电力系统及供电控制方法与流程

本发明有关于一种电力系统及供电控制方法，且特别有关于一种能够切换供应至CPU的PWM电源的数量的电力系统及供电控制方法。

背景技术：

中央处理器(CPU)安装于主机板上负责执行复杂的电脑程序，图像处理器(GPU)位于显示卡上负责影像运算工作。由于近来的CPU的设计都集成了GPU的影像处理功能而成为同一单体(以下简称CGPU)，因此当主机板上安装CGPU时，即使不另外插入显示卡，电脑也可正常地输出屏幕画面。

虽然CGPU为一个单体但CPU与GPU还是分别处理各自的工作，因此需要各自独立的电源。脉冲宽度调变(PWM)控制电路是负责供电给CGPU的电源供应电路，为了供电稳定、降低元件负载及温度、延长元件使用寿命、提高超频效能，因此会提供多相位的PWM电源。

一般来说，由于CGPU所提供的显示效能会比显示卡上的独立GPU差，因此当使用者为了更高的显示效能而另外安装显示卡时，影像运算的工作可完全交给显示卡上的GPU而不需要供电给CGPU内部的GPU。

然而，传统上假设PWM控制电路设计成供给8个相位的PWM电源给CGPU，其中4个相位的PWM电源给CPU，另外4个相位的PWM电源给GPU。当使用者为了更高显示效能而安装显示卡时，CGPU内部的GPU已不需要供电，因此原本供给至CGPU内部的GPU的4个相位的PWM电源形同浪费。

技术实现要素：

本发明为了解决上述熟知技术的问题，而提出一种能够切换供应至CPU的PWM电源的数量的电力系统及供电控制方法。

本发明提出一种电力系统，包括：一电源供应单元，供应多个的第一PWM电源以及多个的第二PWM电源；一终端元件，具有一第一工作单元及一第二工作单元，其中该第一工作单元接收多个的该第一PWM电源；一切换单元，用以接收该多个的第二PWM电源及切换该多个的第二PWM电源供应至该第一工作单元或该第二工作单元；以及一控制单元，根据一控制信号设定该多个的第二PWM电源的电压以及控制该切换单元的切换动作。

在一个实施例中，该第一工作单元是一中央处理器(CPU)，该第二工作单元是一图形处理器(GPU)。而在这个电力系统中，该控制信号是表示是否安装有显示卡的一逻辑信号，当有安装显示卡，该控制单元控制该切换单元切换该多个的第二PWM电源供应至该CPU；或当没有安装显示卡，该控制单元控制该切换单元切换该多个的第二PWM电源供应至该GPU。

在一个实施例中，该电源供应单元更供应至少一第三PWM电源至该第二工作单元，且该控制信号是表示该第二工作单元负载率的信号，当该第二工作单元负载率越高，该控制单元控制该切换单元增加该多个的第二PWM电源中供应至该第二工作单元的数量。

又在另一个实施例中，该电源供应单元更供应至少一第三PWM电源至该第二工作单元，且该控制信号是表示第一工作单元负载率的信号，当该第一工作单元负载率越高，该控制单元控制该切换单元增加该多个的第二PWM电源中供应至该第一工作单元的数量。

根据本发明的一个方面，本发明也提出一种供电控制方法，包括：提供一终端元件，具有一第一工作单元及一第二工作单元；供应多个的第一PWM电源至该第一工作单元及多个的第二PWM电源至该第二工作单元；以及当判断有安装该外接装置，将该多个的第二PWM电源切换供应至该第一工作单元，并且设定该多个的第二PWM电源的电压等于该多个的第一PWM电源的电压。

在一个实施例中，该第一工作单元是一CPU，该第二工作单元是一GPU，该外接装置是一显示卡。

根据本发明的一个方面，本发明也提出一种供电控制方法，包括：提供一终端元件，含有一第一工作单元及一第二工作单元；供应多个的第一PWM电源至该第一工作单元、多个的第二PWM电源至该第一工作单元及该第二工作单元中的一个、以及至少一第三PWM电源至该第二工作单元；当判断该第二工作单元负载率越大，增加该多个的第二PWM电源中提供至该第二工作单元的数量；以及设定该供应对象改变的该第二PWM电源的电压。

根据本发明的另一个方面，本发明也提出一种供电控制方法，包括：提供一终端元件，具有一第一工作单元及一第二工作单元；供应多个的第一PWM电源至该第一工作单元、多个的第二PWM电源至该第一工作单元及该第二工作单元中的一个、以及至少一第三PWM电源至该第二工作单元；当判断该第一工作单元负载率越大，增加该多个的第二PWM电源中提供至该第一工作单元的数量；以及设定该供应对象改变的该第二PWM电源的电压。

在一个实施例中，该第一工作单元是一CPU，该第二工作单元是一GPU。

根据本发明，电源供应单元所供应的一部分的PWM电源可根据有无安装显示卡或是CPU、GPU的负载率来切换供应至CPU或GPU，因此可实现供电稳定、降低元件负载及温度、延长元件使用寿命、提高超频效能等优点。

