电子装置、电子系统、以及控制方法与流程

本发明有关于一种电子装置，特别是有关于一种控制方法，其可消除电子装置的系统负载切换所导致的动态扰动，且可提供过功率保护。

背景技术：

一般而言，可通过智能型电池充电器来计算被充电的电子装置的理想实际系统功率消耗(理想实际系统功率消耗＝系统总功率消耗)。通过考虑智能型电池充电器获得的理想实际系统功率消耗以及计算系统功率消耗所导致的时间延迟，可获得估算系统功率消耗，以用于系统功率消耗调整与效能控制策略。然而，在电子电路操作时，估算系统功率消耗会受到电路的电阻、电容、电感等所组成的阻抗效应和频率响应的影响，导致估算系统功率消耗与理想实际系统功率消耗之间具有差距。因此，可使用静态补偿方式的固定补偿值来缩小上述两者之间的差距。

然而，电子装置在操作时，不会一直处于稳定的负载状态。系统的实际负载量/功率消耗会随着用户操作的工作或应用(例如文书作业、浏览网页)的切换而改变，此称为系统的动态响应。此时，估算系统功率消耗则必须考虑系统总功率消耗以及瞬态响应的噪声/扰动(transientnoise)。但，电路的电阻、电容、电感所组成的等效电路会引发过激现象(overshooting)，使得估算系统功率消耗与理想实际系统功率消耗之间的差距更大。静态补偿方式的固定补偿值则无法有效地缩小上述两者之间的差距，这提高了过功率保护的过度反应与误动作的发生机率。

技术实现要素：

根据上述，本发明提供一种电子装置及其控制方法，其可降低瞬态响应的噪声所导致的过功率保护的误动作。

本发明实施例提供一种电子装置，其包括第一处理器、电源、以及控制器。电源储存电力以对电子装置供电。控制器检测电源的剩余电量，且判断剩余电量是否大于电量临界值。当控制器判断出剩余电量不大于电量临界值时，控制器启动频率控制操作以控制第一处理器的操作频率。

本发明实施例提供一种电子装置，其包括电子装置以及充电器。电子装置包括第一处理器、电源、以及控制器。电源储存电力以对电子装置供电。控制器检测电源的剩余电量，且判断剩余电量是否大于电量临界值以产生控制信号。充电器对电子装置提供电力，且根据控制信号来决定致能或禁能对电子装置执行的电压提升/下降操作。当控制器判断出剩余电量不大于电量临界值时，控制器产生控制信号以禁能该电压提升/下降操作，且启动频率控制操作以控制第一处理器的操作频率。

本发明实施例提供一种控制方法，用以控制电子装置，包括以下步骤：检测电子装置的电源的剩余电量；判断剩余电量是否大于电量临界值；以及当判断出剩余电量不大于电量临界值时，启动频率控制操作以控制电子装置的多个处理器的操作频率。

