專利名稱：功率軌調節(jié)器系統(tǒng)的制作方法
功率軌調節(jié)器系統(tǒng)
背景技術：
計算機系統(tǒng)可以包括要求變化電壓的不同負載。變化電壓可以要求功率轉換器以取得公共總線或軌電壓并對其進行轉換以滿足用于負載的要求的輸入功率特性。作為示例，給定計算機系統(tǒng)可以包括功率軌，諸如12伏特功率軌。功率軌可以用作到電源系統(tǒng)部件的總線，或者可以將其下調以提供指定負載的功率要求，諸如3.3伏特和/或5伏特的組合。


圖1圖示出功率調節(jié)器系統(tǒng)的示例實施例。圖2圖示出用于功率軌調節(jié)器的輸出電壓和輸出電流的圖表的示例實施例。圖3圖示出計算機系統(tǒng)的示例實施例。圖4圖示出用于提供功率的方法的示例實施例。
具體實施例方式圖1圖示出功率調節(jié)器系統(tǒng)10的示例實施例。功率調節(jié)器系統(tǒng)10可以被包括在多種電子系統(tǒng)中的任何一種中，諸如 計算機系統(tǒng)和/或便攜式電子設備。功率調節(jié)器系統(tǒng)10包括被配置成將從AC電壓源14產生的AC電壓Vac轉換成DC輸出軌電壓Vqut 的功率軌調節(jié)器12。作為示例，AC電壓Va?？梢允侵T如從壁裝插座接收到的120伏特、60Hz、AC電壓。然而，應理解的是可以替代地將圖1的示例中的AC電壓源14實現為DC電壓源，使得功率軌調節(jié)器12將DC電壓轉換成DC輸出軌電壓Votit ea1P在圖1的示例中，功率軌調節(jié)器12還產生輸出電流Itot kai^功率調節(jié)器系統(tǒng)10還包括N個多個電源16，其中，N是正整數?？梢詫⒚總€電源16分別配置為降壓、升壓、降壓升壓轉換器以將DC輸出軌電壓Vqutm轉換成DC電壓Vdc」至Vdc N。作為示例，DC電壓Vdc」至Vdc N可以是電壓量值的任何組合，諸如3.3伏特和/或5伏特。提供DC電壓Virc i至VD。N中的每個以對在圖1的示例中被表示為電子部件I至電子部件N的各個一個或多個電子部件18供電。作為示例，(一個或多個)電子部件18可以包括多種電子部件，諸如計算機電路、芯片和/或處理器。另外，功率調節(jié)器系統(tǒng)10還包括一個或多個軌功率部件20，諸如風扇和/或電動機，其每個被直接從DC輸出電壓Vtotm供電。在圖1的示例中，功率軌調節(jié)器12被配置成諸如基于與(一個或多個)電子部件18和/或(一個或多個)軌功率部件20相關聯(lián)的負載要求而改變DC輸出軌電壓Vmjtjjai1j和輸出電流量值。作為示例，功率軌調節(jié)器12可以監(jiān)視在圖1的示例中被表示為信號CURR_FDBK的反饋信號，其指示(一個或多個)電子部件18和/或(一個或多個)軌功率部件20的功率消耗。作為示例，可以將信號CURR_FDBK實現為提供與一個或多個電子部件18和/或一個或多個軌功率部件20相關聯(lián)的電流消耗信息。替代地，信號CURR_FDBK可以提供指示(一個或多個)電子部件18和/或(一個或多個)軌功率部件20的功率消耗的其他信息。因此，功率軌調節(jié)器12可以生成DC輸出軌電壓Vot作為具有從最小量值至最大量值變化的量值，在圖1的示例中分別表示為電壓Vmin和￥_。因此，可以在輕負載條件期間以較低量值生成DC輸出軌電壓Votit e^，諸如基本上使輕負載條件期間的電源16的效率最大化。作為示例，可以將功率軌調節(jié)器12配置成調節(jié)不同區(qū)域中的DC輸出軌電壓Vqutrail和輸出電流Icmm，每個區(qū)域跨越與功率軌調節(jié)器12相關聯(lián)的輸出功率的范圍。