专利名称：减少ac供电的数据处理或显示装置中的功率消耗的制作方法
技术领域：
本公开一般地涉及用于管理功率消耗的系统，以及具体地，在一个实施例中，涉及用于在各种系统状态下管理功率消耗的系统。
背景技术：
世界各国已经采用了各种计划来制定用于认证消费产品的高效能量使用的标准。 诸如能源之星(Energy Star)和TCO之类的计划对高能量效率的消费产品进行标识。这些计划规定了认证不同种类的产品所要求的效率等级。这些计划认证效率高于规定的效率等级的产品。关于数据处理系统的认证，这些计划基于三种工作状态来评估能量消耗的效率， 这三种工作状态为活跃、低功率和待机。工作在活跃状态的数据处理系统在系统中处于全面运行。工作在低功率或待机状态的数据处理系统对于用户控制或来自控制器的命令保持活跃以作出反应，但一些部件或大部分部件被关闭以减少总功率消耗。为了监控用户控制或命令，当工作在这些状态下时， 数据处理系统的一些电路必须仍保持活跃。系统功率转换器调整(regulate)来自AC电源的输出电压和功率水平。目前，当数据处理系统工作在低功率或待机模式时，系统功率转换器和AC电源均工作在50%或更低的效率等级。因此，AC电源和系统功率转换器的净功率效率等级为25%或更低。
发明内容
本发明涉及为工作在活跃、低功率或待机状态下的数据处理系统降低功率消耗水平和/或提高效率等级。当工作在这些状态下时，控制器保持活跃以确定数据处理系统工作在哪个状态。在一个方面，在保持输出的同时，通过减小输入至一个或多个DC-DC转换器的输入电压来实现系统效率。至少一个功率转换器的效率与该功率转换器的输入/输出电压比负相关。因此，ζ将输出电压维持在基本固定的值或在一个小范围内的同时，通过减小 DC-DC转换器的输入电压来提高效率。在另一方面，通过控制(一个或多个)DC-DC转换器的输入和输出电压之比来实现系统效率。在固定输出电压的同时，控制器可以通过调节DC-DC转换器的输入电压来控制 DC-DC转换器的输入和输出电压之比。被调节的输入电压可以是来自AC-DC转换器的DC输出电压，该DC输出电压由接收来自DC-DC转换器的功率的控制器所控制。结合系统和方法来描述本发明。除了在该发明内容中描述的本发明的各方面，本发明的其他方面将通过参考附图以及阅读下面的具体描述而显而易见。
本发明通过示例的方式被说明，并且不限于附图中的各图，附图中类似的参考标记表示类似的部件。
图IA示出了数据处理系统，例如计算机系统，以及在此描述的方法和系统的至少某些实施例可以被实施的环境。图IB示出了功率管理系统的实施例，其可以被用于管理从来自根据在此描述的至少某些实施例的功率管理系统接收功率的设备的功率消耗。图IC示出了根据本发明的某些方面的显示装置的实施例。图2示出了根据提高数据处理系统的功率效率的方法的实施例所采取的动作的流程。图3示出了根据图2中示出的方法的实施例的动作的流程图。图4A示出了当数据处理系统进入用于活跃功率状态的已验证模式时的方法的实施例的流程图。图4B示出了当数据处理系统进入用于低功率状态的已验证模式时的方法的实施例的流程图。图4C示出了当数据处理系统进入用于待机功率状态的已验证模式时的方法的实施例的流程图。图5A示出了根据当计算机系统进入用于活跃功率状态的校正模式时的方法的实施例所采取的动作的流程。图5B示出了根据当计算机系统进入用于低功率状态的校正模式时的方法的实施例所采取的动作的流程。图5C示出了根据当计算机系统进入用于待机功率状态的校正模式时的方法的实施例所采取的动作的流程。图6A示出了根据本发明的一个实施例的AC输入电源单元。图6B示出了根据本发明的又一实施例的AC输入电源单元。图7示出了两个电压(Vout和Vin)随时间的曲线图。
具体实施例方式本发明的各种实施例和各方面将参考下面的具体讨论来进行描述，附图将示出各种实施例。下面的描述和附图是示例出本发明而不是被解释为限制本发明。大量具体的细节被描述以提供对本发明的各种实施例的完全理解。然而，在某些实例中，没有描述公知或传统的细节以便提供对本发明实施例的简要讨论。在该说明书中，提到实施例或一个实施例意味着，结合该实施例描述的特定特征、 结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各种位置中出现的短语 “在一个实施例中，，不必然表示相同的实施例。在此描述的本发明提供用于减少数据处理系统的功率消耗水平以及用于提高数据处理系统的效率等级的方法和系统的各种实施例。