專利名稱：主板電源管理方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種電源管理系統(tǒng)，特別是用于電腦主板的電源管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
主板是電腦里最重要的組件的一，是電腦系統(tǒng)運(yùn)作的核心，電腦運(yùn)作所需
的中央處理器(CPU)、 CPU風(fēng)扇、芯片組、基本輸入輸出系統(tǒng)(BIOS)、存儲(chǔ) 器以及介面卡擴(kuò)充插槽等均設(shè)置在主板上。
當(dāng)中央處理器要進(jìn)行某項(xiàng)工作時(shí)，先將資料暫存在存儲(chǔ)器中，因此存儲(chǔ)器 的容量越大，電腦能同時(shí)進(jìn)行的工作越多、速度更快。而介面卡是主機(jī)和周邊 設(shè)備(如屏幕)溝通的橋梁，主板上可以插入各種不同功能的介面卡，增加電 腦的效能，如聲卡、網(wǎng)卡、3D游戲加速卡等等。而顯卡是電腦必備的介面卡， 沒有顯卡屏幕上就看不到任何畫面了。沒有聲卡，電腦里的歌曲或聲音檔，只 能靠單薄的主機(jī)音效零件發(fā)聲。
以上所述的這些裝置運(yùn)作時(shí)，均需要依靠電源供應(yīng)其工作時(shí)所需的電力。 主板的供電模組除了內(nèi)建在主板外，也有采取插卡式設(shè)計(jì)。供電模組內(nèi)建在主 板時(shí)的阻抗最小，不需要介面插槽的轉(zhuǎn)換，因此信號(hào)能迅速傳輸也不容易衰減。 而插卡式的優(yōu)點(diǎn)是供電模組損壞時(shí)可以更換。目前一般的主板大多采取內(nèi)建方 式。
面臨中央處理器高頻率、高負(fù)載的情況下，提供主板更穩(wěn)定的電源，采用 多相PWM供電模組，可在高頻率、高負(fù)載的情況下提供持續(xù)穩(wěn)定的電源而不會(huì) 出現(xiàn)意外。故隨著中央處理器對電源需求不斷增加，為了提供更穩(wěn)定的電壓及 電流源，因此中央處理器提供核心電源的PWM供電模組所提供的相位數(shù)也隨之 增加。
此處所指的相，可由一相電源的構(gòu)成來說明。所謂一相電源主要包含了一個(gè)電源控制芯片、 一組High、 Low side金氧半導(dǎo)體晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)、 一個(gè)電感線圈(CHOKE)與 多個(gè)電容所組成，通常單相電路能提供的電流量有限，對于處理器、顯卡功率 消耗越來越多的情況下，三相電源設(shè)計(jì)已是主板最基本的設(shè)計(jì)。
多相電源是由N個(gè)單相電路并聯(lián)而成，可提供N倍的電流，主要透過PWM 電源管理芯片來精確控制并平衡各相電流。相數(shù)越多，輸出的電流越接近直流。 主板供電模組的相數(shù)當(dāng)然越多越好，因?yàn)榭梢詫⒖傠娏?yīng)分配給各相位共同 負(fù)擔(dān)，所以每一相的每對MOSFET的承載電流較小，發(fā)熱量也相對降低，可以 有效增加主板供電模組的散熱效率。High low side MOSFET主要作用在于開關(guān) 時(shí)提供一個(gè)電流流經(jīng)的通道，當(dāng)電流越大時(shí)MOSFET越燙，因此多半覆有散熱 片。
然而問題是，目前的多相電源均無法依據(jù)負(fù)載調(diào)整，也就是說，不論目前 中央處理器的負(fù)載為何，PWM電源管理芯片所輸出的相數(shù)都為固定。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明揭露一種主板的電源管理方法，可即時(shí)地依據(jù)實(shí)際負(fù)載 的狀況調(diào)整電源輸出相位，以節(jié)省系統(tǒng)的整體消耗功率。
本發(fā)明提供一種主板電源管理方法，用以管理一主板上的電源，特別是主 板上電源管理模組的輸出電源，該主板至少具有一微處理器和一電源管理模組， 電源管理模組輸出一具有多個(gè)輸出相位的電源給該微處理器。其中在一第一時(shí) 間偵測微處理器的一第一負(fù)載，接著在一第二時(shí)間偵測微處理器的一第二負(fù)載， 當(dāng)該第二負(fù)載小于該第一負(fù)載且低于一第一預(yù)定值時(shí)，降低該電源管理模組所 輸出的該電源的輸出相位。
