TW405290B - Circuit and method for power distribution management - Google Patents

Description

405290 五、發明說明（2) 圖示之簡要說明 本發明之相關主題内容會在本規格之結論部份特別指出 並明確宣告專利申請範圍。然而，參考下列詳細說明及附 圖可對本發明之_組織及操作方法，連同物件、特性及優點 等，獲得最佳程度之理解，其中： 圖1為一概要圖，圖示一根據本發明之具體實施例，說 明一個用於電源分配管理之電路； 圖2為一概要圖’圖示電源分配系統之一具體實施例； 圖3為一概要圖，圖示另一根據本發明之具體實施例， 說明一個用於電源分配管理之電路。 詳細說明 由Universal Serial Bus Imp 1ementers Forum ，

Hi 1 lsboro ’ OR所發表之通用序列匯流排（universa 1 Serial Bus, USB)規格1.0版，為一規格實例，其描述一 種將週邊裝置連接至個人電腦（PC)的訊號技術。然而，由 於微處理器性能及速度不斷改進，高性能序列匯流排之必 要性已被普遍認知。此種高性能序列匯流排之一例為前述 之IEEE 1 3 9 4 -1 9 9 5規格（·' 1 3 94")。此種高性能序列匯流排 還有一個問題尚奉解決：如何管理電源並將電源分配給各 種節點及埠，此等節點及埠可經由連接該節點之電源匯流 排或電纜，供應或消耗電力，1 3 9 4是其中一例。 例如，以基本或功能方塊表示，可以很方便地指出電源 供應器、電源耗用器及自供電源之節點。節點可於&及^ 端子、接點或連結is互連在一起，組成·-個璋’如圖1所

不。匯流排係由一個節點卑連接另一個節點埠而建立。利 用此等基本說明，可解釋電源分配管理機制之必要性。 7 2為一概要圖，說明一種提供複數個節點匯流排之電 源分配系統。當然，電源分配系統能分配控制訊號、資料 訊號及電源’將於下文中詳細說明。如圖2所述’方塊310 和390包含電源供應器。同樣地，方塊330和440包含次要 電源供應器。方塊3 50 '370、420、430、410、400和 340 包含電源耗用器’而方塊32 0、3 60和380包含自供電.源節 •點°此特定例中’輸送至電源耗用器之總電力共26瓦。然 而^現存電源供應器之配置會使具有最高電壓之電源供應 器提供所有電力給匯流排。例如ΙΕΕΕ 1394_1995附件第 Α:4條之圖Α — 2。因此，本例中，24伏特、15瓦之電源供應 克390會提供電力給匯流排。因此，此電源供應器所提供 之電力比足夠的電力低丨丨瓦。除非發明一種電源分配管理 機制’圖2例將致使一個匯流排因電力不足而有無法作用 之節點’縱使有數個電源供應器可提供額外電力給匯流 排。 圖1為一概要圖，說明根據本發明所述電源分配管理電 路之一具體實施例。當然，本發明之範圍並不限於該特定 具體實施例。在實際使用時，此種電路可能包含於—個連 接至電源匯流排或電缓之節點而成為電源分配系統的一部 份。在此情況下，“節點，，意指電源分配中之連接點，^ 可以，但不限於，包含一個如Pc或週邊設備之電子裝置。 如將於下文中作詳細說明者，如圖1所示之此特定具^實

D:\Y87\55439. ptd 第6頁 五、發明說明（4)

3DF3OU 施例使電路之一個淳能夠選擇一個電源’電力將從該電源 流入節點；或選擇一個埠’將電力從此琿導入匯流排。相 同地，能夠從電源分配系統耗用（sink)電力、供應 (s 〇 u r c e )電力至電源分配.系統或作為所選郎點間之電源導 管（power conduit) ° 此特定具體實施例以兩個埠說明，然而’本發明並不限 於僅使用兩個琿，而可使用任何數目的璋。如圖1所示’ 具體實施例100包括電場效應電晶體（power field effect transistors ，PFETs),如110 、 210 '180 '170 '130 ' 160及150。相同地，具體實施例100包括比較器 (comparator) 2 00 及反轉驅動器（inverting drivers) 120及140。該具體實施例亦包括二極體（diode) 190及電 源調節器（power regulator) 205。 具體實施例100包括各種控制訊號，此等控制訊號在實 際使用時很可能是依據節點從外部產生。電路能夠根據 (A至/ "卩伤根據）該等外部產生之控制訊號作組態設定，此 等外部控制訊號在節點利用如電源匯流排及電纜等電力分 西—己系統連接而形成多數個節點時，將施用於包含該電路的 上。雖然本發明並不限於複數個節點連接至一個電源 匯流排且這些節點之耗電釦 不限於，可使用PC上操：供電能力各不相同’例如，但 作電诉供鹿r '作之軟體提供適當訊號至各種節點 作电你供應（s 〇 u r c e )及洁. f (Sink)屬性之組態設定，使前 此货冤不足的狀況不致發生。 稍後將較為清楚，本（5)— ^ 本圖不之電路具體實施例，能夠輸送