因为当装置处于低功率和待机功率状态时，许多数据操作系统以小于25%的效率等级工作，所以在此描述的系统和方法的各种实施例可以被实现为数据处理系统的一部分，来改进消耗率以达到预定的效率等级。在此描述的系统和方法的各种实施例可以被结合作为数据处理系统的一部分。下面图IA的描述旨在提供适于实现下面描述的本发明的至少某些实施例的硬件和其他工作部件的概述，但不旨在限制可应用的环境或任何特定的体系结构或部件的互连方式，因为这些细节与本发明并非密切相关。本领域技术人员应该理解本发明可以使用其他数据处理配置来实现，包括手持设备、蜂窝电话、多处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子设备/装置、以及网络PC、小型计算机、大型计算机等等。也应该理解，个人数字助理(PDA)、媒体播放器(例如iPod)、结合这些装置的多个方面或功能的装置(例如在一个装置中，媒体播放器与PDA和蜂窝电话相结合)、在另一个装置中的嵌入式处理装置、 网络计算机、外围设备(例如显示装置、打印机、硬盘驱动器或其他存储装置、诸如无线路由器等网络接口装置)、消费电子设备和具有更少部件或可能更多部件的其他数据处理系统也可以与本发明的一个或多个实施例一起使用或用于实施本发明的一个或多个实施例。 例如，图IA的数据处理系统可以是来自苹果公司的Macintosh计算机。图IA示出了数据处理系统，例如计算机系统，以及在此描述的方法和系统的实施例可以被实施的环境。如图IA中所示，计算机系统101(其是数据处理系统的形式)包括处理器103。处理器103可以被配置为监视计算机系统101的工作状态(例如活跃，低功率，或待机)。尽管只示出了一个处理器，两个或更多的微处理器可以被包括在计算机系统101中。存储器 104可以是本领域技术人员所知道的任何形式的存储器。针对海量存储装置105进行信息的读取和写入。海量存储装置105可以是任何类型的机器可读介质，包括例如诸如盘驱动器和磁带之类的磁介质；诸如光盘只读存储器(⑶-ROM)和可读写光盘(⑶-RW)之类的光盘驱动器；条式和卡式存储装置；R0M，RAM，闪存装置，等等。显示器106可以是本领域技术人员知道的任何显示监视器，包括例如阴极射线管(CRT)显示监视器和薄膜晶体管(TFT)显示屏。计算机系统101还可以包括I/O控制器107，其中输入设备(诸如键盘和鼠标)或输出设备(例如打印机，网络接口设备等)可以被耦接至计算机系统101。输入设备可以是本领域技术人员知道的任何输入设备，输出设备可以是本领域技术人员知道的任何输出设备。计算机系统101可以包括总线102以方便其各个硬件部件之间的连接。微处理器 103、存储器104、海量存储装置105、显示器106以及I/O控制器107可以通过总线102彼此耦接并彼此通信。总线102可以是本领域技术人员知道的任何总线。尽管只示出了一个总线，两个或更多总线可以包括在计算机系统101中。可以通过包括AC输入电源113和功率控制逻辑125的电源系统将功率提供至计算机系统101。AC输入电源113包括输入端，以接收AC电网电源117(例如在美国为120V AC)；该输入端将AC电压提供至AC-DC功率转换器114，AC-DC功率转换器114将该AC电压(例如来自传统的墙壁插座)转换(例如整流)成施加到电压供应总线110上的DC电压。AC输入电源还包括安全隔离电路115和反馈控制电路116。安全隔离电路115将反馈控制电路116(以及控制器112)与AC-DC功率转换器114隔离，从而，来自AC-DC功率转换器114的高电压或电流不影响反馈控制电路116，而是允许反馈控制电路116向AC-DC功率转换器114提供通过安全隔离电路115的控制信号，以调节AC-DC功率转换器114的DC 电压输出端的DC电压水平。该用于控制DC电压输出端的DC电压水平的控制信号又由反馈控制电路116从控制器112接收的输入信号来控制。如图IA中所示，反馈控制电路116 从电压供应总线110汲取功率。反馈控制电路116的两个实施例在图6A和图6B中示出并将在下面结合这些附图被进一步描述；应该理解，反馈控制电路的可替换实施方式也可以与本发明的实施例一起使用。功率控制逻辑125包括一个或多个DC-DC转换器109、模数(A/D)转换器111以及至少一个控制器112，DC-DC转换器109提供从输入DC电压到输出DC电压的转换(例如移位)，输出DC电压可以是已调整(regulated) DC电压。