Brevet FR2872929A1 — publié le 20060113

SYSTEME ET PROCEDE DE COMMUTATION D'ALIMENTATION ELECTRIQUE POUR REGULER AUTOMATIQUEMENT LA FREQUENCE DE FONCTIONNEMENT D'UN CIRCUIT CONTEXTE DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne un système et un procédé de commutation d'alimentation électrique pour réguler automatiquement la fréquence de fonctionnement d'un circuit, et particulièrement, un système et un procédé de commutation d'alimentation électrique adapté à un système informatique et capable de réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit. Description de l'art connexe En faisant référence à la figure 1, un schéma de principe élémentaire d'un système de commutation d'alimentation électrique conventionnel est représenté. Le système de commutation d'alimentation électrique emploie la technologie de modulation de largeur d'impulsion (PWM) pour contrôler un interrupteur d'alimentation (non représenté) dans un convertisseur CC 11 et fournit l'alimentation au système par l'intermédiaire d'un réseau de filtre 13. Selon la technologie de modulation de largeur d'impulsion (PWM), un circuit oscillant 17 fournit un signal avec une fréquence constante à une unité de modulation de largeur d'impulsion 15. Pendant ce temps, un comparateur 12 détecte la tension CC (DC) à la borne de sortie. Si la tension obtenue en divisant la tension cc à la borne de sortie par un réseau de réducteur de tension 14 devient inférieure à une tension de référence 16, en d'autres termes, si la charge de sortie s'alourdit, alors les ondes carrées de sortie de l'unité de modulation de largeur d'impulsion 15 seront élargies, ce qui signifie qu'un cycle de service de l'interrupteur d'alimentation (non représenté) sera augmenté. De ce fait, la compensation pour la tension de sortie est prévue pour ramener la tension de sortie à la valeur nominale d'origine et par conséquent la tension de sortie peut être stabilisée. De même, si la charge devient faible, alors le comparateur 12 détectera que la tension obtenue en divisant la tension CC à la borne de sortie par un réseau de réducteur de tension 14 est supérieure à la tension de référence 16, et donc que le cycle de service des ondes carrées de sortie de l'unité de modulation de largeur d'impulsion 15 sera réduit, ce qui signifie que le cycle de service de l'interrupteur d'alimentation sera réduit. De ce fait, la tension CC de sortie sera abaissée à la valeur nominale d'origine et par conséquent stabilisée. Dans ce circuit, la fréquence de fonctionnement de l'interrupteur d'alimentation (non représenté) ne varie pas avec le changement de cycle de service. En d'autres termes, la fréquence de fonctionnement du circuit reste toujours constante. A présent, la technologie de modulation de largeur 30 d'impulsion (PWM) est utilisée dans un système informatique pour fournir l'alimentation requise pour le fonctionnement d'une unité centrale (CPU). Pour la raison décrite ci-dessus, la fréquence de fonctionnement issue de la modulation de largeur d'impulsion (PWM) dans un système d'alimentation électrique pour l'unité centrale (CPU) reste toujours constante et ne peut pas être modifiée après que la conception soit faite. Par conséquent, une fois que la conception est terminée, la fréquence de fonctionnement issue de la modulation de largeur d'impulsion PWM ne peut pas être modifiée en réponse à des variations de charge en courant quelconques résultant de l'exécution d'un logiciel quelconque par un type quelconque d'unité centrale (CPU), de variations environnementales à l'intérieur/l'extérieur du logement et de variations de tension provoquées par l'alimentation électrique ou par la charge. Par conséquent, il est impossible d'aider de quelque façon à l'amélioration de l'efficacité de fonctionnement de la modulation de largeur d'impulsion PWM, à la réduction des pertes de commutation, à la suppression de la température du système, à l'amélioration du courant en dents de scie et à la diminution de la tension d'ondulation crête à crête. Donc, la tension de sortie et le système entier sont instables, et l'efficacité des composants ne peut pas être maximisée, ce qui influe sérieusement sur les performances de l'ordinateur. Résumé de l'invention Etant donné ce qui précède, la présente invention 30 décrit un système de commutation d'alimentation électrique pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit et le procédé de mise en oeuvre de celui-ci pour fournir un système de commutation d'alimentation électrique et un procédé pour augmenter ou diminuer dynamiquement une fréquence de fonctionnement d'un système informatique. La présente invention a d'excellents résultats sur l'amélioration de l'efficacité de fonctionnement de la modulation de largeur d'impulsion PWM, la réduction des pertes de commutation, la