具有提高的轻载效率的计算机系统电源技术方案

本发明专利技术涉及具有提高的轻载效率的计算机系统电源。本发明专利技术的实施例提供了在计算机系统中供电的系统。该系统包括连接到电源的电源适配器，和连接到计算机系统中的电源总线的一组耗电设备。连接在电源适配器和电源总线之间的全功率机构在计算机系统操作于全功率模式时给耗电设备供电。与该功率机构并联在电源适配器和电源总线之间的低功率机构在计算机系统操作于低功率模式时给耗电设备供电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及计算机系统的电源。更具体地，本专利技术的实施例涉及具有提 高的轻载(light-load)效率的用于计算机系统的电源。
技术介绍
能源之星(Energy Star)是一种政府支持的计划，其发布能耗标准以便帮助企业 和个人通过节约能源保护环境。在能源之星的帮助下，美国在2006年节省大约60亿美元 的能源开支。 计算机系统能耗(power consumption)的能源之星标准很快将更新到版本4. 0。 该新的能源之星标准为睡眠、待机和空闲操作模式设置了更严格的能耗限制。许 多当前的计算机系统不符合能源之星4. 0的能耗限制。例如，如图1所示，苹果公司的 MacBook 13(该英寸尺寸是MacBook的显示屏的大小)和MacBook ProTM15'lP 17不满 足能源之星4. 0标准中的若干子标准。更具体地，MacBook和MacBook Pro两者在睡眠模 式和空闲(或待机)模式这两种模式中不满足能源之星能耗标准。 计算机电力系统设计者花费了大量时间优化诸如MacBook的计算机系统中的供 电系统。不幸的是，大部分优化针对全功率操作。因此，这些优化对低功率模式中的计 算机系统的功率转换效率通常具有很少的效果(并且甚至可能有损这些模式中的计算机 系统的功率转换效率)。 图2A给出了电力系统200的方框图。如图2A所示，电力系统200包括适配器202、 充电器电路204、电池206和电压调节器208-218 。适配器202将来自电源(例如，公共120V 的AC电插座)的AC(交流)信号转换为16. 5V的DC(直流)信号，该信号又被充电器电路 204转换为12. 6V的DC信号。然后使用该12. 6V的DC信号作为电压调节器208-218的输 入，并且用于给电池206充电。(注意，当适配器202未被连接到电源时，电池206给系统供 电。由于电池206不输出恒定电压，因此电压调节器208-218通常被设计为在一个输入电 压电平范围上工作(例如，9V和12.6V之间))。 图2B给出了图2A中的电力系统的示例功率转换效率曲线(未按比例绘制)。如 从图2B可见，为全功率操作优化了电力系统。因此，对于6-8A的全功率操作电流，功率转 换效率大约为90%。不幸的是，对于lOOmA之下的低功率电流，功率转换效率下降到低于 40%。 因此，需要一种能够操作而没有上述问题的用于计算机系统的电力系统。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种在计算机系统中供电的系统。该系统包括连接到电源 的电源适配器，以及连接到所述计算机系统中的电源总线的一组耗电设备。连接在所述电 源适配器和所述电源总线之间的全功率机构，当所述计算机系统在全功率模式中操作时， 给所述耗电设备供电。与所述功率机构并联在所述电源适配器和所述电源总线之间的低功率机构，当所述计算机系统在低功率模式中操作时，给所述耗电设备供电。 在某些实施例中，所述低功率机构是降压变换器、升压变换器、单端初级电感变换器(SEPIC)、或另外的开关式电源。 在某些实施例中，所述低功率机构是MOSFET晶体管、双极结晶体管、机械开关、或 另一种类型的开关元件。 在某些实施例中，该系统还包括与所述开关元件串联的电压降低机构，其中所述 电压降低机构将电压降低到适合于所述耗电设备的电平。 在某些实施例中，所述低功率机构是与所述电压降低机构串联的二极管，其中所 述电压降低机构将电压降低到适合于所述耗电设备的电平。 在某些实施例中，当计算机系统开始在低功率模式中操作时，该系统声明低功率 控制信号有效，以便启动所述低功率机构，并且当计算机系统开始在全功率模式中操作时， 声明低功率控制信号无效，以便禁止所述低功率机构。 在某些实施例中，当计算机系统开始在全功率模式中操作时，该系统声明全功率 控制信号有效，以便启动所述全功率机构，并且当计算机系统开始在低功率模式中操作时， 声明全功率控制信号无效，以便禁止所述全功率机构。 在某些实施例中，当计算机系统在低功率模式和全功率模式之间转换时，该系统 临时使全功率控制信号和低功率控制信号有效，以便启动全功率机构和低功率机构。 在某些实施例中，该系统包括所述全功率机构的输出上的电压敏感机构。在这些 实施例中，当给所述耗电设备供电时，所述低功率机构在所述电源总线上输出预定电压。在 检测到所述预定电压之后，所述电压敏感机构禁止所述全功率机构。 在某些实施例中，低功率模式包括(1)睡眠模式；(2)空闲模式；和/或(3)待机 模式。附图说明 图l示出了能耗测量表； 图2A示出了电力系统的方框图； 图2B示出了降压变换器电路的电路图； 图2C示出了图2A所示的电力系统的示例功率转换效率曲线； 图3示出了根据本专利技术的实施例的计算机系统的方框图； 图4示出了根据本专利技术的实施例的电力系统的方框图； 图5示出了根据本专利技术的实施例的包括LD0的电力系统的功率转换效率曲线图； 图6A示出了描述根据本专利技术的实施例的包括控制开关的组合功率级的电路图； 图6B示出了描述根据本专利技术的实施例的包括控制开关的简化组合功率级的电路 图； 图6C示出了描述使用控制器中的单个脉冲宽度调制(P丽)调节器控制主降压电 路和子降压电路两者的组合功率级的电路图； 图6D示出了描述以脉冲频率调制(PFM)调节器控制子降压电路，而以单独的P丽 调节器控制主降压电路的组合功率级的电路图； 图6E示出了根据本专利技术的实施例的组合功率级的功率转换效率6 图7示出了根据本专利技术的实施例的包括半导体开关作为低功率机构的电力系统 的方框图；禾口 图8示出了根据本专利技术的实施例的控制电力系统的处理的流程图。 