DC-DC转换器109从由来自AC-DC 功率转换器114的DC电压输出所驱动的电压供应总线110接收其输入DC电压，并且该输入DC电压被DC-DC转换器109转换成如Vs所示的DC输出电压121，DC输出电压121被用于提供DC功率至系统中的各部件，包括微处理器103、存储器104、海量存储装置105以及控制器112。在某些实施例中，可以包括另外的DC-DC转换器，以提供一组DC电压(例如 Vp，其可以与Vs相同或不同)至图IA中示出的其他部件，并且在某些实施例中，控制器112 和DC-DC转换器109之间的双向连接可以被用于控制DC-DC转换器109(例如，关断转换器中的一个或多个)。在图IA所示的例子中，控制器112接收来自DC-DC转换器109的功率 (Vs)，所以在至少某些实施例中，在所有的工作状态下(例如，活跃功率状态，低功率状态， 以及待机功率状态)，控制器112、DC-DC转换器109、A/D转换器111以及AC输入电源113 都将汲取功率。这使得当用户激活用户控制器(诸如用户控制器126)时，系统即使在待机功率状态也能响应用户。A/D转换器111具有耦接至电压供应总线110的输入端，以接收来自AC-DC功率转换器114的DC电压输出，并且A/D转换器111具有耦接至控制器112的输出端，其将电压供应总线110上的模拟DC电压的数字表示提供给控制器112。在可替换实施例中，控制器112可以包括A/D转换器并因此可以提供其自己的A/D转换。控制器112使用在电压供应总线110上的模拟DC电压的数字表示来监视输入到DC-DC转换器109的DC 电压，并且基于工作状态来调节输入到DC-DC转换器109的DC电压，如在该公开中进一步描述的。控制器112包括输出端，其提供控制信号至反馈控制116 ；该控制信号调节反馈控制116，反馈控制116又改变来自AC-DC功率转换器的DC电压输出。通过调节该DC电压输出，控制器112可以改变DC-DC转换器109的输入/输出电压比，以提高效率(相对于没有试图这样控制该输入/输出电压比的系统)；换言之，控制器112能够响应于监视的DC电压输出以及响应于工作状态(例如，活跃功率状态，低功率状态，或待机状态)，减小DC-DC转换器的输入/输出电压比(输入到DC-DC转换器的DC电压除以来自DC-DC转换器的DC电压输出)。在待机状态，控制器112能够减小AC-DC转换器的DC电压输出(其是到DC-DC 转换器109的DC电压输入)，而来自于DC-DC转换器109的DC电压Vs保持基本不变(典型地在+/-3 %以内)。只要DC电压输出的减小使得至DC-DC转换器的DC电压输入保持在 DC-DC转换器可接受的工作范围内，控制器112就能够提高整个系统的功率效率(相对于没有试图这样控制DC-DC转换器109的输入/输出电压比的系统)。控制器112可以是数字微控制器，其被配置为通过被写入以使这些操作发生的软件(例如固件)来执行这些操作； 在其他实施例中，控制器112可以通过使用硬件逻辑或者硬件逻辑与软件的组合来实现这些操作。用户控制器1 可以是一个或多个按钮、开关，或其他到控制器112的用户界面输入。即使当系统工作在低功率状态或待机状态时，该系统仍能够响应于应用到用户控制器 126的用户输入，这是因为在这些状态下(以及在活跃功率状态下)，功率被供应至控制器 112。图IB示出了能够提供功率至诸如数据处理系统的装置的电源系统的实施方式的系统示意图。功率管理系统140包括功率控制逻辑143，其包括多个DC-DC转换器，诸如系统功率转换器141和外围DC-DC转换器142。DC-DC转换器将一个DC电压水平转换为第二 DC电压水平。第二 DC电压水平可以是已调整DC电压。系统功率转换器141提供输出DC 电压Vs，DC电压Vs提供功率至设备中的一个或多个部件。外围DC-DC转换器142提供功率至一个或多个外围端口或装置(在此未示出)，例如USB集线器或端口，并且可以具有与其耦接的一个或多个外围电压输出157(例如Vp)。模数(A/D)转换器145可以是本领域技术人员知道的任何将连续的模拟信号转换成离散的数字信号的A/D转换器。系统功率转换器 141、外围DC-DC转换器142以及A/D转换器145均耦接至电压供应总线144。控制器147 在数据处理系统处于工作状态时保持活跃，并监视系统以确定设备正在工作的状态(例如活跃、低功率或待机)。控制器147类似于控制器112并与AC输入电源149耦接以控制电压供应总线144上的直流电压水平。