本發(fā)明提供一種主板電源管理系統(tǒng)，該主板電源管理系統(tǒng)包括有一微處理 器以、 一電源管理模組、 一偵測模組及一調(diào)整模組。該電源管理模組輸出一具 有多個(gè)輸出相位的電源給該微處理器。該偵測模組在一第一時(shí)間偵測該微處理 器的一第一負(fù)載，并在一第二時(shí)間偵測該微處理器的一第二負(fù)載。當(dāng)該第二負(fù)載小于該第一負(fù)載且低于一第一預(yù)定值時(shí)，該調(diào)整模組降低該電源管理模組所 輸出的該電源的輸出相位。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于可偵測系統(tǒng)目前現(xiàn)有的負(fù)載，以調(diào)節(jié)系統(tǒng)所需的電 源相數(shù)，并可將不在使用中的裝置的電源關(guān)閉，以達(dá)到節(jié)省能源的目的。
本發(fā)明的主板電源管理方法，可即時(shí)偵測系統(tǒng)使用負(fù)載的硬體裝置及軟體 監(jiān)控，并能應(yīng)用到現(xiàn)有的主板裝置上，也可執(zhí)行軟體監(jiān)控及硬體控制線路，即
時(shí)的讓CPU、 MEMORY及PCI—EXPRESS顯卡等電壓及工作頻率都能同步的依 照系統(tǒng)使用負(fù)載做變化。另外，可自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率高低及電壓升降，亦即負(fù)載大 時(shí)恢復(fù)以最大電源輸出相位去運(yùn)作，負(fù)載小時(shí)降低電壓降低頻率使其消耗功率 少就能節(jié)省能源。本發(fā)明所揭露的電源管理方法是即時(shí)偵測，所以每當(dāng)使用者 需做較大的負(fù)載的工作時(shí)，也會(huì)立刻在很短的時(shí)間即時(shí)提供提升電壓提升頻率 的動(dòng)作，所以使用者并不會(huì)察覺到系統(tǒng)效率有明顯的變化。亦即若做負(fù)載小的 工作，也會(huì)立刻降電壓降頻率的動(dòng)作。


圖1為本發(fā)明的主板示意圖2為本發(fā)明的主板電源管理方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
為了讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并 配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。
圖1為本發(fā)明的主板100的示意圖。主板100—般裝載有一微處理器101， 微處理器101為電腦運(yùn)作的中樞，大部分的工作(TASK)、中斷處理或事件 (EVENT)都需透過微處理器101的運(yùn)算或處理。主板100包含用以插置微處理 器101的微處理器插槽(圖中未示)、基本輸入輸出系統(tǒng)(圖中未示)、用以插 置存儲(chǔ)器102的存儲(chǔ)器插槽(圖中未示)、周邊元件連接介面(Peripheral Component Interconnect, PCI)總線111、存儲(chǔ)器總線112、 PCI—EXPRESS總線113以及其他的擴(kuò)充插槽與總線。以上的總線僅為示例性說明，并非意圖限制本 發(fā)明所能應(yīng)用的主板系統(tǒng)，當(dāng)然還可包括有繪圖加速接口 (AcceleratedGraphics Port, AGP)總線或者目前已知但未提及的總線。
為了控制主板100上所有的周邊元件，因此主板100上都會(huì)裝載有一系統(tǒng) 控制芯片組120，此系統(tǒng)控制芯片組120依照主板架構(gòu)不同而有不同功能的設(shè)計(jì)。 在一般常見的主板中，系統(tǒng)控制芯片120由一北橋芯片(North Bridge) 121與 南橋芯片(South Bridge) 122。北橋芯片(North Bridge) 121負(fù)責(zé)存儲(chǔ)器與 PCI—EXPRESS總線介面的顯卡103、存儲(chǔ)器102與微處理器101之間的信號(hào)傳 遞與溝通。南橋芯片(South Bridge) 122負(fù)責(zé)PCI周邊、硬盤、軟體、滑鼠、 鍵盤等裝置與微處理器101的間的溝通。
