TW201430543A

TW201430543A - 保護裝置及其保護方法與電子系統

Info

Publication number: TW201430543A
Application number: TW102103804A
Authority: TW
Inventors: Chien-Liang Chen; Chien-Fu Liao
Original assignee: Wistron Corp
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2014-08-01
Also published as: US20140215203A1; CN103972876A

Abstract

一種保護裝置，用於一電子系統中，該保護裝置包含有一偵測模組，耦接於該電子系統中一電源供應裝置與一運算裝置之間，用來偵測該電源供應裝置供應至該運算裝置的一供應電流的電流值，以產生一電流指示訊號；一判斷模組，耦接於該偵測模組，用來根據該電流指示訊號及至少一電流閥值，產生一控制訊號；以及一效能調整模組，耦接於該判斷模組及該運算裝置，用來根據該控制訊號調整該運算裝置的效能。

Description

保護裝置及其保護方法與電子系統

本發明係指一種保護裝置及其保護方法與電子系統，尤指一種能夠根據電子系統中供應電流的電流值調整電子系統效能的保護裝置及其保護方法與電子系統。

隨著電機電子技術的進步，許多電子裝置的體積重量都大幅縮減至能隨身攜帶的程度。像是手機、個人隨身助理器(PDA，personal digital assistant)、數位相機、隨身影音播放裝置(像是隨身聽)以及筆記型電腦、平板電腦(tablet)等等電子裝置，都已為社會大眾所普遍運用。為了攜帶方便，這些可攜式電子裝置多半需以電池等儲電元件來供應電力。

此外，可攜式電子裝置的功能日趨複雜，除了必要的功能(例如：行動通訊裝置可為通話功能、筆記型電腦可為文書處理功能、電子書可為閱讀功能等)之外，更具有遊戲功能、多媒體播放功能、導航功能等從屬的功能。進一步地，隨著可攜式電子裝置的硬體規格上升(例如：中央處理器核心數目的增加、中央處理器運作頻率的提昇)，當可攜式電子裝置運作於高效能狀態時(如執行多種不同功能時或執行複雜運算程序時)，可攜式電子裝置消耗的功率也大幅增加。在此狀況下，隨身電子裝置的電池需要提供大量的電流，以維持可攜式電子裝置正常工作。然而，當電池提供的電流長時間超過特定電流量時，電池的使用壽命(如可充電次數、最大電量)將會漸漸減少，進而產生需要更換電池或者電池需要頻繁充電等問題。

因此，本發明提出一種保護裝置及其保護方法與電子系統，用來根據電子系統中總消耗電流的電流值，調整電子系統的效能，以避免電池的使用壽命大幅降低。

本發明揭露一種保護裝置，用於一電子系統中。該保護裝置包含有一偵測模組，耦接於該電子系統中一電源供應裝置與一運算裝置之間，用來偵測該電源供應裝置供應至該運算裝置的一供應電流的電流值，以產生一電流指示訊號；一判斷模組，耦接於該偵測模組，用來根據該電流指示訊號及至少一電流閥值，產生一控制訊號；以及一效能調整模組，耦接於該判斷模組及該運算裝置，用來根據該控制訊號調整該運算裝置的效能。

本發明另揭露一種電子系統，包含有一運算裝置；一電源供應裝置，用來提供一供應電流至該運算裝置；以及一保護裝置，包含有一偵測模組，耦接於該運算裝置與該電源供應裝置之間，用來偵測該供應電流的電流值，以產生一電流指示訊號；一判斷模組，耦接於該偵測模組，用來根據該電流指示訊號及至少一電流閥值，產生一控制訊號；以及一效能調整模組，耦接於該判斷模組及該運算裝置，用來根據該控制訊號調整該運算裝置的效能。

本發明另揭露一種保護方法，用於一電子裝置中。該保護方法包含有偵測該電子裝置中一電源供應裝置提供至該電子裝置中一運算裝置之一供應電流的電流值；以及根據該供應電流的電流值及至少一電流閥值，調整該運算裝置的效能。