AC输入电源149包括AC-DC功率转换器150，反馈控制151以及安全隔离152 ；AC输入电源149类似于AC输入电源113。AC-DC功率转换器将从AC电网电源153接收的AC功率转变成DC功率。反馈控制151和安全隔离152在功能和操作上分别类似于图IA中的反馈控制116和安全隔离115。功率控制逻辑143也可以与用户控制154以及主控制器155耦接。主控制器155也可以包括一个或多个电压输入160 以提供功率至主控制器(在主控制器是接收来自功率管理140的功率的设备的一部分的实施例中)。在某些实施例中，该主控制器可以位于另一设备中；例如，如果接收来自功率管理系统140的功率的设备是显示装置(诸如图IC中所示的显示装置)，则主控制器是计算机(或是带有显示输出以驱动显示装置的其他装置)的一部分，并且该主控制器驱动显示输出信号至该显示装置和/或控制该驱动。在一个实施例中，当系统在工作时，控制器147保持活跃。控制器147被配置为监视用户控制154以及主状态检测159以确定工作状态(例如，活跃、低功率或待机)或系统工作状态的改变。控制器147还被配置为确定电压供应总线144上的电压水平。基于系统的工作状态和电压供应总线144上的电压水平，控制器147被配置为确定在电压供应上的电压水平是否落在根据系统工作状态确定的有效电压水平的预设范围内。典型地，根据系统的设计和工作状态，有效电压水平在例如6V到24V之间的范围内。当设备工作在活跃功率状态时，有效电压水平可能接近MV，而当设备系统工作在待机状态时，有效电压水平可能接近6V。如果控制器147确定在电压供应总线144上的电压水平在预设范围内，则系统进入已验证模式(图4A，图4B和图4C)。在已验证模式，当系统工作在活跃功率状态时，控制器147被配置为开启外围DC-DC转换器142并接通功率开关146。(参见图4A)。当系统工作在低功率状态时，控制器147被配置为开启外围DC-DC转换器142并且关断功率开关 146。(参见图4B)。当系统工作在待机状态时，控制器147被配置为关断外围DC-DC转换器142和功率开关146。(参见图4C)。另一方面，如果控制器147确定电压供应总线144上的电压水平不在预设范围内， 则系统进入校正模式(参见图5A，图5B和图5C)。当系统在校正模式时，控制器147被配置为关断功率开关146和外围DC-DC转换器142，并相应地改变AC输入电源149的DC输出电压。在计算机系统处于工作状态时，与电压供应总线144耦接的功率转换器(例如，系统功率转换器141和外围DC-DC转换器142)从电压供应总线144汲取恒定功率。因此，当控制器147减小反馈控制151的输出电压，导致与系统电压总线144耦接的DC-DC转换器的输入电压减少时，该DC-DC转换器的输入电流增大以维持恒定功率。为了避免DC-DC转换器汲取过量电流，控制器147在调节AC输入电源149的DC输出电压以转变到待机功率状态之前，关断功率开关146和外围DC-DC转换器142。为了防止过量电流汲取，控制器147 在调节AC输入电源149的DC输出电压以转变到低功率状态之前，关断功率开关146。在一个实施例中，来自反馈控制151的输出信号由来自控制器147的反馈衰减信号调节。图6A示出了与AC电网电源602耦接的AC输入电源601(图IB中的模块149)的一种实施方式。AC输入电源601包括类似于AC-DC转换器150的AC-DC功率转换603、保护电路(例如，短路、过压)604、以及安全隔离605和606。保护电路604通过电压供应总线617与功率控制逻辑(在此未示出，图IB中的模块143)和反馈控制607耦接。反馈控制607包括多个阻抗器件608、609、611和612，以及多个开关613和614。反馈控制607进一步包括放大器610。在一个实施例中，电压输出618由控制器(未示出，图IB中的模块147)控制。在一个实施方式中，输出电压618直接与AC输入电源601的反馈衰减有关。为减小输出电压 618，控制器将输出电压618设置为离散的电平。这可以通过使用控制器147上的通用I/O 线路驱动衰减控制615和616来实现。开关1 613和开关N 614可以接通或关断以增大或减小电压输出618。在又一实施例中，图IB中的AC输入功率系统149的DC输出电压被线性调节。图 6B示出了 AC输入电源651(图IB中的模块149)的一种实施方式。