在每個區(qū)域中，可以交替地將DC輸出軌電壓VOT—和輸出電流ITOT—中的一個保持在基本上恒定的量值。例如，功率軌調節(jié)器12可以在跨越從零至第一預定輸出功率的輸出功率的范圍的第一區(qū)域中以基本上恒定的最小量值Vmin生成DC輸出軌電壓Vtot并且可以在跨越從第二預定輸出功率至最大功率的輸出功率的范圍的最后區(qū)域中以基本上恒定的最大量值Vmax生成DC輸出軌電壓VQUT—KAtt。圖2圖示出用于功率軌調節(jié)器的輸出電壓和輸出電流的圖表50的示例實施例。功率軌調節(jié)器可以對應于圖1的示例中的功率軌調節(jié)器12。因此，在圖2的示例的以下描述中將對圖1的示例進行參考。

圖表50包括在其上面以安培為單位表不輸出電流IQUT—KAIIj的第一垂直軸和在其上面以伏特為單位表示DC輸出軌電壓Vqutm的第二垂直軸。圖表50還包括在其上面以瓦特為單位表示功率軌調節(jié)器12的輸出功率的水平軸。在圖2的示例中，將輸出電流Itot KAIl描繪為實線，而將DC輸出軌電壓Votm描繪為虛線。圖表50表示在被表示為區(qū)域1、區(qū)域2和區(qū)域3的三個區(qū)域52、54和56中的DC輸出軌電壓和輸出電流ITOT—的調節(jié)。每個跨越與功率軌調節(jié)器12相關聯(lián)的輸出功率的范圍。第一區(qū)域52被表示為跨越零瓦特至約180瓦特。因此，第一區(qū)域52可以限定電源系統(tǒng)10的基本上輕負載工作區(qū)域。在第一區(qū)域52中，以約6伏特的基本上恒定的量值來調節(jié)DC輸出軌電壓VTOT—Km。作為示例，6伏特可以是與功率軌調節(jié)器12相關聯(lián)的最小電壓量值V.。隨著電子部件18和/或軌功率部件20的負載要求增加通過第一區(qū)域52，功率軌調節(jié)器12增加輸出電流IOT—以滿足所需功率。第二區(qū)域54被表示為跨越約180瓦特至約360瓦特?？梢曰谟糜谳敵鲭娏鱅qutRAtt的可編程設定點來定義第二區(qū)域54，設定點諸如由在圖1的示例中表示的信號CURR_SET提供。作為示例，用于輸出電流的可編程設定點可以基于傳導損耗與轉換器效率增益之間的權衡。在第二區(qū)域54中，以約30安培的基本上恒定的量值來調節(jié)輸出電流1ut_eail°隨著電子部件18和/或軌功率部件20的負載要求增加通過第二區(qū)域54，功率軌調節(jié)器12增加DC輸出軌電壓VOT—以滿足所需功率。第三區(qū)域56被表示為跨越約360瓦特至約600瓦特，其可以是與功率軌調節(jié)器12相關聯(lián)的最大功率輸出?？梢曰谠黾又磷畲罅恐礦max的DC輸出軌電壓V.—ΚΑι來定義第三區(qū)域56。因此，在第三區(qū)域56中，以約12伏特的基本上恒定量值(例如，最大量值Vmax)來調節(jié)DC輸出軌電壓VOT EAtt。隨著電子部件18和/或軌功率部件20的負載要求增加通過第二區(qū)域54，功率軌調節(jié)器12增加輸出電流IOTT—.以滿足所需功率，直至功率軌調節(jié)器12的近似最大輸出功率(例如，600瓦特)。從較高DC源電壓生成DC輸出電壓的電源通常隨著較高DC源電壓與DC輸出電壓之間的差增加而不那么高效地操作。功率軌調節(jié)器12因此比典型功率軌調節(jié)器更高效地調節(jié)DC輸出軌電壓Vmjim和輸出電流IOT—mm具體地，在輕負載條件期間，功率軌調節(jié)器12在第一區(qū)域52中操作，因此以基本上恒定的最小量值Vmin生成DC輸出軌電壓Vtot Km。