10‧‧‧電子系統

100‧‧‧運算裝置

102‧‧‧電源供應裝置

104‧‧‧保護裝置

106‧‧‧偵測模組

108‧‧‧判斷模組

110‧‧‧效能調整模組

60‧‧‧保護方法

600~612‧‧‧步驟

CTH‧‧‧電流閥值

CI‧‧‧電流指示訊號

CON‧‧‧控制訊號

COM‧‧‧比較單元

Q1~Q3‧‧‧增益單元

R1、R2‧‧‧分壓電阻

RS‧‧‧感應電阻

SC‧‧‧供應電流

T1~T6‧‧‧時間點

VGU‧‧‧電壓產生單元

VTH‧‧‧電壓閥值

VTH_H‧‧‧高電壓閥值

VTH_L‧‧‧低電壓閥值

第1圖為本發明實施例一電子系統的示意圖。

第2圖為第1圖所示之電子系統一實施方式的示意圖。

第3圖為第2圖所示之電子系統運作時相關訊號的示意圖。

第4圖為第1圖所示之電子系統另一實施方式的示意圖。

第5圖為第4圖所示之電子系統運作時相關訊號的示意圖。

第6圖為本發明實施例一保護方法的流程圖。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一電子系統10的示意圖。電子系統10可為手機、個人隨身助理器(personal digital assistant，PDA)、數位相機、隨身影音播放裝置、筆記型電腦、平板電腦等可攜式電子裝置，但不限於此。如第1圖所示，電子系統10包含有一運算裝置100、一電源供應裝置102以及一保護裝置104。運算裝置100可為中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)或電子系統10中其他運算元件。電源供應裝置102可為電池等儲電元件，其用來提供一供應電流SC至運算裝置100。保護裝置104耦接於運算裝置100與電源供應裝置102之間，用來於供應電流SC超過一電流閥值CTH時，降低運算裝置100的效能，以避免電源供應裝置102因輸出過大電流而降低本身的使用壽命。簡單來說，保護裝置104係根據電源供應裝置102提供至運算裝置100之供應電流SC，調整運算裝置100的效能，從而避免供應電流SC過大而降低電源供應裝置102的使用壽命。

詳細而言，保護裝置104包含有一偵測模組106、一判斷模組108以及一效能調整模組110。偵測模組106耦接於運算裝置100與電源供應裝置102之間，用來偵測電源供應裝置102產生的供應電流SC的電流值，以產生一電流指示訊號CI。判斷模組108耦接於偵測模組106，用來根據電流指示訊號CI，產生一控制訊號CON。效能調整模組110(例如：一微處理器或一通用型輸入輸出(General Purpose Input/Output，GPIO))耦接於運算裝置100與判斷模組108之間，用來根據控制訊號 CON，調整運算裝置100的效能。當判斷模組108透過電流指示訊號CI得知電源供應裝置102提供的供應電流SC的電流值高過一電流閥值CTH時，判斷模組108產生適當之控制訊號CON，以透過效能調整模組100使運算裝置100進入一保護模式。當運算裝置100進入保護模式時，運算裝置100的效能將會逐漸降低，進而逐漸減少電源供應裝置102提供至運算裝置100的供應電流SC。舉例來說，若運算裝置100為一多核心中央處理器，當運算裝置100進入保護模式時，運算裝置100可透過降低運作的核心數或是降低運作頻率來降低本身的效能。接下來，當判斷模組108透過電流指示訊號CI得知電源供應裝置102提供的供應電流SC的電流值下降至低於電流閥值CTH時，判斷模組108產生適當之控制訊號CON，以使運算模組100離開保護模式。據此，保護裝置104可根據電源供應裝置102提供至運算裝置100之供應電流SC，調整運算裝置100的效能，從而避免供應電流SC過大而降低電源供應裝置102的使用壽命。

根據不同應用，保護裝置104可以各式各樣的方式實現。舉例來說，請參考第2圖，第2圖為第1圖所示的電子裝置10的一實施方式的示意圖。如第2圖所示，保護裝置104中的偵測模組106包含有感應電阻RS以及增益單元Q1。判斷模組108包含有電壓產生單元VGU以及比較單元COM。於運算裝置100運作時，電源供應裝置102提供的供應電流SC會流經感應電阻RS，進而在感應電阻RS的兩端產生與供應電流SC的電流值成正比的電壓VRS。為了最小化消耗於感應電阻RS上的功率，感應電阻RS的電阻值不可過大。因此，電壓VRS需透過增益單元Q1放大後(如放大50倍)，才可作為指示供應電流SC的電流值的電流指示訊號CI。電壓產生單元VGU包含有分壓電阻R1、R2，用來產生對應於電流閥值CTH的一電壓閥值VTH。比較單元COM係以一增益單元Q2所實現。增益單元Q2的兩輸入端分別耦接於電流指示訊號 CI以及電壓閥值VTH，以根據電流指示訊號CI與電壓閥值VTH間的大小關係，輸出控制訊號CON。當供應電流SC的電流值過大時，電流指示訊號CI會大於電壓閥值VTH。此時，增益單元Q2輸出指示供應電流SC的電流值過高的控制訊號CON，以使效能調整模組110調整運算裝置100進入保護模式。而當供應電流SC的電流值恢復正常時，電流指示訊號CI會低於電壓閥值VTH。此時，增益單元Q2輸出指示供應電流SC的電流值正常的控制訊號CON，以使效能調整模組110調整運算裝置100離開保護模式。換句話說，比較單元COM可透過比較電流指示訊號CI與電壓閥值VTH，產生適當的控制訊號CON，以指示效能調整模組110控制運算裝置100是否進入保護模式。