在该实施方式中，AC输入电源651包括AC-DC功率转换653、保护电路(例如，短路、过压)654、以及安全隔离655 和656。保护电路肪4通过电压供应总线667与功率控制逻辑(在此未示出，图IB中的模块14 和反馈控制657耦接。反馈控制657包括阻抗器件658和659、放大器660、以及电压至电流源661。在一个实施例中，控制器(未示出，图IB中的模块147)与AC输入电源651相连以提供衰减控制665作为AC输入电源651的输入。控制器包括数模转换器(DAC)(未示出)， 并且使用该DAC来设置衰减控制665，该衰减控制665又线性地设置AC输入电源651的DC 输出电压。在一种实施方式中，控制器被配置为减少DAC的输出电压，该输出电压被提供至反馈控制657。DAC的输出电压的减小将使得电压至电流源661减少在反馈控制657中的电流汲取，这将使得电压供应总线617上的电压通过衰减控制665而减小。图IC示出了本发明的又一实施例。在该实施方式中，功率控制逻辑173进一步与显示面板190以及一个或多个外围端口 187连接。该显示面板190可以包括显示照明193、 显示IXD 192、以及主检测178。显示照明193与功率开关176连接，功率开关能够使显示照明193(以及驱动该照明的驱动器)开或关。在该实施例中，由于显示照明193从功率开关176接收电压供应，因此，当功率开关176在系统进入校正或已验证模式时被接通或关断时，显示照明193被开启和关闭。(见图4A-C以及图5A-C)。图IC示出了通过本发明的功率管理系统的实施例接收功率的设备是显示装置的示例。图2示出了本发明的一个实施例的概括示例。图2的方法可以从205的操作开始， 在205，确定计算机系统的工作状态。在210，确定电压供应总线(例如电压供应总线110、 144、174、618或668)上的电压水平。电压供应总线上的电压水平可以通过由A/D转换器(例如，图IB中的模块145)执行多次采样并且平均这些值以消除由于总线上的噪声引起的错误响应来测量210。电压供应总线上的电压水平在控制器(例如控制器112、147或177) 中与当前功率状态的预设有效电压范围进行比较。系统的当前功率状态(例如，活跃，低功率，或待机状态)为控制器所知。如果电压供应总线上所确定的电压水平在有效电压范围内，则在220，控制器使系统进入用于对应功率状态的已验证模式。如果电压供应总线上所确定的电压水平不在有效电压范围内，则控制器使系统进入用于对应功率状态的校正模式 215。图3示出了根据图2中描述的方法的实施例的动作的具体流程(利用图IB中示出的功率管理系统)。图3的方法可以开始于305的操作，在305，确定系统的工作状态。在 310、330和350，确定电压供应总线(例如，电压供应总线110、144、174、618或668)上的电压。在315、335和355，将电压供应总线上的电压水平与当前功率状态的预设有效电压范围进行比较。如果系统的工作状态是活跃功率状态并且电压供应总线上所确定的电压水平在活跃功率状态的预设有效电压范围内，则在320，控制器使系统进入用于活跃功率状态的已验证模式。如果系统的工作状态是活跃功率状态并且电压供应总线上所确定的电压水平不在活跃功率状态的预设有效电压范围内，则在325，控制器使系统进入用于活跃功率状态的校正模式。类似地，如果系统的工作状态是低功率状态，则如果电压总线上测得的电压水平在低功率状态的预设有效电压范围内，控制器使系统进入用于低功率状态的已验证模式 340，而如果电压总线上测得的电压水平不在低功率状态的预设有效电压范围内，控制器使系统进入用于低功率状态的校正模式345。最后，如果在电压总线上测得的电压水平在待机功率状态的预设有效电压范围内，则控制器使系统进入用于待机功率状态的已验证模式 360，而如果在电压总线上测得的电压水平不在待机功率状态的预设有效电压范围内，则控制器使系统进入用于待机功率状态的校正模式365。在计算机经历了用于计算机系统的工作状态的相应已验证模式或校正模式之后，方法301返回到块305，并且可以重复该方法的新的迭代。图4A、4B和4C示出了当系统进入已验证模式时本发明的示例性实施例。在用于活跃功率状态的已验证模式405中，如图4A所示，在410中，外围功率转换器被开启，并且在415中，功率开关被接通。在用于低功率状态的已验证模式435中，如图4B所示，在440 中，外围功率转换器被开启，并且在445中，功率开关被关断。