附图说明

图1表示根据本发明实施例的电子系统。

图2表示根据本发明实施例的控制器。

图3表示根据本发明实施例的控制方法的流程图。

图4说明根据本发明实施例，电压提升操作与实际功率消耗量之间的关系。

图5表示根据本发明实施例的降频控制电路。

图6a与图6b表示根据本发明实施例，频率控制操作的流程图。

图7表示根据本发明实施例，频率控制操作的不同降频阶段。

符号说明

1电子系统；10电子装置；

11充电器；12电源配适器；

14、15或门；20估算电路；

21降频控制电路；22电压检测电路；

23电压判断电路；50判断电路；

51、52与门；53…55反向器；

100控制器；101系统总线；

102存储器单元；103电源；

104中央处理器；105图形处理器；

cspc目前系统功率消耗量；

s21a、s21b降频控制信号；

s50a、s50b选择信号；s111保护信号；

s300…s303步骤；s600…s610步骤。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

图1是表示根据本发明实施例的电子系统。电子系统1包括电子装置10以及充电器11。电子装置10可以是数字相机、手机、平板计算机、台式计算机以及笔记型计算机等等。电子装置10可以一个或多个晶片(例如，系统上晶片(systemonchip，soc))来实施。电子装置10包括控制器100、存储器单元102、电源103、以及多个处理器。控制器100可以是微处理器，并且在执行程序码或软件时，提供之后所描述的相关功能。电子装置10的多个处理器可使用多种方式实施，例如以专用硬件电路或通用硬件(例如，单一处理器、具平行处理能力的多处理器、图形处理器或其他具运算能力的处理器)来实施，并且在执行程序码或软件时，提供之后所描述的功能。在此实施例中，以电子装置10包括中央处理器104以及图形处理器105为例来说明。控制器100、存储器单元102、电源103、中央处理器104、图形处理器105可通过系统总线101来彼此联系。存储器单元102可包括易失存储器以及/或非易失存储器。易失存储器可以是动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)或静态随机存取存储器(staticrandomaccessmemory，sram)。非易失存储器可以是快闪存储器、硬盘、固态硬盘(solid-statedisk，ssd)等等。举例来说，在电子装置10上所使用的应用程序的程序编码可预先储存在存储器单元102的非易失存储器中。控制器100、中央处理器104、以及图形处理器105可将应用程序的程序编码自非易失存储器载入至易失存储器，且执行此程序编码。控制器100则是控制中央处理器104以及图形处理器105的降频操作。

电源103可以是配置在电子装置10内的可替换电池，或是电子装置10的内置电池。电源供应装置103可由电子装置10外部的充电器11来进行充电并储存电力。当电源供应装置103具有电力时，可对电子装置10供电。充电器11除了可对电源供应装置103充电，也可直接对电子装置10供电。换句话说，电子装置10可同时接受电源供应装置103与充电器11的供电，或者可接受电源供应装置103与充电器11中之一的供电。电子系统1的操作将通过下文来说明。

图2表示根据本发明实施例的控制器100。参阅图2，控制器100包括估算电路20、降频控制电路21、电压检测电路22、以及电压判断电路23。在图2中，除了表示控制器100以外，为了能清楚地说明本案实施例，也同时显示了充电器11。充电器11包括供应电路110以及过电压保护电路111。如图2所示，充电器11耦接电源配适器12。供应电路110根据电源配适器12的输出功率来对电子装置10供电。因此，根据目前提供给电子装置10的电压与电流，供应电路110可得知电子装置10的实际功率消耗量。控制器100的估算电路20自充电器11取得电子装置10的实际功率消耗量，并以静态补偿值来对该实际功率消耗量进行补偿以获得电子装置10的目前系统功率消耗量(cspc)。在此实施例中，静态补偿值是指在电子装置10在系统稳定状态(例如关机状态或待机状态)下所获得用于补偿功率消耗的数值。此外，供应电路110也可对电子装置的电源103(例如，电池)进行充电。

参阅图2的实施例中，电子装置10还包括了或门14与15。在图2的实施例中，或门14与15设置于控制器100的外部。或门14的一输入端接收来自降频控制电路21的降频控制信号s21a，其另一输入端接收来自充电器11的过功率保护电路111的保护信号s111。或门15的一输入端接收来自降频控制电路21的降频控制信号s21b，其另一输入端接收来自保护信号s111。保护信号s111预设处于禁能状态(低电平)。当过功率保护电路111判断出电子装置10的实际功率消耗量大于或等于功率保护点(pp)时，保护信号s111才切换为致能状态(高电平)。在此实施例中，功率保护点(pp)设定为大约等于电源配适器12的额定输出功率(例如45w的)120％，即为大约54w。

