专利名称：一种电子设备的电源管理系统及方法
技术领域：
本发明涉及电子设备的供电技术，特别涉及一种电子设备的电源管理系统及方法。
背景技术：
随着数字技术的广泛应用，形形色色的电子产品层出不穷，如何为电子设备供电是一门重要而不可或缺的技术课题。特别是对于主要由电池供电的电子产品而言，如便携式媒体播放器等小的电子产品，由于它们使用电池供电，其使用的时间是由电池供电的时间来决定的。为了延长设备的使用时间，增强产品的消费特性，必须对电源做精确化管理。另外，由于每种电池都有其使用寿命，能够对电源做精细化管理有助于延长电池的使用寿命，进而降低成本。
简言之，电源管理的目的就是要节省电源。目前采用的电源管理方案大致分为两种一种是仅对电池做管理。参见图1，图1为现有技术电池管理的结构和原理框图。其中，比较器102不停检测电池101输出的电压(记为V1)，然后将其与预定的阈值(V0)做比较，若V1＜V0，则认为电池电压不足，此时控制开关103关闭对系统104的供电。该方法治标不治本，没有考虑如何节省电源的问题，只能称为电池管理。
另外一种是通过增加复杂的电路来完成系统的电源管理。参见图2，图2为现有技术电源管理的结构和原理框图。该方法在主处理器201和需要供电的外围设备205间增加一个协处理器202专门负责电源管理，该协处理器202通过监控条件设定模块203及监控电路204对外围设备205的供电进行管理。一个监控电路204对一个外围设备205的电源状态进行监控。也就是说，它能够对系统的各个外围设备205分别做电源管理，当系统某个外围设备205不使用时，则关闭其供电电源，反之打开供电电源。在电源管理过程中，协处理器202还需要实时与主处理器201交换信息，使得主处理器201及时获知外围设备205的供电情况和电源状态。该方法设计复杂，需要较多的系统资源，而且只能控制外围设备的供电，无法对更细的功能模块进行供电管理，因此不能实现供电的精确化管理。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种电子设备的电源管理系统，该能够实现电源的精细化管理。
本发明的另一个目的在于提供一种电子设备的电源管理方法，该方法对设备的电路改进方法简单，能够实现电源的精细化管理。
为达到上述目的的一个方面，本发明提供了一种电子设备的电源管理系统，其用于包含主处理模块、一个或一个以上功能模块以及电源模块的电子设备，该系统包含电源管理单元、一个或一个以上模块级供电单元；一个模块级供电单元串连在一个功能模块与该功能模块的供电电路之间；所述的电源管理单元，根据电子设备执行的功能，选择需要供电的功能模块，并将被选择功能模块需要供电或断电的信息发送给主处理单元的主处理器；所述主处理模块的主处理器接收被选择功能模块需要供电或断电的信息，并根据该信息，向与被各选择功能模块相连的向各模块级供电单元发送开关控制信号；模块级供电单元接收主处理模块的主处理器发送的开关控制信号，并根据该信号控制是否为与模块级供电单元连接的功能模块供电。
其中，所述的电源管理单元可以设置在主处理单元中。
所述的模块级供电单元可以由电压转换芯片实现，其将功能模块的供电电源线断开，该电压转换芯片的输入和输出分别与功能模块的供电电源线断开的两端相连，该电压转换芯片的使能端接收主处理器发送的开关控制信号。
该系统可以进一步包含主供电电源控制单元，其与电源模块的多种电源电路相连，进行电源电路切换，控制切换后的电源电路为整个电子设备供电。
所述的多种电源电路可以包含主电池电源电路、备用电池电源电路和外界电源接口电路。
为达到上述目的的另一个方面，本发明提供了一种电子设备的电源管理方法，该方法包括以下步骤1)预先将电子设备根据能够实现的功能，设置为多个功能模块；并为每个功能模块的供电电路上增加一个模块级供电单元；电子设备启动时，各个功能模块的模块级供电单元默认为功能模块供电；2)电子设备启动后，主处理单元根据电子设备当前执行的功能，选择需要供电或断电的功能模块，并向与被选择的功能模块相连的模块级供电单元发送开关控制信号；3)模块级供电单元根据主处理单元发送的开关控制信号，控制是否为与该模块级供电单元相连的功能模块供电。
其中，步骤2)所述选择需要供电或断电的功能模块的方法可以为预先设置多种功能模式，并记录每种功能模式下各个功能模块的工作状态；根据当前的功能模式下各个功能模块的工作状态，选择各个功能模块的供电或断电的供电状态。
所述选择各个功能模块的供电或断电的供电状态的过程可以包括21)分析当前的功能模式下各个功能模块的工作状态；22)选择一个功能模块，判断其是否为正常工作状态，如果是，则该功能模块为供电状态，直接执行步骤24)，否则执行步骤23)；23)判断该功能模块是否为挂起状态，如果是，则该功能模块为供电状态；否则该功能模块为断电状态；24)判断是否还有没被选择的功能模块，如果有，则返回步骤22)，否则返回步骤21)。