結果，電源16從圖2的示例中的約6伏特的源電壓生成DC電壓Vdc」至Vdc N，與適合于任何負載條件的較高電壓相反。因此，功率軌調節(jié)器12在與電子部件18和/或軌功率部件20相關聯(lián)的輕負載條件期間更加高效。另外，定義第二區(qū)域54的電流設定點是基于信號CURR_SET可編程的。因此，可以靈活地調整功率軌調節(jié)器12的操作以相對于電源16的效率增益平衡電子部件18和/或軌功率部件20的傳導損耗。另外，可以將功率軌調節(jié)器12配置成在多于或少于僅三個區(qū)域中調節(jié)DC輸出軌電壓和輸出電流1tit ka1P作為示例，可以將功率軌調節(jié)器12配置成在區(qū)域的任何整體(integer)中調節(jié)DC輸出軌電壓VQUT—和輸出電流IQUT—Km，在第一區(qū)域中在最小電壓Vmax處且在最后區(qū)域中在最大電壓Vmax處調節(jié)DC輸出軌電壓Vtot Km。作為另一示例，可以將功率軌調節(jié)器12配置成在僅兩個區(qū)域中調節(jié)DC輸出軌電壓Vtot和輸出電流IcOT—RAIL，在弟一區(qū)域中在最小電壓Vmh處且在最后區(qū)域中在最大電壓Vmax處調節(jié)DC輸出軌電壓VOT—，輸出電流ITOT—的量值在兩個區(qū)域中相應地改變。此外，可以將功率軌調節(jié)器12配置成以步進式電壓增量調節(jié)DC輸出軌電壓Vottm，諸如以近似基本上恒定的電流，或者甚至包括輸出電流的負斜率。因此，可以將信號⑶RR_SET實現成在中間區(qū)域中設定多個電流設定點，因此允許功率軌調節(jié)器12的操作的進一步靈活性。此外，應理解的是區(qū)域52、54和56不限于將DC輸出軌電壓和輸出電流IOT—KAtt中的一個保持在恒定量值，但是可以替代地在每個區(qū)域中以可變量值來調節(jié)DC輸出軌電壓和輸出電流IOTT—兩者。因此，可以以多種方式來配置功率軌調節(jié)器12。雖然在本文中描述的是區(qū)域52、54和56跨越與功率軌調節(jié)器12相關聯(lián)的輸出功率的范圍，但應注意的是可以替代地基于輸出電流IOTT—Km與DC輸出軌電壓的關系且基于DC輸出軌電壓Vqutjjai1j在第一和最后區(qū)域52和56中基本上恒定而按照輸出電流1ut_eail的量值定義的那樣來考慮區(qū)域52、54和56。因此，如本文中所述，應理解的是區(qū)域52,54和56之間的邊界的定義可以基于輸出電流Iqutm的輸出功率或量值。圖3圖示出可以用來實現本文所述的系統(tǒng)和方法的計算機系統(tǒng)100的示例，諸如基于在計算機系統(tǒng)上運行的計算機可執(zhí)行指令。可以在一個或多個通用聯(lián)網計算機系統(tǒng)、嵌入式計算機系統(tǒng)、路由器、交換機、服務器設備、客戶端設備、各種中間設備/節(jié)點和/或獨立計算機系統(tǒng)上實現計算機系統(tǒng)100。另外，可以將計算機系統(tǒng)100實現為網絡分析器的一部分或運行計算機可執(zhí)行指令以執(zhí)行如本文所述的方法和功能的關聯(lián)設計工具。計算機系統(tǒng)100包括處理器102和系統(tǒng)存儲器104。系統(tǒng)總線106將包括系統(tǒng)存儲器104的各種系統(tǒng)部件耦合到處理器102。還可以利用雙微處理器及其他多處理器架構作為處理器102?？