附图说明

图1是显示本发明的电力系统的基本构造的示意图。

图2是本发明的电力系统的第一实施例的示意图。

图3是显示根据本发明第一实施例的电力系统的供电控制方法的流程图。

图4a及图4b是本发明的电力系统的第二实施例的示意图。

图5是显示根据本发明第二实施例的电力系统的供电控制方法的流程图。

图6a及图6b是本发明的电力系统的第三实施例的示意图。

图7是显示根据本发明第三实施例的电力系统的供电控制方法的流程图。

图8是显示根据本发明第三实施例的电力系统的另一供电控制方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

10～PWM控制电路；

20～CGPU；

201～CPU；

202～GPU；

30～继电器(RELAY)；

40～微处理器(MCU)；

50～显示卡；

C1、C2、C3～控制信号。

具体实施方式

以下通过各图式来说明本发明的实施例。图1是显示本发明的电力系统的基本构造的示意图。

如图1所示，本发明的电力系统包括：电源供应单元、终端元件、切换单元、以及控制单元。终端元件相当于前述的CGPU，并具备相当于前述CPU的第一工作单元以及相当于前述GPU的第二工作单元。然而，终端元件也可以是其他具有相同构造且内部不同工作单元需要各自供电的元件。电源供应单元供应至少两电源，其中一电源直接供给至终端元件的第一工作单元，另一电源则供给至切换单元。电源供应单元可以是前述的PWM控制电路，供给的电源可以是多个相位的PWM电源。电源供应单元也可以是低压降稳压器(Low dropout regulator)或是其他电源供应元件。切换单元接收电源供应单元的一个电源并可选择地将该电源供给至终端元件的第一工作单元或第二工作单元。切换单元可以由MOSFET、继电器(Relay)、开关(Switch)、短路帽(Jump)等可选择输出通道的元件所构成。控制单元会接收一个控制信号，并根据该控制信号来决定进入切换单元的电源要供给至第一工作单元或第二工作单元，控制单元更可以设定该电源的电压，使其符合第一工作单元或该第二工作单元所需的规格电压。控制单元可以是平台控制单元(Platform controller hub，PCH)、微控制器(Microcontroller，MCU)、输入输出芯片(I/O chip)、基本输入输出系统(Basic Input/Output System，BIOS)或其他可运算及控制的元件。

根据图1的电力系统的架构，电源供应单元所供应的一电源固定地供给至第一工作单元，另一电源则会通过切换单元而选择地供给至第一工作单元或第二工作单元，因此若第二工作单元闲置不用，原本供给至第二工作单元的电源也可以转为供给至第一工作单元，而不形成浪费。

图2是本发明的电力系统的第一实施例的示意图。在第一实施例中，电源供应单元为PWM控制电路10，终端元件为CGPU20，切换单元为继电器30，控制单元为微控制器40。PWM控制电路10供应8个相位的PWM电源PHASE1～PHASE8，PWM电源PHASE1～PHASE4固定连接到CGPU20中的CPU201，PWM电源PHASE5～PHASE8则通过继电器30连接到CGPU20中的CPU201及GPU202，由微处理器40来判断继电器30要切换PWM电源PHASE5～PHASE8给CPU201还是GPU202。微处理器40的判断是依据一控制信号C1，控制信号C1是表示有无安装显示卡50(具体来说是插槽有无插入显示卡50)的逻辑信号。当有安装显示卡50，则表示CGPU20内的GPU不需要供电，因此微处理器40会控制继电器30将PWM电源PHASE5～PHASE8供应给CPU201，并且设定PWM电源PHASE5～PHASE8的电源电压为CPU201所需的规格电压；反之，当没有安装显示卡50，则表示CGPU20内的GPU需要运作来处理显示功能，因此微处理器40会控制继电器30将PWM电源PHASE5～PHASE8供应给GPU202，并且设定PWM电源PHASE5～PHASE8的电源电压为GPU202所需的规格电压。

根据上述实施例，如果使用者为了更高的显示效能而安装显示卡于电脑时，原本供给至CGPU中的GPU的4个相位的PWM电源能转为供给至CPU，因此CPU接收8个相位的PWM电源，能够达到供电稳定、降低元件负载及温度、延长元件使用寿命、提高超频效能等优点。

图3是显示根据本发明第一实施例的电力系统的供电控制方法的流程图。首先，电脑开机后，在步骤S301立刻判断有无安装显示卡，若没有安装显示卡，则进入步骤S302，微控制器40控制继电器30将PWM电源PHASE5～PHASE8切换至供应GPU202的通道(此通道也可以为预设通道)。接着，在步骤S303，微控制器40将PWM电源PHASE5～PHASE8的电压(预设例如为0V)设定为适合GPU202的电源电压。反之，若在步骤S301判断出有安装显示卡，则进入步骤S304，微控制器40控制继电器30将PWM电源PHASE5～PHASE8切换至供应CPU201的通道。接着，在步骤S305，微控制器40将PWM电源PHASE5～PHASE8的电压设定为适合CPU201的电源电压。