五'發明說明（5) 405290 及中斷輸送至複數個節點中每個節點之每—部份的電力， 然而本發明範圍並不限於此。相同地，雖然電源匯流排< 能含有相容於1 3 94規格之匯流排，本發明範圍亦不跟於 此0 如圖1所示 一 -具體實施例1 00連接至兩個電源槔，A琿界 淳’雖然本發明並不限於如此。這些埠只能接收或輸送電 力，如下文所述細節。如圖示，A埠與B埠以PFET i 10連 接L因此，訊號BRKPffR，當維持時，會使4埠或6埠皆不能 傳达電力至另一個埠。相同地，訊號ABpWRSEL根據經由八 埠與B埠進入節點的電力，以選擇器訊號（seiect〇r signal)的方式動作。此訊號經由反向器12〇 U0及pm 210。因此，當訊號維 選擇為供給節點的電力，而未維持 埠之電力被 被選擇。當然，本發明笳囹开丁^ 干心电刀复 七嘴媒^ ί 圍不限於特定訊號方法之發明 或k擇’例如不細訊號維持或未維持。 或者’在節點之局部電源要輸送到A埠及B埠 使用BSRC及ASRC訊號。此愔7 τ ’ 會

應的電源，而非節點外部電】域田電源意；節點所供 時，電力經由PFET 180傳出β造k 此田選擇BSRC 時，電力經由PF£T 170傳出纟填夕，然而當選擇ASRC琿 U……4。直接連Ϊ =之;；聰RC經由反向器 當訊號維持時，節點區域165。因此， 節器20 5作為輸入電源。秋\原會f由PFET 150傳至電力調

140選擇來自A埠或“車之電;未維持時，會經由PFET 冤源給電源調節器205作為輪入電

五、發明說明（幻 源。本具jga纟〃么丨i 痒。 夏& 中，係使用訊號ABPWRSEL選擇A埠或β 戋連接Ϊ:別不於爾1，節點内部之局部電源可以由電池 ίίί上的交後電源(AC)提供。 力，#你广以勹博至即點電力調節器之來源未調節電 比較區域Μ和其ίΑ埠或β埠傳來。如圖示，比較器200 壓訊號位ί 2中一個電源埠，例如Α邮，所提供之電 壓訊號位準大於區蛣=在其_一個電源埠之電 圖1所示且體實Λ t之電壓$號位準時會切換狀態。 播知以每⑽、貫施例之刼作可參考圖2所示之電源分配系 立詳诚。扣-。圖1之電路可以建立獨立電源領域，將於下 路[L Λ叹圖2所示的每個方塊/節點包含圖1所示電 320第体装個*電源領域之建立係利用傳送訊號給自供電源方塊 源线排中斷連線，因此不會從電源供應器 “ *又齡” °以上可藉#維持訊號BRKPWR達成。如此可 *故*、或防止電力從320之A埠“通過” B埠。此外，因 一二被規劃之節點為自供電源，訊號PWRSRC會維持，造 、即點之電源調節器從區域電源獲得電力。訊號bsrc和 SRC並未維持，並將節點之區域電源移作埠Λ和β之電源輸 入。因為區域電源已被選為節點電源調節器之電源輸入，

因此訊號ABPWRSEL係處於忽略（d〇n，t care)狀態。相同 地，方塊380亦為自供電源方塊，它被自供電源方塊36&或 80中的非維持訊號BRKPWR移除，且PWRSRL，BSRC及ASRC