微處理器101以系統(tǒng)總線114與北橋芯片121相互溝通。而南橋芯片122 與北橋芯片121和微處理器101間以及北橋芯片121與微處理器101間的信號(hào) 溝通與控制指令的傳遞則透過信號(hào)線115、 116、 117來完成。
目前的微處理器101的工作頻率越來越高，因此主板100會(huì)再設(shè)有一電源 管理模組130，用以提供多相電壓輸出與頻率調(diào)整。此電源管理模組130提供多 相電源給微處理器101，使得微處理器101可以穩(wěn)定地操作于高頻頻率。目前的 電源管理模組130可輸出四相、六相、八相的電源，有些高級(jí)機(jī)種甚至可輸出 十二相的電源。
電源管理模組130除了可以用電路完成外，目前也有一些商用的集成電路 可供選擇使用，例如Intersil公司所販賣的型號(hào)ISL6327集成電路。
目前的電源管理模組130雖可提供多相電源輸出，但其相數(shù)卻無法依據(jù)目 前系統(tǒng)的負(fù)載進(jìn)行調(diào)整。亦即，假設(shè)電源管理模組130可提供六相電源，則不 論目前微處理器101為高負(fù)載或低負(fù)載，電源管理模組130均以六相電源輸出。 因此若能夠在低負(fù)載的情況下降低電源管理模組130的輸出相數(shù)，則可以降低 電源消耗而達(dá)到節(jié)能的目的。
因此，主板又設(shè)有一偵測模組140，以在一第一時(shí)間偵測該微處理器的一第一負(fù)載，并在一第二時(shí)間偵測該微處理器的一第二負(fù)載，并透過一調(diào)整模組150， 當(dāng)該第二負(fù)載小于該第一負(fù)載且低于一第一預(yù)定值時(shí)，降低該電源管理模組所 輸出的該電源的輸出相位。偵測模組140在一實(shí)施例中可利用獨(dú)立的電路完成， 亦可設(shè)置于微處理器中以韌體方式達(dá)成。調(diào)整模組150在一實(shí)施例中可利用獨(dú) 立的電路完成，也可與韌體與軟體結(jié)合使用。
圖2為本發(fā)明所揭露的主板電源管理方法的流程圖，其可輔助動(dòng)態(tài)調(diào)整電 源供應(yīng)。此方法透過電腦軟體程序來進(jìn)行電源管理，可由微處理器來完成，亦 可由電源管理模組來進(jìn)行。凡是具有調(diào)整電源管理模組130的輸出相數(shù)的硬件， 均可以應(yīng)用本發(fā)明電腦軟件程序以常駐程序(Terminate and Stay Resident, TSR) 方式或其他方式來執(zhí)行以達(dá)到調(diào)整輸出電源相數(shù)的目的。
當(dāng)北橋芯片121、南橋芯片122、顯卡103、存儲(chǔ)器102以及其他的周邊裝 置都在運(yùn)作時(shí)，此時(shí)微處理器101將處于高負(fù)載的狀態(tài)。實(shí)際上，可將微處理 器101的負(fù)載情況進(jìn)行分級(jí)，每一負(fù)載分級(jí)對應(yīng)一相位輸出。假設(shè)滿載設(shè)定為 100%，可選擇將負(fù)載情況分成五級(jí)，第一級(jí)負(fù)載為20%，第二級(jí)負(fù)載為40%， 第三級(jí)負(fù)載則為60%，第四級(jí)負(fù)載則為80%，第五級(jí)負(fù)載則為100%。以六相 電源輸出的為例，第一級(jí)負(fù)載時(shí)可利用兩相輸出，第二級(jí)負(fù)載以三相輸出，第 三級(jí)負(fù)載時(shí)則以四相電源輸出，第四級(jí)負(fù)載時(shí)則以五相電源輸出，第五級(jí)負(fù)載 時(shí)則以六相電源輸出。
負(fù)載的分級(jí)可依據(jù)電源管理模組130的輸出相數(shù)決定。在另一實(shí)施例中， 也可將負(fù)載情況分成三級(jí)，第一級(jí)負(fù)載為33%，第二級(jí)負(fù)載為66%，第三級(jí)負(fù) 載則為100%。以三相電源輸出的為例，第一級(jí)負(fù)載時(shí)可利用一相輸出，第二級(jí) 負(fù)載以兩相輸出。第三級(jí)負(fù)載時(shí)則以三相電源輸出。
