專利名稱：用于輸送功率的系統(tǒng)和方法
用于輸送功率的系統(tǒng)和方法
背景技術：
電子設備通常被設計成不超過某些功率水平。例如，開關電源可以被設計成在任何一個60秒的周期內將用戶可用電氣輸出或“軌”(rail)限制為小于240伏-安培(VA)。 為了執(zhí)行該功能，許多電子設備包括過流保護機制，其中如果功率超過指定功率水平，則該過流保護機制促使電氣輸出被立即去激活。然而，許多電子設備會導致瞬時的峰值功率，從而短時段內出現(xiàn)尖峰信號。例如， 游戲計算機的圖形卡會經歷圖形處理的短突發(fā)，其導致圖形卡在短時間內抽取大量的功率。典型地，即使短時間內超過指定功率水平也將觸發(fā)過流保護，從而關閉單元。因此，為了避免從任何一個軌抽取太多的功率，電子設備可以包括若干高功率軌，以便能夠在軌之間分布功耗。


在下面的詳細描述中并參考附圖來描述某些示例性實施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的具有電源單元的計算設備的局部剖視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的圖1所示的電源單元的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的圖1所示的電源單元的更詳細的框圖；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的電源單元的操作的時序圖；以及圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的輸送功率的方法的處理流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明的示例性實施例涉及用于調節(jié)計算機系統(tǒng)中的功率軌的輸出功率的系統(tǒng)和方法。而且，示例性實施例提供一種具有功率調節(jié)器的電源單元(PSU)，該功率調節(jié)器避免PSU的電氣輸出在大于指定的時間長度內超過指定的功率邊界，例如60秒內240VA。如果輸出的功率水平超過指定的功率邊界，則定時器開始跟蹤時間。如果在定時器達到指定時間長度之前輸出的功率水平下降至低于指定的功率邊界，則定時器復位，并且輸出功率沒有被中斷。然而，如果輸出的功率水平保持高于指定的功率邊界足夠長時間使得定時器達到指定的時間長度，則功率調節(jié)器關閉電氣輸出。這樣，功率調節(jié)器就可以使得PSU的電氣輸出能夠在短時間內超過指定的功率邊界，而不需促使電氣輸出的中斷。因此，PSU可以提供大于功率邊界的每軌瞬時峰值功率，而不必觸發(fā)關閉。通過增加每個軌可用的瞬時峰值功率，PSU可以包括更少的高壓軌，從而降低單元的成本。圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的具有PSU 102的計算機100的局部剖視圖。在本發(fā)明的示例性實施例中，計算機100可以是臺式計算機，其可以被用于例如PC游戲。PSU 102可以通過輸入104電耦合到交流(AC)電源，并可以生成施加給一個或多個軌106的直流(DC)電壓，該一個或多個軌106向計算機100的各種部件供電。例如，PSU 102可以包括提供近似3. 3V輸出電壓的一個軌106、提供近似5. OV輸出電壓的一個軌以及提供近似 12. OV輸出電壓的一個或多個軌。在本發(fā)明的示例性實施例中，PSU 102可以包括位于這些
4電壓軌的一個或多個軌上的單個高功率軌，從而降低PSU 102的成本。功率軌106可以路由到計算機100的各種部件，例如處理器、顯示器、存儲設備、圖形卡、I/O卡等。圖2是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的圖1所示的PSU的框圖。PSU 102可以包括電源200、傳感器202和功率調節(jié)器204。電源200從AC輸入104接收輸入功率，并輸送DC 功率給一個或多個軌106，如參照圖1討論的那樣。在示例性實施例中，電源200可以是線性或開關模式的電源，并且可以包括一個或多個變壓器、開關、整流器、固態(tài)開關等。