具体实施例方式给出下面的描述，以便使得本领域的技术人员能够制造和使用本专利技术，并且在特 定应用和其要求的上下文中给出该描述。本领域的技术人员易于明了对公开的实施例的各 种修改，并且此处定义的一般原理可以适用于其它实施例和应用，而不脱离本专利技术的精神 和范围。因此，本专利技术不限于示出的实施例，而是与符合权利要求的最宽范围一致。 计算机系统 图3示出了根据本专利技术的实施例的计算机系统300的方框图。计算机系统300包 括处理器302、存储器304以及海量存储设备306。在本专利技术的某些实施例中，计算机系统 300是支持包括睡眠、空闲、和/或待机模式的低功率操作模式的通用计算机系统。在这些 低功率操作模式中，计算机系统300的某些或全部功能被禁止，以便节省电力。例如，当在 低功率模式操作时，计算机系统300可以禁止处理器302、存储器304、海量存储设备306、和 /或其它设备，诸如监视器和外围设备(未示出)。 处理器302是处理计算机系统300的指令的中央处理单元(CPU)。例如，处理器 302可以是微处理器、设备控制器、或另一种类型的计算引擎。存储器304是易失存储器，其 在计算机系统300的操作过程中存储用于处理器302的指令和数据。例如，存储器304可以 包括DRAM、 SDRAM、或另一种形式的易失存储器。海量存储设备306是存储用于处理器302 的指令和数据的非易失存储设备。例如，海量存储设备306可以是硬盘驱动器、闪存、光盘、 或另一种非易失存储设备。 注意虽然使用计算机系统3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在计算机系统中供电的装置，包括：连接到电源的电源适配器；连接到所述计算机系统中的电源总线的一组耗电设备；连接在所述电源适配器和所述电源总线之间的全功率机构，其中当所述计算机系统在全功率模式中操作时，所述全功率机构给所述耗电设备供电；和与所述功率机构并联在所述电源适配器和所述电源总线之间的低功率机构，其中当所述计算机系统在低功率模式中操作时，所述低功率机构给所述耗电设备供电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-6-5 60/933,447;US 2007-10-4 11/867,360一种在计算机系统中供电的装置，包括连接到电源的电源适配器；连接到所述计算机系统中的电源总线的一组耗电设备；连接在所述电源适配器和所述电源总线之间的全功率机构，其中当所述计算机系统在全功率模式中操作时，所述全功率机构给所述耗电设备供电；和与所述功率机构并联在所述电源适配器和所述电源总线之间的低功率机构，其中当所述计算机系统在低功率模式中操作时，所述低功率机构给所述耗电设备供电。2. 如权利要求1所述的装置，其中所述低功率机构是降压变换器、升压变换器、单端初 级电感变换器(SEPIC)、或另外的开关式电源。3. 如权利要求1所述的装置，其中所述低功率机构是开关元件，包括M0SFET晶体管、双 极结晶体管、机械开关、或另外类型的开关元件。4. 如权利要求3所述的装置，还包括与所述开关元件串联的电压降低机构，其中所述 电压降低机构将电压降低到适合于所述耗电设备的电平。5. 如权利要求1所述的装置，其中所述低功率机构是与所述电压降低机构串联的二极 管，其中所述电压降低机构将电压降低至隨合于所述耗电设备的电平。6. 如权利要求1所述的装置，还包括控制机构，所述控制机构用于给出控制信号以便 当计算机系统开始在低功率模式中操作时启动所述低功率机构，并且当计算机系统开始在 全功率模式中操作时禁止所述低功率机构。7. 如权利要求6所述的装置，其中所述控制机构给出第二控制信号以便当计算机系统 开始在低功率模式中操作时禁止所述全功率机构，并且当计算机系统开始在全功率模式中 操作时启动所述全功率机构。8. 如权利要求7所述的装置，其中当计算机系统在低功率模式和全功率模式之间转换 时，所述控制机构临时启动全功率机构和低功率机构两者。9. 如权利要求l所述的装置，还包括 所述全功率机构的输出上的电压敏感机构；其中当给所述耗电设备供电时，所述低功率机构在所述电源总线上输出预定电压；禾口 其中在检测到所述预定电压之后，所述电压敏感机构禁止所述全功率机构。10. —种计算机系统，包括 处理器；连接到所述处理器的存储器，其中所述存储器存储用于处理器的指令和数据； 连接到电源的电源适配器；连接到所述计算机系统中的电源总线的一组耗电设备；连接在所述电源适配器和所述电源总线之间的全功率机构，其中当所述计算机系统在 全功率模式中操作时，所述全功率机构给所述耗电设备供电；禾口与所述功率机构并联在所述电源适配器和所述电源总线之间的低功率机构，其中当所 述计算机系统在低功率模式中操作时，所述低功率机构给所述耗电设备供电。11. 如权利要求10所述的计算机系统，其中所述低功率机构是降压变换器、升压变换 器、单端初级电感变换器(SEPIC)，或另外的开关式电源。12. 如权利要求IO所述的计算机系统，其中所述低功率机构是开关元件，包括MOSFET晶体管、双极结晶体管、机械开关、或另外类型的开...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲大宇，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]