专利名称：用于输送功率的系统和方法
用于输送功率的系统和方法
背景技术：
电子设备通常被设计成不超过某些功率水平。例如，开关电源可以被设计成在任何一个60秒的周期内将用户可用电气输出或“轨”(rail)限制为小于240伏-安培(VA)。 为了执行该功能，许多电子设备包括过流保护机制，其中如果功率超过指定功率水平，则该过流保护机制促使电气输出被立即去激活。然而，许多电子设备会导致瞬时的峰值功率，从而短时段内出现尖峰信号。例如， 游戏计算机的图形卡会经历图形处理的短突发，其导致图形卡在短时间内抽取大量的功率。典型地，即使短时间内超过指定功率水平也将触发过流保护，从而关闭单元。因此，为了避免从任何一个轨抽取太多的功率，电子设备可以包括若干高功率轨，以便能够在轨之间分布功耗。
在下面的详细描述中并参考附图来描述某些示例性实施例，其中图1是根据本发明示例性实施例的具有电源单元的计算设备的局部剖视图；图2是根据本发明示例性实施例的图1所示的电源单元的框图；图3是根据本发明示例性实施例的图1所示的电源单元的更详细的框图；图4是示出了根据本发明示例性实施例的电源单元的操作的时序图；以及图5是示出了根据本发明示例性实施例的输送功率的方法的处理流程图。
具体实施例方式本发明的示例性实施例涉及用于调节计算机系统中的功率轨的输出功率的系统和方法。而且，示例性实施例提供一种具有功率调节器的电源单元(PSU)，该功率调节器避免PSU的电气输出在大于指定的时间长度内超过指定的功率边界，例如60秒内240VA。如果输出的功率水平超过指定的功率边界，则定时器开始跟踪时间。如果在定时器达到指定时间长度之前输出的功率水平下降至低于指定的功率边界，则定时器复位，并且输出功率没有被中断。然而，如果输出的功率水平保持高于指定的功率边界足够长时间使得定时器达到指定的时间长度，则功率调节器关闭电气输出。这样，功率调节器就可以使得PSU的电气输出能够在短时间内超过指定的功率边界，而不需促使电气输出的中断。因此，PSU可以提供大于功率边界的每轨瞬时峰值功率，而不必触发关闭。通过增加每个轨可用的瞬时峰值功率，PSU可以包括更少的高压轨，从而降低单元的成本。图1是根据本发明示例性实施例的具有PSU 102的计算机100的局部剖视图。在本发明的示例性实施例中，计算机100可以是台式计算机，其可以被用于例如PC游戏。PSU 102可以通过输入104电耦合到交流(AC)电源，并可以生成施加给一个或多个轨106的直流(DC)电压，该一个或多个轨106向计算机100的各种部件供电。例如，PSU 102可以包括提供近似3. 3V输出电压的一个轨106、提供近似5. OV输出电压的一个轨以及提供近似 12. OV输出电压的一个或多个轨。在本发明的示例性实施例中，PSU 102可以包括位于这些
4电压轨的一个或多个轨上的单个高功率轨，从而降低PSU 102的成本。功率轨106可以路由到计算机100的各种部件，例如处理器、显示器、存储设备、图形卡、I/O卡等。图2是根据本发明示例性实施例的图1所示的PSU的框图。PSU 102可以包括电源200、传感器202和功率调节器204。电源200从AC输入104接收输入功率，并输送DC 功率给一个或多个轨106，如参照图1讨论的那样。在示例性实施例中，电源200可以是线性或开关模式的电源，并且可以包括一个或多个变压器、开关、整流器、固态开关等。传感器 202可以检测输出轨106的电气特性，例如电流。传感器202可以包括电流感测电阻器、霍尔效应电流传感器等。由传感器202生成的信号可以被发送给功率调节器204，功率调节器204则可以至少部分地基于由传感器202提供的测量值来中断沿着一个或多个功率轨106输送的功率。 因此，功率调节器204可以包括被配置成执行功率调节器的各种可操作方面的各种电路和控制逻辑，例如比较器、运算放大器、定时器、计数器、处理器、离散电子器件、逻辑门、锁存器、计算机存储器等。在本发明的示例性实施例中，功率调节器204可以将传感器202的输出信号转换成与正在通过轨输送的功率相对应的参考值。可以为每个轨106生成单独的参考值。该参考值可以被转换成数字信号并被发送给处理器。功率调节器204之后可以将该参考值与对应于指定功率边界的阈值进行比较。如果该参考值大于或等于阈值，则功率调节器204可以开始生成时间参考，该时间参考被定义为自参考值越过阈值开始的时间长度。随后，如果该时间参考满足或超过指定时间阈值，则功率调节器204就可以生成用于中断一个或多个轨106上的功率输送的功率调节事件。在本发明的示例性实施例中，功率阈值和时间阈值可以由所附设的设备的功率处理能力所确定。在其他示例性实施例中，功率相关的阈值和时间阈值可以对应于在工业标准中指定的功率边界和时间边界。例如，在一些示例性实施例中，功率相关的阈值可以对应于近似240VA的功率，而时间阈值可以为近似60秒或更少。另外，本发明的示例性实施例可以包括用于中断输出轨106上的功率输送的各种技术。在一些示例性实施例中，功率调节事件可以包括关断给所有输出轨106的功率。在其他示例性实施例中，功率调节事件可以包括仅关断给触发了功率调节事件的轨106的功率。图3是根据本发明示例性实施例的PSU的更详细的框图。在示例性实施例中，电源 200可以包括一个或多个变压器300和一个或多个电压调节器302。电源200可以耦合到任何适当的AC电源304，例如120V、单相AC或三相AC。变压器300将由AC电源304所提供的电压电平降至适用于电压调节器302的电压电平。电压调节器302将来自变压器300 的AC功率转换成被施加到每个功率轨106的期望DC电压。