傳感器 202可以檢測輸出軌106的電氣特性，例如電流。傳感器202可以包括電流感測電阻器、霍爾效應電流傳感器等。由傳感器202生成的信號可以被發(fā)送給功率調節(jié)器204，功率調節(jié)器204則可以至少部分地基于由傳感器202提供的測量值來中斷沿著一個或多個功率軌106輸送的功率。 因此，功率調節(jié)器204可以包括被配置成執(zhí)行功率調節(jié)器的各種可操作方面的各種電路和控制邏輯，例如比較器、運算放大器、定時器、計數(shù)器、處理器、離散電子器件、邏輯門、鎖存器、計算機存儲器等。在本發(fā)明的示例性實施例中，功率調節(jié)器204可以將傳感器202的輸出信號轉換成與正在通過軌輸送的功率相對應的參考值?？梢詾槊總€軌106生成單獨的參考值。該參考值可以被轉換成數(shù)字信號并被發(fā)送給處理器。功率調節(jié)器204之后可以將該參考值與對應于指定功率邊界的閾值進行比較。如果該參考值大于或等于閾值，則功率調節(jié)器204可以開始生成時間參考，該時間參考被定義為自參考值越過閾值開始的時間長度。隨后，如果該時間參考滿足或超過指定時間閾值，則功率調節(jié)器204就可以生成用于中斷一個或多個軌106上的功率輸送的功率調節(jié)事件。在本發(fā)明的示例性實施例中，功率閾值和時間閾值可以由所附設的設備的功率處理能力所確定。在其他示例性實施例中，功率相關的閾值和時間閾值可以對應于在工業(yè)標準中指定的功率邊界和時間邊界。例如，在一些示例性實施例中，功率相關的閾值可以對應于近似240VA的功率，而時間閾值可以為近似60秒或更少。另外，本發(fā)明的示例性實施例可以包括用于中斷輸出軌106上的功率輸送的各種技術。在一些示例性實施例中，功率調節(jié)事件可以包括關斷給所有輸出軌106的功率。在其他示例性實施例中，功率調節(jié)事件可以包括僅關斷給觸發(fā)了功率調節(jié)事件的軌106的功率。圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的PSU的更詳細的框圖。在示例性實施例中，電源 200可以包括一個或多個變壓器300和一個或多個電壓調節(jié)器302。電源200可以耦合到任何適當?shù)腁C電源304，例如120V、單相AC或三相AC。變壓器300將由AC電源304所提供的電壓電平降至適用于電壓調節(jié)器302的電壓電平。電壓調節(jié)器302將來自變壓器300 的AC功率轉換成被施加到每個功率軌106的期望DC電壓。電壓調節(jié)器302可以包括任何適當種類的電壓調節(jié)器，例如線性電壓調節(jié)器、開關模式調節(jié)器、可控硅整流器(SCR)調節(jié)器等。另外，電壓調節(jié)器可以包括用于平滑直流(DC)輸出的各種功率調節(jié)電路，例如電容器和電感器。在本發(fā)明的示例性實施例中，對應于軌106的輸出功率的參考值可以由電流感測電阻器306生成。在電壓調節(jié)器302的輸出處，電流感測電阻器306可以與功率軌106串聯(lián)布置。引線308可以耦合到電阻器106的每一側，以向功率調節(jié)器204提供在電阻器306兩端生成的電壓。電阻器306可以包括任何適當種類的電阻器，例如繞線式、金屬膜式等。 在一些示例性實施例中，電阻器306可以是從電壓調節(jié)器302導出的導體的一部分，而非分離的電阻器。例如，可以通過將引線308耦合在沿著包括在電壓調節(jié)器302中的印刷電路板(PCB)上的導體的一部分的兩點處來提供電阻器306。電阻器306的電阻可以位于小于一毫歐姆至大約100毫歐姆的范圍內。由電阻器306生成的電壓與電阻和電流成正比，因此與經由軌106輸送的功率成正比。因此，在該情況中，參考值可以是與由軌106輸送的功率相對應的參考電壓。因此，閾值可以是與指定功率邊界相對應的閾值電壓。在本發(fā)明的示例性實施例中，功率調節(jié)器204可以包括放大器310、模數(shù)轉換器 (ADC) 312、處理器314、時鐘316、存儲器318和鎖存器320。功率調節(jié)器204從每個電阻器 306接收參考值，并將參考值與閾值電壓進行比較。將意識到，由電阻器306生成的電壓可以和幾毫伏一樣小。因此，由電阻器306生成的電壓可以由放大器310放大，以將電壓增大至適用于ADC 312的電平。放大器310的輸出可以耦合到ADC 312的輸入，ADC 312將放大后的電壓轉換成適用于處理器314的數(shù)字信號。因此，由處理器314接收到的參考電壓可以等于電阻器306兩端生成的電壓乘以放大器310的增益。因此，放大器310的增益還可以包括在閾值電壓的計算中。在本發(fā)明的示例性實施例中，閾值電壓可以根據(jù)下面的公式計算