图3是表示根据本发明实施例的控制方法的流程图。实施此控制方法可对电子装置10进行过功率保护，并可降低过功率保护的误动作的机率。参阅图2与图3，在步骤s300中，电压检测电路22检测电源103目前的剩余电量(即，目前储存于电源103的电量)。接着，电压判断电路23判断电源103目前的剩余电量是否大于或等于电量临界值(步骤s301)。当电压判断电路23判断出电源103目前的剩余电量不大于或不等于电量临界值时(步骤s301-否)(即剩余电量小于电量临界值)，电压判断电路23禁能控制信号s23，以控制充电器11禁能电压提升/下降操作(voltageturboboost/buck，vtb)(步骤s302a)并同时控制降频控制电路21启动频率控制操作(步骤s302b)。此处所述的电压提升/下降操作包括了两种调控电压的模式：电压提升与电压下降。电压提升是指，供应电路110提升电源103的供应电压，使其等于供电电路110供电给电子装置10的电压(例如19v)。电压下降是指供应电路110降低供电给电子装置10的电压，使其等于电源103的供应电压。在此实施例中将以电压提升操作为例子来说明。当电压提升操作被禁能时，供应电路110则不提高电源103的供应电压。由于供电电路110供电给电子装置10的电压大于电源103的供应电压，因此电子装置10仅由供电电路110来供电，而不由电源103供电。此时，充电器11的供应电路110判断电子装置10的实际功率消耗量是否大于或等于系统额定功率保护点(sdpp)。在此实施例中，系统额定功率保护点(sdpp)设定为大约等于电源配适器12的额定输出功率(例如45w的)85％，即为大约38w。参阅图4，在电压提升操作被禁能的情况下，当电子装置10的实际功率消耗量大于或等于系统额定功率保护点(sdpp，85％)时，供应电路110仅对电子装置10供电而不对电源103进行充电；当电子装置10的实际功率消耗量不大于或等于系统额定功率保护点(sdpp，85％)(即是，小于系统额定功率保护点(sdpp，85％))时，供应电路110对电子装置10供电，且供应电路110根据电源103的剩余电量来决定是否对电源103进行充电。当频率控制操作通过控制信号s23而启动时，降频控制电路21则根据电子装置10的目前系统功率消耗量来决定用来控制中央处理器104以及图形处理器105的操作频率的控制策略。降频控制电路21根据控制策略来产生致能或禁能的降频控制信号s21a，以通过或门14来致能或禁能中央处理器104对其操作频率的降频操作。降频控制电路21也根据控制策略来产生致能或禁能的降频控制信号s21b，以通过或门15来致能或禁能图形处理器105对其操作频率的降频操作。

当电压判断电路23判断出电源103目前的剩余电量大于或等于电量临界值时(步骤s301-是)，电压判断电路23致能控制信号s23，以控制充电器11致能电压提升操作(步骤s303a)并控制降频控制电路21不启动(禁能)频率控制操作(步骤s303b)。在此实施例中，当充电器11致能电压提升操作时，充电器11的供应电路110也需判断电子装置10的实际功率消耗量是否大于或等于系统额定功率保护点(sdpp，85％)。参阅图4，在电压提升操作被致能的情况下，当电子装置10的实际功率消耗量大于或等于系统额定功率保护点(sdpp，85％)时，供应电路110不仅根据电源配适器12的输出功率对电子装置10供电(ac供电)，也提升电源103的供应电压使其等于供电电路110供电给电子装置10的电压。如此一来，实际功率消耗量大于系统额定功率保护点(sdpp，85％)而不足的部分，可由电源103来提供(dc供电)。当电子装置10的实际功率消耗量不大于或等于系统额定功率保护点(sdpp，85％)(即是，小于系统额定功率保护点(sdpp，85％))时，供应电路110对电子装置10供电(ac供电)，且供应电路110根据电源103的剩余电量来决定是否对电源103进行充电。当频率控制操作不被启动时，降频控制电路21通过禁能的降频控制信号s21a与s21b，来分别禁能中央处理器104以及图形处理器105对其操作频率的降频操作，即是中央处理器104以及图形处理器105皆不降低本身的操作频率。

图5是表示根据本发明实施例的降频控制电路21。降频控制电路21包括判断电路50、与门51与52、以及反向器53～55。控制信号s23通过反向器53传送至判断电路50，以决定是否致能频率控制操作。控制信号s23分别经由反向器54与55而传送至与门51与52的一端。为了能详细说明，图5也显示了或门14与15、中央处理器104、以及图形处理器105。图6a、图6b是表示图3实施例的控制方法中，步骤s302b的频率控制操作的详细流程图。图7是表示频率控制操作中的不同降频阶段。在此实施例中，以四个降频阶段t0～t3为例来说明。在降频阶段t0中，中央处理器104对于其操作频率的降频操作(cpu降频)被禁能，且图形处理器105对于其操作频率的降频操作(gpu降频)也被禁能；在降频阶段t1中，中央处理器104对于其操作频率的降频操作(cpu降频)被禁能，而图形处理器105对于其操作频率的降频操作(gpu降频)被致能；在降频阶段t2中，中央处理器104对于其操作频率的降频操作(cpu降频)被致能，而图形处理器105对于其操作频率的降频操作(gpu降频)被禁能；在降频阶段t4中，中央处理器104对于其操作频率的降频操作(cpu降频)被致能，且图形处理器105对于其操作频率的降频操作(gpu降频)也被致能。由于中央处理器104以及图形处理器105的操作频率的控制策略是由降频控制电路21来决定的，因此降频控制电路21可知目前中央处理器104以及图形处理器105的降频操作的目前状态(被致能或禁能)。