所述步骤23)可以进一步包括在功能模块为挂起状态时，判断该功能模块挂起是否是因为电子设备电量不足引起的，如果是，则该功能模块为断电状态，否则该功能模块为供电状态。
步骤2)所述选择需要供电或断电的功能模块的方法可以为预先设置电源管理界面，由用户在该界面上直接选择选择各个功能模块的供电或断电的供电状态。
该方法可以进一步包括在电子设备的总供电电路上设置主供电电源控制单元，其对电源模块的多种电源电路进行切换，由切换后的电源电路为整个电子设备供电。
由上述的技术方案可见，本发明的这种电子设备的电源管理系统及方法，将电子设备根据能够实现的功能，设置为多个功能模块，并为每个功能模块的供电电路上增加一个模块级供电单元；在电子设备启动后，根据电子设备当前执行的功能，选择需要供电或断电的功能模块，通过模块级供电单元控制是否为与其相连的功能模块供电。由于本发明能够对具体功能模块是否供电进行控制，因此实现了电源的精细化管理，系统电路与现有技术相比相对简单。
图1为现有技术电池管理的结构和原理框图；图2为现有技术电源管理的结构和原理框图；图3为本发明一个较佳实施例电源管理系统的结构框图；图4为图3所示实施例中主电源控制单元的原理框图；图5为图4所示实施例中主电源控制单元的电路原理图；图6为图3所示实施例中模块级供电单元的原理框图；图7为图6所示模块级供电单元的电路原理图；图8为图3所示实施例电源管理系统进行电源管理的流程图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明的这种电子设备的电源管理系统及方法，先将电子设备根据能够实现的功能，设置为多个功能模块，并为每个功能模块的供电电路上增加一个模块级供电单元；在电子设备启动后，根据电子设备当前执行的功能，选择需要供电或断电的功能模块，通过模块级供电单元控制是否为与其相连的功能模块供电来实现对电子设备电源的精细化管理。
参见图3，图3为本发明一个较佳实施例电源管理系统的结构框图。本实施例是在一种集成了视频、音频、书籍、游戏、TV输出等功能的便携式媒体播放器中应用了本发明的电源管理系统。如图3所示，该媒体播放器根据能够实现的功能，设置了硬盘(HDD)模块302、电视输出(TV OUT)模块303、USB模块304、显示模块305、线控模块307、键盘模块308、线控模块309。为了实现电源管理，本实施例的该媒体播放器中，增加了设置在了总供电电路上的主供电电源控制单元311、设置在媒体播放器的主处理模块300中的电源管理单元301、以及分别串连在7个功能模块与该功能模块的供电电路之间的7个模块级供电单元306。
其中，主供电电源控制单元311，与媒体播放器的电源模块310相连，对电源模块310中的多种电源电路进行切换，由切换后的电源电路为整个电子设备供电。
电源管理单元311，根据电子设备执行的功能，选择需要供电的功能模块，并将被选择功能模块需要供电或断电的信息发送给主处理单元的主处理器。
主处理模块300的主处理器接收被选择功能模块需要供电或断电的信息，并根据该信息，向与被各选择功能模块相连的向各模块级供电单元发送开关控制信号。
模块级供电单元306接收主处理模块300的主处理器发送的开关控制信号，并根据该信号控制是否为与模块级供电单元连接的功能模块供电。
主供电电源控制单元311是电源管理的重要环节，它性能的好坏关系到电池的寿命和系统的稳定程度，目前很多便携式电子设备都有对电源模块的多种电源电路进行切换的主供电电源控制单元，本实施例中的主供电电源控制单元工作原理与现有技术相同。
参见图4，图4为图3所示实施例中主电源控制单元的原理框图。该单元主要完成不同供电电源的切换，当外接电源插头411接到外部电源插座上时，电源控制器415检测到该状态，切断设备主电池413向供电，同时启动充电回路，利用外接电源对主电池413充电。在无外接电源状态下，如果媒体播放器的主系统420通过数据线，或者电压采样检测到主电池413电压不足，此时启动设备备用电池414，同时主系统420向用户发出警告信息。
实际布线中，许多厂家的电源管理芯片都集成了图4中的电源控制器415和充电功能以及它们之间供电时的逻辑关系。用户在选定号该芯片后，只需仔细设计该单元与主处理器的接口即可。
参见图5，图5为图4所示实施例中主电源控制单元的电路原理图。其包括外接电源接口电路即外接电源接头501、电池充电电路502、设备主电池503、设备备用电池504、电压变换电路505、整流电路506、电压比较开关507。