图4a及图4b是本发明的电力系统的第二实施例的示意图。在第二实施例中，PWM电源的通道切换不根据有无安装显示卡，而是根据GPU的负载率而定。

如图4a所示，PWM电源PHASE1～PHASE4固定连接到CGPU20中的CPU201，PWM电源PHASE5～PHASE7通过继电器30连接到CGPU20中的CPU201及GPU202，而PWM电源PHASE8固定连接到CGPU20中的GPU202。微控制器40可根据表示GPU202的负载率的控制信号C2来调整PWM电源PHASE5～PHASE7供应至CPU201与GPU202的比例。具体来说，如图4b所示，可将GPU负载率分为4个区间，即0％～25％、26％～50％、51％～75％、76％～100％。微处理器40根据图4b中的表来切换PWM电源PHASE5～PHASE7的通道。具体来说，当GPU负载率越高，PWM电源PHASE5～PHASE7中供给至GPU202的PWM电源相位数目越多，以达到供电稳定、降低元件负载及温度、延长元件使用寿命、提高超频效能等优点。

图5是显示根据本发明第二实施例的电力系统的供电控制方法的流程图。首先，在步骤S501，微控制器40接收显示GPU负载率的信号。在步骤S502，判断GPU负载率所在的区间是否改变(例如由26％～50％的区间改变成51％～75％的区间)，若判断GPU负载率所在的区间改变，则进入步骤S503；反之，若GPU负载率所在的区间不变，则回到步骤S501。在步骤S503，微控制器40按照GPU负载率所在的区间而决定出即将要切换通道的PWM电源，并将这些要切换通道的PWM电源的电压设定为适合新的供应对象的电源电压。接着，在步骤S504，执行通道的切换。步骤S504完成后回到步骤S501。

图6a及图6b是本发明的电力系统的第三实施例的示意图。在第三实施例中，PWM电源的通道切换不根据有无安装显示卡，而是根据CPU的负载率而定。

如图6a所示，PWM电源PHASE1～PHASE4固定连接到CGPU20中的CPU201，PWM电源PHASE5～PHASE7通过继电器30连接到CGPU20中的CPU201及GPU202，而PWM电源PHASE8固定连接到CGPU20中的GPU202。微控制器40可根据表示CPU201的负载率的控制信号C3来调整PWM电源PHASE5～PHASE7供应至CPU201与GPU202的比例。具体来说，如图6b所示，可将CPU负载率分为4个区间，即0％～25％、26％～50％、51％～75％、76％～100％。微处理器40根据图6b中的表来切换PWM电源PHASE5～PHASE7的通道。具体来说，当CPU负载率越高，PWM电源PHASE5～PHASE7中供给至CPU201的PWM电源相位数目越多，以达到供电稳定、降低元件负载及温度、延长元件使用寿命、提高超频效能等优点。

图7是显示根据本发明第三实施例的电力系统的供电控制方法的流程图。首先，在步骤S701，微控制器40接收显示CPU负载率的信号。在步骤S702，判断CPU负载率所在的区间是否改变(例如由26％～50％的区间改变成51％～75％的区间)，若判断CPU负载率所在的区间改变，则进入步骤S703；反之，若CPU负载率所在的区间不变，则回到步骤S701。在步骤S703，微控制器40按照CPU负载率所在的区间而决定出即将要切换通道的PWM电源，并将这些要切换通道的PWM电源的电压设定为适合新的供应对象的电源电压。接着，在步骤S704，执行通道的切换。步骤S704完成后回到步骤S701。

图8是显示根据本发明第三实施例的电力系统的另一供电控制方法的流程图。首先，在步骤S801，微控制器40接收显示CPU负载率的信号。在步骤S802，判断CPU负载率所在的区间是否改变(例如由26％～50％的区间改变成51％～75％的区间)，若判断CPU负载率所在的区间改变，则进入步骤S803；反之，若CPU负载率所在的区间不变，则回到步骤S801。在步骤S803，微控制器40按照CPU负载率所在的区间而决定出即将要切换通道的PWM电源，并将这些要切换通道的PWM电源的电压关闭。接着，在步骤S804，执行通道的切换。最后，在步骤S805，将通道切换的PWM电源设定为适合新的供应对象的电源电压，步骤S805完成后回到步骤S801。有别于前一种控制方法，此控制方法是为了避免通道输出不适当的电源电压给CPU或GPU的短暂期间，而先将要切换通道的PWM电源电压关闭，待通道切换完成后再输出适当的电源电压。

根据上述各实施型态，本发明的电源供应单元所供应的一部分的PWM电源可根据有无安装显示卡或是CPU、GPU的负载率来调整供应至CPU或GPU，因此可达成供电稳定、降低元件负载及温度、延长元件使用寿命、提高超频效能等优点。而本发明虽然已举出控制单元依据表示有无安装显示卡的逻辑信号以及CPU负载率信号或GPU负载率信号来控制切换单元以及设定电源供应单元的电压，但控制单元也可以依据例如温度感测信号来切换PWM电源供应的对象，因此本发明的控制信号并没有特别的限定。

以上虽详细说明本发明的实施例，但本发明并不限定于上述的实施例，只要符合权利要求范围内所记载的发明要旨，本发明包括各种变形及变更。