梢詫⑾到y(tǒng)總線106實現為若干類型的總線結構中的任何一個，包括存儲器總線或存儲器控制器、外圍總線以及使用多種總線架構中的任何一個的本地總線。系統(tǒng)存儲器104包括只讀存儲器(ROM) 108和隨機訪問存儲器(RAM) 110。基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS) 112可以駐留于ROM 108中，一般地包含幫助在計算機系統(tǒng)100內的元件之間傳送信息的基本例程，諸如重置或上電。計算機系統(tǒng)100可以包括硬盤驅動器114、磁盤驅動器116，例如以從移動盤118讀取或向其寫入、以及光盤驅動器120，例如以便讀?、?ROM或DVD盤122或從其他光學介質讀取或向其寫入。硬盤驅動器114、磁盤驅動器116以及光盤驅動器120分別通過硬盤驅動接口 124、磁盤驅動接口 126以及光驅動接口 134連接到系統(tǒng)總線106。驅動及它們的關聯(lián)計算機可讀介質提供數據、數據結構以及用于計算機系統(tǒng)100的計算機可執(zhí)行指令的非易失性存儲。雖然以上計算機可讀介質的描述提及硬盤，但還可以使用可移動磁盤和CD、計算機可讀取的其他類型的介質。例如，還可以將用于實現本文所述的系統(tǒng)和方法的計算機可執(zhí)行指令存儲在磁帶盒、閃存卡、數字視頻盤等中。還可以將多個程序模塊存儲在驅動器中的一個或多個中以及RAM 110中，包括操作系統(tǒng)130、一個或多個應用程序132、其他程序模塊134以及程序數據136。用戶可以通過諸如鍵盤、指示設備(例如，鼠標)的用戶輸入設備140來向計算機系統(tǒng)100中輸入命令和信息。其他輸入設備可以包括麥克風、操縱桿、游戲板、掃描儀、觸摸屏等。這些及其他輸入設備常常通過被耦合到系統(tǒng)總線106的相應接口或總線142被連接到處理器102?？梢蕴娲赜芍T如并行端口、串行端口或通用串行總線(USB)的其他接口將此類輸入設備連接到系統(tǒng)總線106。還可以經由接口或適配器146將諸如視覺顯示設備或打印機的一個或多個輸出設備144連接到系統(tǒng)總線106。計算機系統(tǒng)100可以使用到一個或多個遠程計算機150的邏輯連接148在聯(lián)網環(huán)境中進行操作。遠程計算機148可以是工作站、計算機系統(tǒng)、路由器、對等設備或其他公共網絡節(jié)點，并且通常包括相對于計算機系統(tǒng)100所描述的許多或所有元件。邏輯連接148可以包括局域網(LAN)和廣域網(WAN)。當在LAN聯(lián)網環(huán)境中使用時，可以通過網絡接口 152將計算機系統(tǒng)100連接到本地網絡。當在WAN聯(lián)網環(huán)境中使用時，計算機系統(tǒng)100可以包括調制解調器(未示出)，或者可以經由LAN連接到通信服務器。在聯(lián)網環(huán)境中，可以將相對于計算機系統(tǒng)100描述的應用程序132和程序數據136或其部分存儲在遠程計算機150的存儲器154中。通過另一示例，計算機系統(tǒng)100包括功率調節(jié)器系統(tǒng)156。可以基本上與圖1的示例中的功率調節(jié)器系統(tǒng)10類似地配置功率調節(jié)器系統(tǒng)156。具體地，功率調節(jié)器系統(tǒng)156可以包括功率軌調節(jié)器，諸如圖1的示例中的功率軌調節(jié)器12，其可以從由AC電壓源158產生的AC電壓生成DC輸出軌電壓。