最后，在用于待机功率状态的已验证模式465中，如图4C所示，在470中，外围功率转换器被关断，并且在475中，功率开关被关断。图5A、5B和5C示出了当系统进入校正模式时本发明的示例性实施例。当系统在活跃操作模式时，与电压供应总线(图IB中的电压供应总线144)耦接的功率转换器(例如，图IB中的系统功率转换器141和外围DC-DC转换器142)汲取恒定功率。在515，当输入至这些转换器的输入电压由于用于活跃功率状态的电源反馈被调节而减小时，输入至功率转换器的输入电流增加以维持恒定功率。为了避免过度电流汲取，控制器决定功率开关和外围功率转换器是否被关断。在用于活跃功率状态的校正模式505下，如图5A所示，在 506，控制器检查电压供应总线是否在中间电压范围内。中间电压范围低于活跃功率状态范围并高于低功率状态范围。如果电压提供总线在有效范围内，则在508，外围功率转换器被开启并且功率开关被关断。否则，在510，功率转换器和功率开关被关断。在用于低功率状态的校正模式530中，如图5B所示，在M0，因为上面所述的过量电流汲取的原因，功率开关和外围功率转换器被关断，以及在M5，用于低功率状态的AC输入电源反馈被调节。在用于待机功率状态的校正模式560中，如图5C中所示，在570，因为上述的过量电流汲取的原因，功率开关和外围功率转换器被关断，以及在575，用于活跃功率状态的AC输入电源反馈被调节。图7是当诸如图IA或IC示出的系统之类的系统在不同功率状态之间转变时，两个电压Vout和Vin随时间的曲线图。电压Vout表示从DC-DC转换器输出的DC电压，DC-DC 转换器诸如是图IA中的DC-DC转换器109或图IC中的DC-DC转换器171，而电压Vin表示输入至该DC-DC转换器的DC输入电压。电压Vin是电压提供总线上的电压(例如，图IA中的总线110或图IC中的总线174)，其被控制器(例如图IA中的控制器112或图IC中的控制器177)控制。电压Vout在不同功率状态下随时间保持基本相同；在实践中，可能略微变化(例如，+/-3%)，但是因为变化在可接受的范围(例如，+/-3%)内，所以被认为基本相同。另一方面，电压Vin根据系统的工作状态改变。图7中的曲线示出了在每个状态/模式下的比率Vin/Vout，并且示出了在不同状态下控制器(例如，控制器11 是如何改变该比率的。具体地，在从活跃功率状态Utl至、时间段期间)变为低功率状态U1至t2时间段期间)时，控制器将Vin降低(例如，在一个实施例中，降低60%)，同时Vout保持基本固定；该改变如上所述改进了系统的功率效率(相对于没有改变Vin/Vout比的系统)。在从低功率状态(存在于、至、)变为待机状态(存在于、至、时间段期间)时，控制器进一步降低Vin(例如在一个实施例中，相对于活跃功率状态期间的Vin，降低75% )以进一步改进系统的功率效率。Vin的减小还降低了诸如保护电路(例如，图6A或6B中的604或 654)之类的AC-DC转换器调整电路的功率消耗。在待机功率状态(存在于时间t2至t3期间)变为活跃功率状态时，控制器将Vin增加回到其活跃功率状态期间的正常工作电压；该改变可以作为用户激活用户控制或将USB闪存驱动插入系统中、或者(在睡眠或关闭时间段之后)再现被输入系统中的视频信号(在图IC的系统的情况下)等的结果而发生。其他改变发生在系统的典型使用中。例如，系统在活跃功率模式时通常正被用户使用(例如， 用户正在输入数据或观看视频或检查由系统显示的文件)。在一不活动时间段(没有用户输入超过X分钟，输入显示没有改变达X分钟等)之后，系统可以自动从活跃功率模式转变 (在时间、)至低功率模式；在系统是显示装置(例如图IC中示出的系统)的一个实施例， 在时间、的改变可以包括关闭LCD显示器的背光(以及关断将功率提供至背光的功率开关)，而系统的其他部分(例如USB集线器和端口)继续接收功率。在一个实施例中，控制器可以通过确定系统不活动来管理功率。在进一步的不活动时间段(没有用户输入被接收的一延续时间段、显示器的输入已关闭达一附加的时间段，等等)之后，在时间t2，系统可以在控制器的控制下，从低功率模式转变到待机功率模式，在待机功率模式下，仅一些电路接收功率(例如，在图IC的情况下，仅AC输入电源、控制器177、A/D转换器175、DC-DC转换器 171、用户控制184以及主状态检测电路178接收功率，而系统的其他部分不接收功率)。在待机功率模式下的系统可以被例如用户控制的激活或实况显示输入数据的接收(例如，用户开启了计算机或其他设备中的显示驱动器)所唤醒；这种唤醒被控制器识别，导致在时间t3从待机功率模式变为活跃功率模式(在该模式，系统中的所有电路都可以接收功率)。在上述说明书中，已经参考特定示例性实施例描述了本发明。显然，在不背离在权利要求中阐述的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改。因此，说明书和附图被看做示例性的而不是限制性的。在权利要求中所使用的术语不应被理解为将本发明限制于说明书和权利要求中公开的特定实施例。相反，本发明的范围全部由权利要求来确定， 其根据所建立的权利要求解释的原则来解释。