在系統(tǒng)開機(jī)的情況下，在一第一時(shí)間偵測微處理器101的一第一負(fù)載(步 驟210)，并記錄該第一負(fù)載。接著于第二時(shí)間偵測微處理器101的一第二負(fù)載， 同樣也紀(jì)錄第二負(fù)載。第一時(shí)間與第二時(shí)間的間隔可依據(jù)實(shí)際狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整。 若欲使電源輸出可即時(shí)地調(diào)整，則第一時(shí)間與第二時(shí)間的間隔不可太長。接著比較第一負(fù)載與第二負(fù)載(步驟220)，以判斷微處理器的負(fù)載是否有 改變。當(dāng)?shù)诙r(shí)間所偵測的第二負(fù)載與第一時(shí)間所偵測的第一負(fù)載相同時(shí)(步 驟230)，表示目前系統(tǒng)的負(fù)載并沒有改變，此時(shí)電源管理模組130可維持目前 的輸出相位(步驟231)繼續(xù)輸出電源給微處理器。
若第二負(fù)載低于第一負(fù)載時(shí)(步驟240)，但未低于一第一設(shè)定值時(shí)，例如 前述的第三級(jí)負(fù)載或第二級(jí)負(fù)載，電源管理模組130同樣維持目前的輸出相位 繼續(xù)輸出(步驟231)。若低于第一設(shè)定值時(shí)(步驟241)，則電源管理模組130 則減少輸出相位(步驟242)，并以降低相位后的電源輸出電源給微處理器。
若第二負(fù)載高于第一負(fù)載(步驟250)但仍然低于一設(shè)定值時(shí)(步驟251)， 例如前述所提的第二級(jí)負(fù)載或第三級(jí)負(fù)載，電源管理模組130同樣維持目前的 輸出相位繼續(xù)輸出(步驟231)。若第二負(fù)載已高于于一設(shè)定值時(shí)(步驟251)， 則電源管理模組130則增加輸出相位(步驟252)，并以增加相位后的電源輸出 電源給微處理器。
除了改變輸出電源相位外，在另一實(shí)施例中，可以降低電源管理模組的工 作頻率，使其所輸出的電源的消耗功率可以減低。
本發(fā)明除了使電源管理模組130可以依據(jù)微處理器目前的負(fù)載以調(diào)整電源 輸出相位外，更可以根據(jù)負(fù)載關(guān)閉目前未使用的裝置(步驟260)。在偵測微處 理器的負(fù)載的同時(shí)，同時(shí)也偵測目前不在運(yùn)作中的裝置，如目前南橋芯片122 沒有運(yùn)作，則在第二負(fù)載低于一預(yù)定值時(shí)，透過目前所設(shè)計(jì)出的電源線路提供 GPIO PIN切換線路以降低電源供應(yīng)，減少電源輸出給南橋芯片122，當(dāng)有需要 時(shí)也會(huì)立刻恢復(fù)正常供應(yīng)電壓。若有外接的GSATA與LAN芯片，可將其獨(dú)立 電源供應(yīng)線路也加入GPIO控制線路，因此當(dāng)偵測到目前暫無使用時(shí)，立刻透過 GPIO控制線路發(fā)出關(guān)閉信號(hào)將電源暫時(shí)關(guān)掉，當(dāng)有需要讀取運(yùn)作時(shí)，也會(huì)立刻 透過GPIO控制線路發(fā)出開啟信號(hào)將電源恢復(fù)以供使用。
在實(shí)施例中，當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)作時(shí)，若系統(tǒng)的負(fù)載較低時(shí)可透過GPIOPIN切換 線路以降低電源供應(yīng)，減少電源輸出以關(guān)掉多余不需要的裝置，例如存儲(chǔ)器、北橋芯片組、繪圖卡、顯卡等等，并在需要時(shí)也會(huì)立刻恢復(fù)正常供應(yīng)電壓。
在另一實(shí)施例中，若第二負(fù)載低于第一負(fù)載時(shí)且低于一設(shè)定值時(shí)(步驟
241)，則電源管理模組130則除了減少輸出相位(步驟242)，亦可將微處理器 的工作電壓與頻率降低(步驟270)。根據(jù)本發(fā)明，亦可將存儲(chǔ)器、南橋芯片組、 北橋芯片組、繪圖卡、顯卡等的工作電壓與頻率降低。
根據(jù)本發(fā)明所揭露的方法，透過偵測微處理器負(fù)載的方式，使得電源管理 模組可以根據(jù)微處理器的負(fù)載調(diào)整電源輸出相位。此外，由于系統(tǒng)是不斷即時(shí) 地偵測負(fù)載，可即時(shí)地依據(jù)實(shí)際負(fù)載的狀況作調(diào)節(jié)，若有任何的負(fù)載變化即可 立即的調(diào)整電源輸出相位，可節(jié)省系統(tǒng)的整體消耗功率，達(dá)到節(jié)省能源的目的。