以下将参阅图5～7来说明频率控制操作的控制策略。当禁能的控制信号s23通过反向器53传送至判断电路50时，频率控制操作被致能，且判断电路50自估算电路20取得目前系统功率消耗量cspc(步骤s600)。判断电路50判断目前系统功率消耗量(cspc)是否大于安全工作点一(sp1)(步骤s601)。在此实施例中，安全工作点一(sp1)设定为大约等于电源配适器12的额定输出功率(例如45w的)95％，即为大约43w。当判断电路50判断出目前系统功率消耗量(cspc)大于安全工作点一(sp1，95％)时(步骤s601-是)，判断电路50判断中央处理器104以及图形处理器105的频率控制操作的目前降频阶段(步骤s602)。当判断出频率控制操作的目前降频阶段为阶段t0时(步骤s602-t0)，判断电路50决定将降频阶段切换为阶段t1(步骤s603)。此时，判断电路50产生禁能的选择信号s50a以及产生致能的选择信号s50b。禁能的控制信号s23经由反向器54与55进行反向后，反向器54与55分别产生致能的信号至与门51与52。如此一来，与门51与52所产生的降频控制信号s21a与s21b将分别随着选择信号s50a与s50b而改变。因此，与门51所产生的降频控制信号s21a被禁能，而与门52所产生的降频控制信号s21b被致能。由于保护信号s111预设处于禁能状态，因此，或门14产生被禁能的信号以控制中央处理器104禁能对其操作频率执行的降频操作，此外或门15产生被致能的信号以控制图形处理器105致能对其执行操作频率的降频操作。

当判断出频率控制操作的目前降频阶段为阶段t1时(步骤s602-t1)，判断电路50决定将降频阶段切换为阶段t2(步骤s604)。此时，判断电路50产生致能的选择信号s50a以及产生禁能的选择信号s50b。因此，与门51所产生的降频控制信号s21a被致能，而与门52所产生的降频控制信号s21b被禁能。由于保护信号s111预设处于禁能状态，因此，或门14产生被致能的信号以控制中央处理器104致能对其操作频率执行的降频操作，此外或门15产生被禁能的信号以控制图形处理器105禁能对其操作频率执行的降频操作。

当判断出频率控制操作的目前降频阶段为阶段t2时(步骤s602-t2)，判断电路50决定将降频阶段切换为阶段t3(步骤s605)。此时，判断电路50产生致能的选择信号s50a以及产生致能的选择信号s50b。因此，与门51所产生的降频控制信号s21a被致能，而与门52所产生的降频控制信号s21b被致能。由于保护信号s111预设处于禁能状态，因此，或门14产生被致能的信号以控制中央处理器104致能对其操作频率执行的降频操作，此外或门15产生被致能的信号以控制图形处理器105致能对其操作频率执行的降频操作。

当判断出频率控制操作的目前降频阶段为阶段t3时(步骤s602-t3)，频率控制操作则回到步骤s600。根据上述可得知，当判断电路50判断出目前系统功率消耗量(cspc)大于安全工作点一(sp1，95％)时(步骤s601-是)，频率控制操作的降频控制策略为：降频阶段t0降频阶段t1、降频阶段t1降频阶段t2、降频阶段t2降频阶段t3。

当判断电路50判断出目前系统功率消耗量(cspc)不大于安全工作点一(sp1)时(步骤s601-否)，判断电路50判断目前系统功率消耗量(cspp)是否小于安全工作点二(sp2)(步骤s606)。在此实施例中，安全工作点二(sp2)设定为大约等于电源配适器12的额定输出功率(例如45w的)90％，即为大约38w。当判断电路50判断出目前系统功率消耗量(cspc)不小于安全工作点二(sp2，90％)时(步骤s606-否)，频率控制操作则回到步骤s600。当判断电路50判断出目前系统功率消耗量(cspc)小于安全工作点二(sp2，90％)时(步骤s606-是)，判断电路50判断中央处理器104以及图形处理器105的频率控制操作的目前降频阶段(步骤s607)。当判断出频率控制操作的目前降频阶段为阶段t3时(步骤s607-t3)，判断电路50决定将降频阶段切换为阶段t2(步骤s608)。此时，判断电路50产生致能的选择信号s50a以及产生禁能的选择信号s50b。因此，与门51所产生的降频控制信号s21a被致能，而与门52所产生的降频控制信号s21b被禁能。由于保护信号s111预设处于禁能状态，因此，或门14产生被致能的信号以控制中央处理器104致能对其操作频率执行的降频操作，此外或门15产生被禁能的信号以控制图形处理器105禁能对其操作频率执行的降频操作。