suppression de la température du système, l'amélioration du courant en dents de scie et la diminution de la tension d'ondulation crête à crête. Dans la présente invention, une unité de détection et de surveillance connectée au système informatique détecte un numéro de modèle de l'unité centrale (CPU), la consommation en courant de l'unité centrale (CPU), le changement de température à l'intérieur/ l'extérieur du logement ou en un point prédéterminé, les variations de tension et les variations de charge dans le système informatique et génère une valeur de détection. La valeur de détection est alors transmise à une unité de comparaison associée à l'unité de détection et de surveillance. Ensuite, l'unité de comparaison compare la valeur de détection avec une valeur de condition de déclenchement stockée dans une unité de stockage et délivre un signal de résultat de comparaison à l'unité de régulation de commutation de fréquence PWM. La valeur de condition de déclenchement stockée dans l'unité de stockage est obtenue à partir d'une opération de réglage par une unité de réglage. Dans la description ci-dessus, l'unité de régulation de commutation de fréquence PWM augmente ou diminue dynamiquement la fréquence de fonctionnement de la modulation de largeur d'impulsion PWM en se basant sur le signal de résultat de comparaison de sorte que le convertisseur puisse fournir l'alimentation au système informatique plus efficacement. Dans le système de commutation d'alimentation électrique pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit et le procédé de mise en uvre de celui-ci selon la présente invention, en surveillant dynamiquement le changement de statut de fonctionnement du système informatique par l'unité de détection et de surveillance, lorsque le changement de statut dépasse une valeur de déclenchement préréglée, l'unité de régulation de commutation de fréquence PWM peut augmenter ou diminuer dynamiquement la fréquence de fonctionnement de la modulation de largeur d'impulsion PWM en se basant sur le signal de résultat de comparaison de sorte que le convertisseur puisse fournir efficacement l'alimentation au système informatique en réponse à l'environnement changeant. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, considérés à tous égards comme explicatifs et non restrictifs, sur lesquels: la figure 1 illustre schématiquement un schéma de principe du système de commutation d'alimentation électrique conventionnel; la figure 2 illustre schématiquement un schéma de principe du système de commutation d'alimentation électrique pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit selon la présente invention; et la figure 3 est un organigramme pour expliquer le 10 procédé pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit selon la présente invention. Description détaillée des modes de réalisation préférés En faisant référence à la figure 2, un schéma de principe élémentaire du système de commutation d'alimentation électrique pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit selon la présente invention est représenté. Le système de commutation d'alimentation électrique pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit 2, qui est utilisé pour réguler une fréquence de fonctionnement d'un convertisseur 3 pour fournir une alimentation CC à un système informatique 4, comprend une unité de détection et de surveillance 24, une unité de comparaison 26, une unité de régulation de commutation de fréquence PWM 27, une unité de stockage 28 et une unité de réglage 29. En faisant de nouveau référence à la figure 2, l'unité de détection et de surveillance 24, qui est connectée au système informatique 4, détecte un statut de fonctionnement du système informatique 4 et délivre une valeur de détection. L'unité de réglage 29, qui est connectée à l'unité de stockage 28, est utilisée pour régler une valeur de condition de déclenchement et pour stocker la valeur de condition de déclenchement dans l'unité de stockage 28. Dans la description ci-dessus, la valeur de condition de déclenchement sert en tant que valeur de condition de déclenchement pour réguler la fréquence de fonctionnement. L'unité de comparaison 26, qui est connectée à l'unité de détection et de surveillance 24 et à l'unité de stockage 28 pour recevoir la valeur de détection depuis l'unité de détection et de surveillance 24 et la valeur de condition de déclenchement stockée dans l'unité de stockage 28, effectue une opération de comparaison et délivre un signal de résultat de comparaison. L'unité de régulation de commutation de fréquence PWM 27, qui est connectée à l'unité de comparaison 26 et au convertisseur 3, reçoit le signal de résultat de comparaison depuis l'unité de comparaison 26 et augmente ou diminue dynamiquement et automatiquement la fréquence de fonctionnement