請參考第3圖，第3圖為第2圖所示的電子系統10運作時相關訊號的示意圖。如第3圖所示，當供應電流SC的電流值隨著運算裝置100的效能而逐漸升高時，電流指示訊號CI亦漸漸增加。在一時間點T1，電流指示訊號CI超越對應於電流閥值CTH的電壓閥值VTH，控制訊號CON切換為高邏輯訊號。此時，效能調整模組110控制運算裝置100開啟保護模式，進而降低供應電流SC的電流值。在一時間點T2，電流指示訊號CI下降至低於電流閥值VTH，控制訊號CON切換為低邏輯訊號。效能調整模組110控制運算裝置100關閉保護模式，從而使運算模組100保持目前功率。

值得注意的是，本發明的主要精神在於透過偵測電源供應裝置提供至運算裝置的供應電流的電流值，調整運算裝置的效能(即功率消耗)，以於供應電流的電流值過大時，降低運算裝置的效能，從而避免傷害電源供應裝置的使用壽命。根據不同應用，本領域具通常知識者應可據以實施合適的改變及更動。舉例來說，請參考第4圖，第4圖為第1圖所示的電子系統10另一實施方式的示意圖。第4圖所示的電子系統10類似於第2圖所示的電子系統10，因此功能相同的訊號與元件以相同的符號表示。與第2圖所示的電子系統10不同的是，比較單元COM係以一類似於史密斯觸發器的增益單元Q3實現。增益單元Q3會根據電壓閥值VTH，產生一高電壓閥值VTH_H與一低電壓閥值VTH_L。當供應電流SC的電流值過大而使電流指示訊號CI大於高電壓閥值VTH_H時，增益單元Q3輸出指示供應電流SC的電流值過高的控制訊號CON，以使效能調整模組110控制運算裝置100進入保護模式。另一方面，當供應電流SC的電流值恢復正常而使電流指示訊號CI低於電壓閥值VTH_L時，增益單元Q3輸出指示供應電流SC的電流值正常的控制訊號CON，以使效能調整模組110控制運算裝置100離開保護模式。據此，第4圖所示的電子系統10可避免因電流指示訊號CI上的雜訊，而錯誤判斷供應電流SC的電流值是否超過電流閥值CTH。

請參考第5圖，第5圖為第4圖所示之電子系統10運作時相關訊號的示意圖。如第5圖所示，當供應電流SC的電流值隨著運算裝置100的效能而逐漸升高時，電流指示訊號CI亦漸漸增加。在一時間點T1，電流指示訊號CI超越對應於電流閥值CTH的高電壓閥值VTH_H，控制訊號CON切換為高邏輯訊號。此時，效能調整模組110控制運算裝置100開啟保護模式，進而降低供應電流SC的電流值。雖然電流指示訊號CI於一時間點T2下降至低於高電壓閥值VTH_H，控制訊號CON不作切換。接下來，電流指示訊號CI持續下降直至一時間點T3。在時間點T3，電流指示訊號CI小於低電壓閥值VTH_L，控制訊號CON切換為低邏輯訊號，效能調整模組110控制運算裝置100關閉保護模式，其餘以此類推。據此，當電流指示訊號CI因雜訊而在高電壓閥值VTH_H與低電壓閥值VTH_L間跳動時，控制訊號CON不會隨之跳動，從而避免雜訊影響第4圖所示之電子系統10之運作。

關於電子系統10根據供應電流SC的電流值調整運算裝置100效能的方式，可進一步歸納出一保護方法60。請參考第6圖，需注意的是，若是有實質上相同的結果，則保護方法60並不以第6圖所示流程圖的順序為限。保護方法60可用於一電子系統，且包含有：

步驟600：開始。

步驟602：電子系統中一運算裝置開始運作，且一電源供應裝置開始提供一供應電流至運算裝置。

步驟604：偵測供應電流的電流值。

步驟606：判斷供應電流的電流值是否大於一電流閥值。若供應電流的電流值大於電流閥值執行步驟608；反之，執行步驟602。

步驟608：降低運算裝置之效能。

步驟610：判斷供應電流的電流值是否小於電流閥值。若供應電流的電流值小於電流閥值執行步驟612；反之，執行步驟608。

步驟612：停止降低運算裝置之效能。

據此，保護方法60可根據電子系統中供應電流的電流值，調整運算裝置之效能，以避免供應電流的電流值過大而傷害電子系統中電源供應裝置的使用壽命。根據不同應用，本領域具通常知識者應可據以實施適當的修改與更動。舉例來說，步驟606與步驟610的電流閥值可為不同，以避免雜訊干擾判斷供應電流電流值的準確性。

綜上所述，上述實施例提出的保護裝置及其保護方法與電子系統能夠根據供應電流的電流值，調整運算裝置的效能，從而防止電源供應裝置的使用壽命因供應電流的電流值過大而大幅衰減。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。