权利要求
1.一种用于设备的电源系统，所述电源系统包括AC(交流)-DC(直流)转换器，具有从AC源接收AC电压的输入端，具有DC电压输出端，并且具有控制输入端，所述控制输入端被配置为控制所述DC电压输出端的电压；第一 DC-DC转换器，具有耦接至所述DC电压输出端的输入端，并且具有被配置为向所述设备的第一部件提供DC供电电压的输出端；控制器，具有耦接至所述DC电压输出端的第一输入端，并且具有耦接至所述AC-DC转换器的所述控制输入端的第一输出端，所述控制器被配置为监视所述DC电压输出端的电压，并响应于对所述DC电压输出端的电压的监视而调节所述控制器的第一输出端的信号的参数，以调节所述DC电压输出端的电压。
2.根据权利要求1所述的电源系统，其中所述设备是数据处理系统。
3.根据权利要求1所述的电源系统，其中所述设备是被配置为耦接至数据处理系统的显示装置。
4.根据权利要求1所述的电源系统，其中所述DC供电电压向所述控制器提供功率。
5.根据权利要求1所述的电源系统，其中，在待机功率模式，所述控制器被配置为减小来自所述AC-DC转换器的所述DC电压输出端的电压。
6.根据权利要求5所述的电源系统，其中所述控制器将所述DC电压输出端的电压减小至第一 DC-DC转换器的所述输入端处的输入DC电压的工作范围中的最小可接受电平。
7.根据权利要求6所述的电源系统，其中减小所述DC电压输出端的电压增大了所述电源系统的功率效率。
8.根据权利要求7所述的电源系统，其中减小所述DC电压输出端的电压降低了待机模式期间所述设备消耗的功率。
9.根据权利要求6所述的电源系统，其中第一DC-DC转换器向所述控制器提供功率，并且所述电源系统还包括模数(A/D)转换器，具有耦接至所述AC-DC转换器的所述DC电压输出端的输入端，并且具有耦接至所述控制器的第一输入端的输出端，所述A/D转换器被配置为将模拟电压值转换为数字电压值，以使所述控制器能够监视所述DC电压输出端的电压，并且所述控制器通过所述A/D转换器耦接至所述DC电压输出端。
10.根据权利要求6所述的电源系统，还包括用户控制输入装置，其具有耦接至所述控制器的第二输入端的输出端，所述控制器被配置为在待机模式期间确定用户是否已经引发了至所述用户控制输入装置的输入。
11.根据权利要求10所述的电源系统，还包括耦接至所述控制器的输入控制器，所述输入控制器被配置为确定有效输入的存在，以及向所述控制器提供有效输入存在的信号，以使所述控制器引起所述设备离开待机功率模式。
12.根据权利要求11所述的电源系统，其中第一DC-DC转换器向所述控制器提供功率， 并且所述控制器通过模数转换器耦接至所述DC电压输出端。
13.根据权利要求12所述的电源系统，其中所述设备是显示装置。
14.根据权利要求13所述的电源系统，还包括功率开关，所述功率开关耦接至所述DC电压输出端，并且具有耦接至所述控制器的输入端，以使所述控制器能够关断所述功率开关以停止对耦接至所述功率开关的输出端的装置的供电。
15.根据权利要求14所述的电源系统，还包括另外的DC-DC转换器，该另外的DC-DC转换器具有耦接至所述DC电压输出端的输入端，并且具有被配置为向所述设备的第二部件提供另外的DC供电电压的输出端。
16.根据权利要求15所述的电源系统，其中所述第二部件包括输入/输出数据端口。
17.一种操作电源系统的方法，包括监视系统状态以控制输入DC电压，所述输入DC电压被用作DC-DC转换器的输入； 在将来自所述DC-DC转换器的输出DC电压维持在可接受范围内的同时，调节所述 DC-DC转换器的所述输入DC电压，所述调节在待机模式和低功率模式中的至少一种下执行。