五、發明說明（7) 訊號受到如前所述之處理。然而，這些特定方塊有三個埠 而非兩個’例如圖三之具體實施例所示。一個20伏特、is 瓦之電源供應，例如31 q，有5瓦之餘裕，因為此領域僅消 耗10瓦電力。 第二個電源領域依下述建立。設定次要電源供應器3 3 〇 之組態使訊號BRKPWR為未維持。相同的，使訊波pwmrc為 維持以便區域電源成為節點電力調節器及匯流排電源之電 源輸入。BSRC會被維持，將電力從區域電源經b埠路由至 匯流排’其中3瓦之電力耗用器34〇在^埠接收該電力。 ASRC不會被維持，因此可避免區域電源經由A埠分配出 去。連接到A埠的節點包含自供電源方塊32〇，因此可不需 經由電源匯流排獲得電力即可作用。再次’因為區域電源 已選定，因此訊號ABPWRSEL之狀態為忽略（d〇n，t care)。 第三個電源領域包含方塊380、39 0、400及410。此領域 (要el:C】 = y)已經與第-個領域隔離。第四個 ίίίΐίΓϋ 方塊400並不維持訊號brkpwr，因 ί二Ϊ 節點A埠之電力被路由至其它任何 埠。因此，第三個領域為電力上獨立。 匕仕订 第四個領域係利用第三個領域之 係規劃成輸送電力至與其連接之 。方塊440 上述，方塊440之訊號BRKPWR並未耗用器430和420。如 依照本發明，此具體實施例之另」' 。、 供應電源給匯流排時，規劃成為:特性為，節點可在它 因此，在較高電壓之電源供應器缸源匯流排耗用電源。 連接到匯流排時，會發生

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五、發明說明（8) 區域電源自動切換成匯流排電源的 一 圖所示為依照本發明之一個三埠具 。例如，圖3概要 訊號SEL_PWR_SRC並未維持，因此舍實施例。參見圖3， 源作為節點電源調節器之電派輪 電力 匯流排選擇電 BRK_AB_Pt有被維持，因此允許電~力°訊號BRK 一 BC—PT及 從埠B通過至埠C » 处旱Α通過至埠Β，並 PRT-PWR_SEL維持為"1〇"，因此會

示之二極體及埠C分配送出至匯旋排將^ 之電源經過圖 及C傳送，若一個電壓高過節點預 為電力從埠A、 B 連接至A、UC任何一埠，則電^ = ^電源供應器被 產生一個可被偵測的訊號，在此具體較管器/切換狀態’並 ，使節點區域電源被移除且來自匯产=中為Pw=rcSw 該節點。此外，本具體實施例中之二極體保護電路49〇可 避免來自匯流排的電壓反向供應電源給該節點。 可使用下述方式完成一個具體實施例了其方法為，將電 源分配給經由電源分配系統（如電源匯流排）連接的複數個 節點。例如，如前所述，複數個節點之連接可使用電源匯 流排’例如相谷於序列資料匯流排規格之電源匯流排，如 前所示之1 394。相同地，產生於外部之控制訊號可施用於 經由電源分配系統連接的各個節點。根據前述控制訊號之 施用，電源可輸送至從許多複數個節點中選出的節點。例 如，如前所述，每個節點可能包含一個用於電源分配管理 之電路具體實施例，如圖1和圖3所示之電路之一。結果， 如前所述’電源可輸送至從許多複數個節點中選出的節

D:\Y87\55439. ptd 第1丨頁 40529ft 五、發明說明（9) 點。相同地，根據所施用之控制訊號，電源之輸送可被許 多複數個節點中所選出的節點中斷。例如，如前所示，圖 1所示之訊號BRKPWR可被維持。相同地，如前所述，例 如，可利用非維持訊號PWRSRC將電源輸送至選出的節點。 當然’本發明範圍並不限於這些具體實施例及.特定控制訊_ 號。 電源除根據（至少部份根據）施用的訊號，在將要输送至 其它選出的節點時會中斷之外，同樣地，電源根據（至少 部份根據）施用的訊號，在將要輪送至其它選出節點所選 出的埠時亦會中斷。再次，在一個電源會輸送至選出節點 的特定具體實施例中，電源亦可根據（至少部份根據）施用 之控制訊號，輸送至選出節點中所選出的埠。 如前所述，施用控制訊號的結果使獨立電源領域得以 形成，如圖2所示及關於圖1電路具體實施例之討論。相同 地’本發明範圍並不限於此，在此特定具體實施例中，外 部產生的控制訊號包含二進位數字或位元。此外，雖然本 具體實施例以1 3 94規格說明，但可使用任何相容於序列資 料匯流排規格之電源匯流排，事實上，可使用任何電源匯 流排，縱使不相容於序列資料匯流排規格。 雄然本發明之特定特性已於 修改、替代、改變及相當設計 成。因此’應了解本文所屬專 本發明真締之所有修改及改變 此以圈示說明及描述’許多 將能夠由熟悉此技藝者完 利申請範圍將涵蓋此等合於