功率軌調節(jié)器可以諸如基于與計算機系統(tǒng)100中的其他電子部件相關聯(lián)的負載要求改變DC輸出軌電壓和關聯(lián)輸出電流的量值。作為不例，功率軌調節(jié)器可以在諸如在圖2的示例中表示的每個跨越功率軌調節(jié)器的輸出功率的范圍的多個區(qū)域中調節(jié)DC輸出軌電壓和關聯(lián)輸出電流。因此，生成對計算機系統(tǒng)100中的其他電子部件供電的DC電壓的附加電源可以諸如在輕負載條件期間更高效地操作。鑒于上文所述的前述結構和功能特征，參考圖4將更好地理解到示例方法。雖然，出于說明簡單的目的，示出了圖4的方法并將該方法描述為串行地執(zhí)行，但應理解和認識到的是本發(fā)明不受所示順序的限制，因為某些實施例在其他實施例中可以按照與本文所示和所描述的不同的順序和/或同時地發(fā)生。圖4圖示出用于提供功率的方法150的示例實施例。在152處，將AC電壓轉換成DC軌電壓。在154處，將DC軌電壓轉換成每個對至少一個電子部件供電的至少一個DC負載電壓。在156處,基于與至少一個電子部件相關聯(lián)的負載要求通過輸出功率的第一范圍在最小電壓量值處且通過輸出功率的第二范圍在最大電壓量值處調節(jié)DC軌電壓的量值。在158處,基于與至少一個電子部件相關聯(lián)的負載要求通過輸出功率的第一范圍且通過輸出功率的第二范圍來調整與DC軌電壓相關聯(lián)的輸出電流的量值。上文所述的是本發(fā)明的示例。出于描述本發(fā)明的目的描述部件或方法的每個可設想組合當然是不可能的，但是本領域的技術人員將認識到的是本發(fā)明的許多其他組合和排列是可能的。因此，本發(fā)明意圖涵蓋落在包括所附權利要求書的本申請的范圍內的所有此類變更、修改以及變型。
權利要求
1.一種功率調節(jié)器系統(tǒng)(10)，包括: 至少一個電源(16)，其被配置成將DC軌電壓轉換成DC負載電壓，DC負載電壓小于DC軌電壓且被提供為對至少一個電子部件供電；以及 功率軌調節(jié)器(12)，其被配置成基于輸入電壓而生成DC軌電壓并調節(jié)DC軌電壓的量值以在最小電壓量值與最大電壓量值之間變化，并調節(jié)輸出電流的可變量值，DC軌電壓和輸出電流是基于與至少一個電子部件(18)相關聯(lián)的負載要求調節(jié)的。
2.權利要求1的系統(tǒng)(10)，其中，所述功率軌調節(jié)器(12)被配置成在跨輸出功率的的范圍的N個區(qū)域中調節(jié)DC軌電壓和輸出電流，其中N是大于一的整數，區(qū)域被定義為在具有輸出電流的可變量值的DC軌電壓的基本上恒定量值與具DC軌電壓的可變量值的輸出電流的基本上恒定量值之間交替。
3.權利要求2的系統(tǒng)(10)，其中，N個區(qū)域中的第一個被定義為在從零至第一功率量值的輸出功率范圍處具有近似等于最小電壓量值的基本上恒定量值的DC軌電壓，并且其中，N個區(qū)域中的最后一個被定義為在從第二功率量值至最大功率量值的輸出功率范圍處具有近似等于最大電壓量值的基本上恒定量值的DC軌電壓。
4.權利要求3的系統(tǒng)(10)，其中，第一和第二功率量值的每個是可編程的。
5.權利要求1、2、3或4的系統(tǒng)(10)，其中，最小和最大電壓量值的每個是可編程的。
6.權利要求1、2、3或4的系統(tǒng)(10)，還包括被從DC軌電壓直接供電的至少一個附加電子部件(20)。
7.一種包括權利要求1、2、3或4的功率調節(jié)器系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)(100)。