本实施例对设备主电池503进行充电的方法是采用BQ24022芯片来实现电池充电电路502，它具有外接电源和主电池自动识别工作，当插上外接电源时，能够自动从外接电源提取电源能量，同时对主电池充电，该芯片支持USB和AC两种电流充电模式。由于BQ24022芯片能够输出高达1A的电流，基本满足了大多数便携式设备的使用。
本实施例设备的主、备电池切换的方法是主电池503输出一个测量电压VMBAT到电压比较开关507，电压比较开关507将收到的测量电压与预先设置的额定电压进行比较，如果比额定电压小，则设备备用电池504输出电流为设备供电，否则不为设备备用电池504设备供电。设备备用电池504输出的电源先经过电压变换电路505，输出一个恒定的电源电压，该电源电压再经过整流电路506进行整流输出额定的电流，通过电压比较开关507输出到主系统。
图3中模块级供电单元306的原理参见图6，如图6所示，模块级供电电源等效于开关电路，其根据主处理器发送来的控制信号控制来自主供电电源的电能是否为与其相连的功能模块供电。
本实施例模块级供电单元306的电路原理参见图7，如图7所示，模块级供电单元可以采用TPS62000芯片来实现，该芯片是一种电压转换芯片，可以通过使能端EN实现开关功能。TPS62000芯片将功能模块的供电电源线断开，该芯片的输入和输出分别与功能模块的供电电源线断开的两端相连，该电压转换芯片的使能端接收主处理器发送的开关控制信号。TPS62000芯片能够输出的最大电流达600mA，基本能够满足便携式设备各个功能模块的使用。此外，当引脚EN为低时，芯片停止工作，此时芯片自身的功耗极低。
本实施例的便携式媒体播放器中主处理器可以由具有XSCALE、ARM架构的CPU组成，运行于该设备的操作系统可以是Palm、PPC、WinCe、PMC等嵌入式系统。
本实施例预先为媒体播放器预先设置了多种功能模式，并记录了每种功能模式下各个功能模块的工作状态。针对本实施例的7个功能模块，设置出以下10种工作模式功能模式A休眠模式功能模式B看视频(不通过TV观看)功能模式C听音乐(不用线控)功能模式D听音乐(插上线控)
功能模式E玩游戏(不通过TV)功能模式F看书籍(不通过TV)功能模式G通过USB与PC连接下载文件功能模式H通过TV看视频功能模式I玩游戏(通过TV)功能模式J看书籍(通过TV)上述10种功能模式下各个功能模块的工作状态参见表一，表一为功能模式与功能模块工作状态对应表。
表一媒体播放器启动时，各个功能模块的模块级供电单元默认为功能模块供电，媒体播放器启动后，由主处理模块中的电源管理单元控制进行电源管理。参见图8，图8为图3所示实施例电源管理系统进行电源管理的流程图。媒体播放器启动后执行该流程。该流程其包括以下步骤步骤801，电源管理单元分析当前的功能模式下各个功能模块的工作状态。
步骤802，选择一个功能模块。
步骤803，判断其是否为正常工作状态，如果是，则执行步骤804，否则执行步骤805。
步骤804，该功能模块保持供电状态，并执行步骤809。
步骤805，判断该功能模块是否为挂起状态，如果是，则执行步骤806，否则执行步骤808。
步骤806，判断该功能模块挂起是否是因为电子设备电量不足引起的，如果是，则执行步骤808，否则执行步骤执行807。
步骤807，该功能模块保持供电状态，执行步骤809。
步骤808，主处理模块向与该功能模块相连的模块级供电单元发送关断电源的控制信号。
步骤809，判断是否还有没被选择的功能模块，如果有，则返回步骤802，否则返回步骤801。
例如当前的功能模式为功能模式I玩游戏(通过TV)，也就是通过TV OUT模块将图像等数据输出到电视上，通过对电视的操作来玩游戏。这种模式下，电源管理单元分析的结果如表二所示。
表二这样，主处理模块向与线控模块、显示模块、按键模块相连的四个模块级供电单元发送关断电源的控制信号。四个模块级供电单元收到该控制信号后，停止为这四个功能模块供电。
本实施例是在便携式媒体播放器中实现的，本发明的电源管理系统和方法对于PDA、MP3、MD等便携式设备同样适用。
另外，本实施例还可以预先设置电源管理界面，由用户在该界面上直接选择选择各个功能模块的供电或断电的供电状态后，主处理模块向与该功能模块相连的模块级供电单元发送供电或断的控制信号。
由上述的实施例可见，本发明的这种电子设备的电源管理系统及方法，真正实现了对便携式设备电源的精细化管理，而且系统无用功耗很低，提高了电源能量的使用效率，同时降低了系统电池的充电次数，提高了电池的使用寿命，减少了成本。
权利要求