电压调节器302可以包括任何适当种类的电压调节器，例如线性电压调节器、开关模式调节器、可控硅整流器(SCR)调节器等。另外，电压调节器可以包括用于平滑直流(DC)输出的各种功率调节电路，例如电容器和电感器。在本发明的示例性实施例中，对应于轨106的输出功率的参考值可以由电流感测电阻器306生成。在电压调节器302的输出处，电流感测电阻器306可以与功率轨106串联布置。引线308可以耦合到电阻器106的每一侧，以向功率调节器204提供在电阻器306两端生成的电压。电阻器306可以包括任何适当种类的电阻器，例如绕线式、金属膜式等。 在一些示例性实施例中，电阻器306可以是从电压调节器302导出的导体的一部分，而非分离的电阻器。例如，可以通过将引线308耦合在沿着包括在电压调节器302中的印刷电路板(PCB)上的导体的一部分的两点处来提供电阻器306。电阻器306的电阻可以位于小于一毫欧姆至大约100毫欧姆的范围内。由电阻器306生成的电压与电阻和电流成正比，因此与经由轨106输送的功率成正比。因此，在该情况中，参考值可以是与由轨106输送的功率相对应的参考电压。因此，阈值可以是与指定功率边界相对应的阈值电压。在本发明的示例性实施例中，功率调节器204可以包括放大器310、模数转换器 (ADC) 312、处理器314、时钟316、存储器318和锁存器320。功率调节器204从每个电阻器 306接收参考值，并将参考值与阈值电压进行比较。将意识到，由电阻器306生成的电压可以和几毫伏一样小。因此，由电阻器306生成的电压可以由放大器310放大，以将电压增大至适用于ADC 312的电平。放大器310的输出可以耦合到ADC 312的输入，ADC 312将放大后的电压转换成适用于处理器314的数字信号。因此，由处理器314接收到的参考电压可以等于电阻器306两端生成的电压乘以放大器310的增益。因此，放大器310的增益还可以包括在阈值电压的计算中。在本发明的示例性实施例中，阈值电压可以根据下面的公式计算
权利要求
1.一种输送功率的方法，包括 向负载提供电流；生成与提供给所述负载的功率相对应的参考值；如果所述参考值大于或等于与功率边界相对应的阈值，则生成时间参考；以及如果所述时间参考超过时间边界，则发起功率调节事件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，生成参考值包括感测提供给所述负载的所述电流。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，感测所述电流包括感测电路板上与所述负载串联布置的迹线两端生成的电压。
4.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，发起所述功率调节事件包括关断所述电流。
5.根据前述任一权利要求所述的方法，包括如果所述参考值下降至低于所述阈值， 则停止所述时间参考。
6.一种电源单元，包括电源，被配置成向负载提供电流； 传感器，被配置成感测提供给所述负载的所述电流；以及功率调节器，被配置成接收所述传感器的输出并基于所述传感器的输出来生成与提供给所述负载的功率相对应的参考值，所述功率调节器被配置成如果在指定时间长度内所述参考值大于或等于阈值则发起功率调节事件。
7.根据权利要求6所述的电源单元，其中，所述传感器包括与所述负载串联布置的电流感测电阻器。
8.根据权利要求7所述的电源单元，其中，所述电流感测电阻器包括向所述负载提供所述电流的导体的一部分。
9.根据权利要求6、7或8中任一项权利要求所述的电源单元，其中，所述功率调节器包括被配置成测量所述参考值大于或等于所述阈值的时间长度的处理器。
10.根据权利要求6至9中任一项权利要求所述的电源单元，其中，所述阈值与近似 240伏-安培的功率相对应，并且所述指定时间长度为近似60秒。
11.一种计算机系统，包括电源，被配置成通过轨为计算设备供电；传感器，其布置在所述轨附近并被配置成感测提供给所述计算设备的电流；以及功率调节器，被配置成接收所述传感器的输出并基于所述传感器的输出来生成与提供给所述计算设备的功率相对应的参考值，其中所述功率调节器被配置成如果在指定时间长度内所述参考值大于或等于阈值功率则降低提供给所述计算设备的所述功率。
12.根据权利要求11所述的计算机系统，其中，所述传感器包括与所述负载串联布置的电流感测电阻器。
13.根据权利要求12所述的计算机系统，其中，所述电流感测电阻器包括布置在电路板上用于向所述轨供电的导体的一部分。
14.根据权利要求11、12或13中任一项权利要求所述的计算机系统，其中，所述功率调节器包括被配置成测量所述参考值大于或等于所述阈值的时间长度的控制电路。
15.根据权利要求11至14中任一项权利要求所述的计算机系统，其中，所述阈值功率为近似240伏-安培，并且所述指定时间长度为近似60秒。
全文摘要
本发明的示例性实施例提供一种用于输送功率的系统和方法。示例性方法包括向负载提供电流并生成与提供给负载的功率相对应的参考值。该示例性方法还包括如果参考值大于或等于与功率边界相对应的阈值，则生成时间参考。如果时间参考达到时间边界，则发起功率调节事件。
文档编号H02J3/32GK102460889SQ200980160606
公开日2012年5月16日 申请日期2009年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者M·C·麦卡洛, R·戈尊 申请人:惠普开发有限公司