8.一種用于提供功率的方法(150)，所述方法包括: 將AC電壓轉換成DC軌電壓(152); 將DC軌電壓轉換成每個對至少一個電子部件(154)供電的至少一個DC負載電壓； 基于與至少一個電子部件(156)相關聯(lián)的負載要求通過輸出功率的第一范圍在最小電壓量值處且通過輸出功率的第二范圍在最大電壓量值處調節(jié)DC軌電壓的量值；以及 基于與至少一個電子部件(158)相關聯(lián)的負載要求通過輸出功率的第一范圍且通過輸出功率的第二范圍來調整與DC軌電壓相關聯(lián)的輸出電流的量值。
9.權利要求8的方法(150)，還包括通過在輸出功率的第一范圍與輸出功率的第二范圍之間的輸出功率的第三范圍保持輸出電流的量值基本上恒定。
10.權利要求9的方法(150)，還包括基于與至少一個電子部件相關聯(lián)的傳導損耗來在輸出功率的第三范圍中設置輸出電流的基本上恒定的量值。
11.權利要求8、9或10的方法(150)，還包括通過在輸出功率的第一范圍與輸出功率的第二范圍之間的輸出功率的第三范圍保持DC軌電壓的量值基本上恒定。
12.權利要求8、9或10的方法(150)，還包括對最小電壓量值和最大電壓量值進行編程。
13.一種功率調節(jié)器系統(tǒng)(10)，包括: 至少一個電源(16)，每個被配置成將DC軌電壓轉換成DC負載電壓，DC負載電壓小于DC軌電壓且被提供為對至少一個電子部件供電；以及 功率軌調節(jié)器(12)，其被配置 成基于AC電壓(14)生成DC軌電壓，并通過跨輸出功率的的范圍的N個區(qū)域調節(jié)DC軌電壓和輸出電流的量值，其中，N是大于一的整數，使得DC軌電壓和輸出電流中的一個基于與至少一個電子部件(18)相關聯(lián)的負載要求在N個區(qū)域中的每一個中交替地基本上恒定。
14.權利要求13的系統(tǒng)(10)，其中，功率軌調節(jié)器(10)被配置成使DC軌電壓在N個區(qū)域中的第一個中的可編程最小電壓量值與N個區(qū)域中的最后一個中的可編程最大電壓量值之間變化。
15.權利要求13或14的系統(tǒng)(10)，其中，輸出電流在N個區(qū)域中的至少一個中具有基本上恒定的量值，基本上恒定的量值是基于與至少一個電子部件(20)相關聯(lián)的傳導損耗設定的 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種功率調節(jié)器系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，提供了功率調節(jié)器系統(tǒng)(10)且該功率調節(jié)器系統(tǒng)(10)包括每個被配置成將DC軌電壓轉換成DC負載電壓的至少一個電源(16)。DC負載電壓可以小于DC軌電壓且可以被提供用于對至少一個電子部件供電。系統(tǒng)(10)還包括被配置成基于輸入電壓來生成DC軌電壓并調節(jié)DC軌電壓的量值以在最小電壓量值與最大電壓量值之間變化且調節(jié)輸出電流的可變量值的功率軌調節(jié)器(12)?？梢曰谂c至少一個電子部件(18)相關聯(lián)的負載要求來調節(jié)DC軌電壓和輸出電流。
文檔編號G06F1/26GK103097983SQ201080069076
公開日2013年5月8日 申請日期2010年9月13日 優(yōu)先權日2010年9月13日
發(fā)明者D.漢弗萊, M.A.貝馬特 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責任合伙企業(yè)