18.根据权利要求17所述的方法，其中响应于系统的功率工作状态的改变而进行所述调节，其中所述系统接收至少部分来自所述DC-DC转换器的功率。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述改变是以下之一(a)从全功率模式改变为低功率模式；(b)从低功率模式改变为待机功率模式；(c)从全功率模式改变为待机功率模式；(d)从待机功率模式改变为全功率模式；(e)从待机功率模式改变为低功率模式；以及 (f)从低功率模式改变为全功率模式。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述调节响应于进入较低的功率消耗状态而降低所述输入DC电压，并且所述监视和所述调节是通过由所述DC-DC转换器供电的控制器来执行的。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述控制器提供控制信号至AC-DC转换器，所述AC-DC转换器提供所述输入DC电压至所述DC-DC转换器，并且所述控制信号引起所述调节。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述调节降低所述AC-AC转换器中的功率消耗。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述控制信号将所述输入DC电压设置为若干离散电平中的一个。
24.根据权利要求22所述的方法，其中所述控制信号线性地设置所述输入DC电压。
25.一种存储可执行指令的机器可读存储介质，所述可执行指令在被执行时使系统执行用于操作电源的方法，所述方法包括监视系统状态以控制输入DC电压，所述输入DC电压被用作DC-DC转换器的输入； 在维持来自所述DC-DC转换器的输出DC电压基本恒定的同时，调节所述输入DC电压， 所述调节在待机模式和低功率模式中的至少一种下执行。
26.根据权利要求25所述的介质，其中响应于系统的功率工作状态的改变而进行所述调节，其中所述系统接收至少部分来自所述DC-DC转换器的功率。
27.根据权利要求沈所述的介质，其中所述改变是以下之一(a)从全功率模式改变为低功率模式；(b)从低功率模式改变为待机功率模式；(c)从全功率模式改变为待机功率模式；(d)从待机功率模式改变为全功率模式；(e)从待机功率模式改变为低功率模式；以及 (f)从低功率模式改变为全功率模式。
28.根据权利要求沈所述的介质，其中所述调节响应于进入较低的功率消耗状态而降低所述输入DC电压，并且所述监视和所述调节是通过由所述DC-DC转换器供电的控制器来执行的。
29.根据权利要求观所述的介质，其中所述控制器提供控制信号至AC-DC转换器，所述AC-DC转换器提供所述输入DC电压至所述DC-DC转换器，并且所述控制信号引起所述调节。
30.一种用于设备的电源系统，所述电源系统包括AC(交流)-DC(直流)转换器，具有从AC源接收AC电压的输入端，具有DC电压输出端，并且具有控制输入端，所述控制输入端被配置为控制所述DC电压输出端的电压；第一 DC-DC转换器，具有耦接至所述DC电压输出端的输入端，并且具有用于向所述设备的第一部件提供DC供电电压的输出端；控制器，具有耦接至所述DC电压输出端的第一输入端，并且具有耦接至所述AC-DC转换器的所述控制输入端的第一输出端，所述控制器被配置为监视所述设备的工作状态，并响应于对所述工作状态的监视而调节所述控制器的第一输出端的信号的参数，以调节所述 DC电压输出端的电压。
31.根据权利要求1所述的电源系统，其中所述设备是数据处理系统和显示装置之一。
32.根据权利要求31所述的电源系统，其中所述DC供电电压向所述控制器提供功率。
33.根据权利要求32所述的电源系统，其中，在待机功率模式，所述控制器被配置为减小来自所述AC-DC转换器的所述DC电压输出端的电压。
34.根据权利要求33所述的电源系统，还包括用户控制输入装置，其具有耦接至所述控制器的第二输入端的输出端，所述控制器被配置为在待机模式期间确定用户是否已经引发了至所述用户控制输入装置的输入。
全文摘要
描述了用于管理功率的方法和系统。在方法的一个实施例中，来自AC电网-DC转换器、被输入至DC-DC转换器的DC输入电压被调低，同时维持来自DC-DC转换器的基本恒定的DC输出电压，以改进功率效率。
文档编号H02M7/04GK102224666SQ200980146928
公开日2011年10月19日 申请日期2009年10月9日 优先权日2008年10月13日
发明者D·W·卢姆 申请人:苹果公司