權利要求
1.一種輸送功率的方法，包括 向負載提供電流；生成與提供給所述負載的功率相對應的參考值；如果所述參考值大于或等于與功率邊界相對應的閾值，則生成時間參考；以及如果所述時間參考超過時間邊界，則發(fā)起功率調節(jié)事件。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，生成參考值包括感測提供給所述負載的所述電流。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，感測所述電流包括感測電路板上與所述負載串聯(lián)布置的跡線兩端生成的電壓。
4.根據(jù)前述任一權利要求所述的方法，其中，發(fā)起所述功率調節(jié)事件包括關斷所述電流。
5.根據(jù)前述任一權利要求所述的方法，包括如果所述參考值下降至低于所述閾值， 則停止所述時間參考。
6.一種電源單元，包括電源，被配置成向負載提供電流； 傳感器，被配置成感測提供給所述負載的所述電流；以及功率調節(jié)器，被配置成接收所述傳感器的輸出并基于所述傳感器的輸出來生成與提供給所述負載的功率相對應的參考值，所述功率調節(jié)器被配置成如果在指定時間長度內所述參考值大于或等于閾值則發(fā)起功率調節(jié)事件。
7.根據(jù)權利要求6所述的電源單元，其中，所述傳感器包括與所述負載串聯(lián)布置的電流感測電阻器。
8.根據(jù)權利要求7所述的電源單元，其中，所述電流感測電阻器包括向所述負載提供所述電流的導體的一部分。
9.根據(jù)權利要求6、7或8中任一項權利要求所述的電源單元，其中，所述功率調節(jié)器包括被配置成測量所述參考值大于或等于所述閾值的時間長度的處理器。
10.根據(jù)權利要求6至9中任一項權利要求所述的電源單元，其中，所述閾值與近似 240伏-安培的功率相對應，并且所述指定時間長度為近似60秒。
11.一種計算機系統(tǒng)，包括電源，被配置成通過軌為計算設備供電；傳感器，其布置在所述軌附近并被配置成感測提供給所述計算設備的電流；以及功率調節(jié)器，被配置成接收所述傳感器的輸出并基于所述傳感器的輸出來生成與提供給所述計算設備的功率相對應的參考值，其中所述功率調節(jié)器被配置成如果在指定時間長度內所述參考值大于或等于閾值功率則降低提供給所述計算設備的所述功率。
12.根據(jù)權利要求11所述的計算機系統(tǒng)，其中，所述傳感器包括與所述負載串聯(lián)布置的電流感測電阻器。
13.根據(jù)權利要求12所述的計算機系統(tǒng)，其中，所述電流感測電阻器包括布置在電路板上用于向所述軌供電的導體的一部分。
14.根據(jù)權利要求11、12或13中任一項權利要求所述的計算機系統(tǒng)，其中，所述功率調節(jié)器包括被配置成測量所述參考值大于或等于所述閾值的時間長度的控制電路。
15.根據(jù)權利要求11至14中任一項權利要求所述的計算機系統(tǒng)，其中，所述閾值功率為近似240伏-安培，并且所述指定時間長度為近似60秒。
全文摘要
本發(fā)明的示例性實施例提供一種用于輸送功率的系統(tǒng)和方法。示例性方法包括向負載提供電流并生成與提供給負載的功率相對應的參考值。該示例性方法還包括如果參考值大于或等于與功率邊界相對應的閾值，則生成時間參考。如果時間參考達到時間邊界，則發(fā)起功率調節(jié)事件。
文檔編號H02J3/32GK102460889SQ200980160606
公開日2012年5月16日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權日2009年6月25日
發(fā)明者M·C·麥卡洛, R·戈尊 申請人:惠普開發(fā)有限公司