Claims (1)

1. _405290_ 六、申請專利範圍 1. 一種節點，包括：一個電路。該電路至少有部份可根 據經由一配電系統施加於該節點外部之控制訊號而為可配 置的，該配電系統係在該節點耦合於複數個節點時所形 成；該電路包括有經由該配電系統輸送電源給該節點以及 中斷該電源之能力。 2. 如申請專利範圍第1項之節點·，其中該配電系統包含 一個符合串聯數據匯流排規格之電源匯流排。 3. 如申請專利範圍第1項之節點，其中該節點包含一台 桌上型個人電腦（PC)。 4. 如申請專利範圍第1項之節點，其中該電路能夠作為 該複數個節點間之電源線管。 5. 如申請專利範園第4項之節點，其中該電路能夠從配 電系統消耗電源並且供應電源至配電系統。 6. 如申請專利範圍第1項之節點，其妒複數個節點中之 個別節點包含一個實質上和該電路相似之電路，該電路能 夠經由該配電系統，根據將施用於個別所述節點外部之控 制訊號而形成獨立電源領域。 7. 如申請專利範圍第1項之節點，其中該電路能夠偵測 出將要消耗至該節點之電源，其電壓何時會超過該節點之 預定電壓限值。 8. 如申請專利範園第1項之節點，其中產生於外部之控 制訊號包含數位訊號。 9. 如申請專利範圍第1項之節點，其中該電路另包括經 由該配電系統，輸送及中斷至所述節點中每埠之電源之能

   D:\Y87\55439.ptd 405290 六、申請專利範圍 力。 1 〇. —種將電源分配至經由電源分配系統耦合的複數個 節點之方法，其包含： 將外部產生之控制訊號施用於複數個節點中之個別 々々田L · 卽•點， 根據所施用之控制訊號，輸送電源至複數個節點中 所選出的節點。 11.如申請專利範圍第10項所述之方法，尚包含： 根據所施用之訊號，中斷至其它複數個節點中所選 出之節點的電源輸送。 1 2.如申請專利範圍第11項之方法，其中至少部份根據 所施用之控制訊號，電源會被中斷輸送至其它選出節點中 所選出的埠。 13.如申請專利範圍第12項之方法，其中至少部份根據 所施用之控制訊號，電源會輸送至選出節點中所選出的 埠。 1 4.如申請專利範圍第1 3項之方法，其中獨立電源領域 係至少部份根據所施用之控制訊號所形成。 1 5.如申請專利範圍第1 0項之方法，其中至少部份根據 所施用之控制訊號，電源會輸送至選出節點中所選出的 淳。 1 6.如申請專利範圍第1 0項之方法，其中配電系統包含 一個符合串聯數據匯流排規格之電源匯流排。 1 7.如申請專利範圍第1 0項之方法，其中產生於外部之

   D:\Y87\55439.ptd 第14頁 40.^290 六、申請專利範圍 控制訊號包含二進位數位訊號。 18. —種電路，其包含：一數位電子電路；該數位電子 電路係至少部份根據經由一配電系統施加於該電路外部之 控制訊號而為可配置的，該配電系統係於該電路將一値節 點耦合至一複數個節點之時所形成，該電路包括有經由該 配電系統輸送及中斷電源輸送之能力。 19. 如申請專利範圍第18項之電路，其中該配電系統包 含一個符合串聯數據匯流排規格之電源匯流排。 20. 如申請專利範圍第18項之電路，其中該配電節點包^ 含一個桌上型個人電腦（PC)。

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