1.一种电子设备的电源管理系统，其用于包含主处理模块、一个或一个以上功能模块以及电源模块的电子设备，其特征在于该系统包含电源管理单元、一个或一个以上模块级供电单元；一个模块级供电单元串连在一个功能模块与该功能模块的供电电路之间；所述的电源管理单元，根据电子设备执行的功能，选择需要供电的功能模块，并将被选择功能模块需要供电或断电的信息发送给主处理单元的主处理器；所述主处理模块的主处理器接收被选择功能模块需要供电或断电的信息，并根据该信息，向与被各选择功能模块相连的向各模块级供电单元发送开关控制信号；模块级供电单元接收主处理模块的主处理器发送的开关控制信号，并根据该信号控制是否为与模块级供电单元连接的功能模块供电。
2.如权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于所述的电源管理单元设置在主处理单元中。
3.如权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于所述的模块级供电单元由电压转换芯片实现，其将功能模块的供电电源线断开，该电压转换芯片的输入和输出分别与功能模块的供电电源线断开的两端相连，该电压转换芯片的使能端接收主处理器发送的开关控制信号。
4.如权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于该系统进一步包含主供电电源控制单元，其与电源模块的多种电源电路相连，进行电源电路切换，控制切换后的电源电路为整个电子设备供电。
5.如权利要求4所述的电源管理系统，其特征在于所述的多种电源电路包含主电池电源电路、备用电池电源电路和外界电源接口电路。
6.一种电子设备的电源管理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤1)预先将电子设备根据能够实现的功能，设置为多个功能模块；并为每个功能模块的供电电路上增加一个模块级供电单元；电子设备启动时，各个功能模块的模块级供电单元默认为功能模块供电；2)电子设备启动后，主处理单元根据电子设备当前执行的功能，选择需要供电或断电的功能模块，并向与被选择的功能模块相连的模块级供电单元发送开关控制信号；3)模块级供电单元根据主处理单元发送的开关控制信号，控制是否为与该模块级供电单元相连的功能模块供电。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2)所述选择需要供电或断电的功能模块的方法为预先设置多种功能模式，并记录每种功能模式下各个功能模块的工作状态；根据当前的功能模式下各个功能模块的工作状态，选择各个功能模块的供电或断电的供电状态。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述选择各个功能模块的供电或断电的供电状态的过程包括21)分析当前的功能模式下各个功能模块的工作状态；22)选择一个功能模块，判断其是否为正常工作状态，如果是，则该功能模块为供电状态，直接执行步骤24)，否则执行步骤23)；23)判断该功能模块是否为挂起状态，如果是，则该功能模块为供电状态；否则该功能模块为断电状态；24)判断是否还有没被选择的功能模块，如果有，则返回步骤22)，否则返回步骤21)。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤23)进一步包括在功能模块为挂起状态时，判断该功能模块挂起是否是因为电子设备电量不足引起的，如果是，则该功能模块为断电状态，否则该功能模块为供电状态。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2)所述选择需要供电或断电的功能模块的方法为预先设置电源管理界面，由用户在该界面上直接选择选择各个功能模块的供电或断电的供电状态。
11.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括在电子设备的总供电电路上设置主供电电源控制单元，其对电源模块的多种电源电路进行切换，由切换后的电源电路为整个电子设备供电。
全文摘要
本发明公开了一种电子设备的电源管理系统，该系统包含电源管理单元、一个或一个以上模块级供电单元；一个模块级供电单元串连在一个功能模块与该功能模块的供电电路之间；电源管理单元控制模块级供电单元是否为与该模块级供电单元相连的功能模块供电。本发明同时公开了一种电子设备的电源管理方法，预先将电子设备根据能够实现的功能，设置为多个功能模块；并为每个功能模块的供电电路上增加一个模块级供电单元；根据电子设备当前执行的功能，向与被选择的功能模块相连的模块级供电单元发送开关控制信号；模块级供电单元根据该开关控制信号，控制是否为与该模块级供电单元相连的功能模块供电。本发明实现了电源的精细化管理，系统电路简单。
文档编号G05B19/04GK1673913SQ20041000883
公开日2005年9月28日 申请日期2004年3月22日 优先权日2004年3月22日
发明者安志忠 申请人:联想(北京)有限公司