当判断出频率控制操作的目前降频阶段为阶段t2时(步骤s607-t2)，判断电路50决定将降频阶段切换为阶段t1(步骤s609)。此时，判断电路50产生禁能的选择信号s50a以及产生致能的选择信号s50b。因此，与门51所产生的降频控制信号s21a被禁能，而与门52所产生的降频控制信号s21b被致能。由于保护信号s111预设处于禁能状态，因此，或门14产生被禁能的信号以控制中央处理器104禁能对其操作频率执行的降频操作，此外或门15产生被致能的信号以控制图形处理器105致能对其操作频率执行的降频操作。

当判断出频率控制操作的目前降频阶段为阶段t1时(步骤s607-t1)，判断电路50决定将降频阶段切换为阶段t0(步骤s610)。此时，判断电路50产生禁能的选择信号s50a以及产生禁能的选择信号s50b。因此，与门51所产生的降频控制信号s21a被禁能，而与门52所产生的降频控制信号s21b被禁能。由于保护信号s111预设处于禁能状态，因此，或门14产生被禁能的信号以控制中央处理器104禁能对其操作频率执行的降频操作，此外或门15产生被禁能的信号以控制图形处理器105禁能对其操作频率执行的降频操作。

当判断出频率控制操作的目前降频阶段为阶段t3时(步骤s607-t0)，频率控制操作则回到步骤s600。根据上述可得知，当判断电路50判断出目前系统功率消耗量(cspc)小于安全工作点二(sp2，90％)时(步骤s606-是)，频率控制操作的降频控制策略为：降频阶段t3降频阶段t2、降频阶段t2降频阶段t1、降频阶段t1降频阶段t0。

如上所述，当电压判断电路23判断出电源103目前的剩余电量大于或等于电量临界值时(步骤s301-是)，电压判断电路23致能控制信号s23。在图5的实施例中，致能的控制信号s23经由反向器54与55进行反向后，反向器54与55分别产生禁能的信号至与门51与52。如此一来，不论选择信号s50a与s50b的状态，与门51与52所产生的降频控制信号s21a与s21b将一直处于禁能。通过与门14与15所输出的禁能的信号，中央处理器104与控制图形处理器105皆禁能对其操作频率执行的降频操作，如同降频阶段t0的模式。

根据上述实施例，本案的过电压保护机制采用了降频策略以及功率保护点(pp)的设定。功率保护点(pp)设定为大约等于电源配适器12的额定输出功率120％。在电子装置10的实际功率消耗量大于或等于功率保护点(pp，120％)的情况下，由于保护信号s111被致能，或门14与15都产生被致能的信号以控制中央处理器104与图形处理器105都致能对其操作频率执行的降频操作，以实现过功率保护。在电子装置10的实际功率消耗量不大于或不等于功率保护点(pp，120％)(即实际功率消耗量小于功率保护点(pp，120％))的情况下，由于保护信号s111处于预设的禁能状态，或门14与15的输出则取决于依据频率控制操作的控制策略而产生的降频控制信号s21a与21b的状态，由此实现过功率保护。

此外，本发明的电子系统1可通过充电器11对于电源103进行升压操作来提供电子装置10所需的高功率消耗需求，并维持电子装置10原有的效能。如此一来，可达到忽略瞬态响应的噪声/扰动对于过电功率保护机制的影响。

在图7中，在降频阶段t1中，中央处理器104的降频操作(cpu降频)被禁能，而图形处理器105的降频操作(gpu降频)被致能；在降频阶段t2中，中央处理器104的降频操作(cpu降频)被致能，而图形处理器105的降频操作(gpu降频)被禁能。而在其他实施例中，降频阶段t1的cpu降频状态与gpu降频状态可与降频阶段t2的cpu降频状态与gpu降频状态互换。详细来说，在降频阶段t1中，中央处理器104的降频操作(cpu降频)被致能，而图形处理器105的降频操作(gpu降频)被禁能；在降频阶段t2中，中央处理器104的降频操作(cpu降频)被禁能，而图形处理器105的降频操作(gpu降频)被致能。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明的范围，任何所属技术领域中具有通常知识的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附权利要求所界定的为准。