hào)，并根據(jù)該工作周期脈沖波形信號(hào)的有效工作時(shí)間的變化，檢測(cè)出該負(fù)載的電流變化情形。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的檢測(cè)負(fù)載電流的裝置，其中該感測(cè)裝置系為集成電路芯片。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的檢測(cè)負(fù)載電流的裝置，還包含時(shí)鐘產(chǎn)生器，用以提供該負(fù)載的工作頻率，其中該時(shí)鐘產(chǎn)生器系受該感測(cè)裝置所控制，該感測(cè)裝置根據(jù)該根據(jù)該工作周期脈沖波形信號(hào)的有效工作時(shí)間的變化情形，控制該時(shí)鐘產(chǎn)生器進(jìn)而控制該負(fù)載的工作頻率。
46.根據(jù)權(quán)利要求43所述的檢測(cè)負(fù)載電流的裝置，還包含電壓識(shí)別控制器，用以提供穩(wěn)壓值信號(hào)至該脈寬調(diào)制控制器，使得該脈寬調(diào)制控制器根據(jù)該穩(wěn)壓值信號(hào)對(duì)該負(fù)載進(jìn)行該穩(wěn)壓控制，其中該電壓識(shí)別控制器系受該感測(cè)裝置所控制，該感測(cè)裝置根據(jù)該根據(jù)該工作周期脈沖波形信號(hào)的有效工作時(shí)間的變化情形，控制該電壓識(shí)別控制器以改變?cè)摲€(wěn)壓值信號(hào)進(jìn)而改變?cè)撠?fù)載的工作電壓。
47.根據(jù)權(quán)利要求43所述的檢測(cè)負(fù)載電流的裝置，還包含風(fēng)扇調(diào)控裝置，用以控制風(fēng)扇對(duì)該負(fù)載進(jìn)行散熱，其中該風(fēng)扇調(diào)控裝置系受該感測(cè)裝置所控制，該感測(cè)裝置根據(jù)該根據(jù)該工作周期脈沖波形信號(hào)的有效工作時(shí)間的變化情形，控制該風(fēng)扇調(diào)控裝置進(jìn)而控制該風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。
48.根據(jù)權(quán)利要求43所述的檢測(cè)負(fù)載電流的裝置，其中該風(fēng)扇調(diào)控裝置系為集成電路芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開一種利用脈寬調(diào)制(PWM)控制器的工作周期信號(hào)檢測(cè)負(fù)載電流之方法，包含提供PWM控制器，用以對(duì)負(fù)載進(jìn)行穩(wěn)壓控制；安裝PWM工作周期感測(cè)(duty cycle sensor)裝置，其中PWM工作周期感測(cè)裝置接收一來自PWM控制器的工作周期信號(hào)并根據(jù)此工作周期信號(hào)中的工作周期變化，對(duì)負(fù)載的負(fù)載電流進(jìn)行檢測(cè)；及利用此檢測(cè)結(jié)果對(duì)負(fù)載的工作頻率、工作電壓和其相關(guān)散熱裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控。此方法能實(shí)時(shí)檢測(cè)到負(fù)載的電流變化，并利用檢測(cè)結(jié)果對(duì)負(fù)載做進(jìn)一步相關(guān)控制以提升負(fù)載的工作效能及減少不必要的功率消耗。
文檔編號(hào)G06F11/22GK1797008SQ20041010372
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者邱志凱, 陳劍輝 申請(qǐng)人:建碁股份有限公司