權(quán)利要求
1. 一種主板電源管理方法，其特征在于，該主板至少具有一微處理器以及電源管理模組，該電源管理模組輸出一具有多個(gè)輸出相位的電源給該微處理器，該方法包括有在一第一時(shí)間偵測該微處理器的一第一負(fù)載；在一第二時(shí)間偵測該微處理器的一第二負(fù)載；以及當(dāng)該第二負(fù)載小于該第一負(fù)載且低于一第一預(yù)定值時(shí)，降低該電源管理模組所輸出的該電源的輸出相位。
2. 如權(quán)利要求1所述的主板電源管理方法，其特征在于，其中當(dāng)該第二負(fù)載小 于該第一負(fù)載，且高于該第一預(yù)定值時(shí)，該電源管理模組所輸出的該電源維持 目前的輸出相位。
3. 如權(quán)利要求1所述的主板電源管理方法，其特征在于，更包括有當(dāng)該第二負(fù) 載與該第一負(fù)載相同時(shí)，該電源管理模組所輸出的該電源維持目前的輸出相位。
4. 如權(quán)利要求1所述的主板電源管理方法，其特征在于，更包括有當(dāng)該第二負(fù)載高于該第一負(fù)載時(shí)，且高于一第二預(yù)定值時(shí)，增加該電源管理模組所輸出的 該電源的輸出相位。
5. 如權(quán)利要求1所述的主板電源管理方法，其特征在于，其中當(dāng)該第二負(fù)載高于該第一負(fù)載時(shí)，且低于一第二預(yù)定值時(shí)，該電源管理模組所輸出的該電源維 持目前的輸出相位。
6. 如權(quán)利要求1所述的主板電源管理方法，其特征在于，其中當(dāng)該第二負(fù)載小 于該第一負(fù)載且低于該第一預(yù)定值時(shí)，更包括降低該微處理器的操作電壓與操 作頻率。
7. —種主板電源管理系統(tǒng)，其特征在于，該主板電源管理系統(tǒng)包括有一微處理器；以及一電源管理模組，該電源管理模組輸出一具有多個(gè)輸出相位的電源給該微處理器；一偵測模組，在一第一時(shí)間偵測該微處理器的一第一負(fù)載，并在一第二時(shí) 間偵測該微處理器的一第二負(fù)載；以及一調(diào)整模組，當(dāng)該第二負(fù)載小于該第一負(fù)載且低于一第一預(yù)定值時(shí)，降低 該電源管理模組所輸出的該電源的輸出相位。
8. 如權(quán)利要求7所述的主板電源管理系統(tǒng)，其特征在于，其中當(dāng)該第二負(fù)載小 于該第一負(fù)載，且高于該第一預(yù)定值時(shí)，該調(diào)整模組使該電源管理模組所輸出 的該電源維持目前的輸出相位。
9. 如權(quán)利要求7所述的主板電源管理系統(tǒng)，其特征在于，更包括有當(dāng)該第二負(fù) 載與該第一負(fù)載相同時(shí)，該調(diào)整模組使該電源管理模組所輸出的該電源維持目 前的輸出相位。
10. 如權(quán)利要求7所述的主板電源管理系統(tǒng)，其特征在于，更包括有當(dāng)該第二負(fù) 載高于該第一負(fù)載時(shí)，且高于一第二預(yù)定值時(shí)，該調(diào)整模組增加該電源管理模 組所輸出的該電源的輸出相位。
11. 如權(quán)利要求7所述的主板電源管理系統(tǒng)，其特征在于，其中當(dāng)該第二負(fù)載高 于該第一負(fù)載時(shí)，且低于一第二預(yù)定值時(shí)，該調(diào)整模組使該電源管理模組所輸 出的該電源維持目前的輸出相位。
全文摘要
本發(fā)明為一種主板電源管理方法與系統(tǒng)，用以管理主板上的電源，特別是主板上電源管理模組的輸出電源，該主板至少具有一微處理器，而電源管理模組輸出一具有多個(gè)輸出相位的電源給該微處理器。其中在第一時(shí)間偵測微處理器的第一負(fù)載，接著在第二時(shí)間偵測微處理器的第二負(fù)載，當(dāng)該第二負(fù)載小于該第一負(fù)載且低于第一預(yù)定值時(shí)，降低該電源管理模組所輸出的該電源的輸出相位。
文檔編號(hào)G06F1/32GK101470514SQ20071030661
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者林火元, 陳振順 申請人:技嘉科技股份有限公司