de la modulation de largeur d'impulsion PWM en se basant sur le signal de résultat de comparaison de sorte que le convertisseur 3 puisse fournir efficacement l'alimentation au système informatique 4 plus efficacement. En faisant de nouveau référence à la figure 2, l'unité de détection et de surveillance 24 comprend un détecteur (non représenté) et un module de surveillance (non représenté). Le détecteur peut être un détecteur de tension, un détecteur de courant, un détecteur de température, un détecteur de charge ou similaire. Le module de surveillance peut être un module de surveillance de tension, un module de surveillance de courant, un module de surveillance de température, un module de surveillance de charge ou similaire. L'unité de détection et de surveillance 24 est connectée à un point clé (non représenté) dans le système informatique 4 par l'intermédiaire du détecteur afin de détecter le statut de fonctionnement du système informatique 4. Le module de surveillance coopère avec le détecteur afin de surveiller dynamiquement la tension, le courant, la température ou la charge de programme dans le système informatique 4 et ensuite de délivrer dynamiquement une indication du changement de statut au système. Dans la description ci-dessus, l'unité de détection et de surveillance 24 peut consister en une combinaison d'au moins un détecteur (non représenté) et d'au moins un module de surveillance (non représenté). Le détecteur peut être un détecteur de tension, un détecteur de courant, un détecteur de température, un détecteur de charge ou similaire. Le module de surveillance peut être un module de surveillance de tension, un module de surveillance de courant, un module de surveillance de température, un module de surveillance de charge ou similaire. L'unité de détection et de surveillance 24 est connectée à de multiples points clés dans le système informatique 4 par l'intermédiaire de ces détecteurs afin de détecter les changements environnementaux pour le système informatique 4 avec une plus grande sensibilité. Les modules de surveillance coopèrent avec les détecteurs correspondants afin de surveiller dynamiquement la tension, le courant, la température ou la charge de programme dans le système informatique 4 et ensuite de délivrer dynamiquement des indications sur ces changements de statut au système. En faisant de nouveau référence à la figure 2, la valeur de condition de déclenchement peut être réglée par l'intermédiaire de l'unité de réglage 29 par un utilisateur lors de la mise en marche du système. De plus, une combinaison de multiples valeurs de condition de déclenchement peut être fixée selon les différentes demandes. Les valeurs de condition de déclenchement sont stockées dans l'unité de stockage 28. Dans le processus ultérieur, l'unité de comparaison 26 dans le système compare les valeurs de condition de déclenchement, qui sont fixées par l'utilisateur, avec les valeurs de détection, qui indiquent le statut du système et qui sont délivrées depuis les détecteurs, afin de déterminer si une augmentation ou une diminution de la fréquence de fonctionnement de la modulation de largeur d'impulsion (PWM) doit être effectuée. Avec tout système d'exploitation, lorsque le système informatique 4 est sollicité pour exécuter un programme de grande charge ou un programme qui va être exécuté pendant une longue période, le système augmente automatiquement la fréquence de fonctionnement de la modulation de largeur d'impulsion (PWM) selon la demande. Lorsque le système revient à un état normal ou lorsque le programme se termine, la fréquence de fonctionnement PWM est ramenée à la fréquence de fonctionnement d'origine. Pendant cette opération, il n'est pas nécessaire d'employer un quelconque logiciel pour commuter la fréquence, ni nécessaire de redémarrer le système informatique 4. Aucun programme exécuté sur l'ordinateur ne sera affecté défavorablement par le processus de commutation. L'invention peut employer un contrôleur de température unique composé d'un détecteur de température et d'un module de surveillance de température. Lorsque la température d'un interrupteur d'alimentation MOS dans la modulation de largeur d'impulsion PWM pour contrôler le convertisseur 3 est surchauffée, le système va diminuer automatiquement la fréquence de fonctionnement de la modulation de largeur d'impulsion PWM afin que la température de l'interrupteur d'alimentation MOS puisse être abaissée. Lorsque la température d'un interrupteur d'alimentation MOS dans la modulation de largeur d'impulsion PWM pour contrôler le convertisseur 3 tombe sous une température préréglée, la modulation de largeur d'impulsion PWM sera exploitée à une fréquence de commutation supérieure. La présente invention est avantageuse en raison de son faible temps de réponse et de sa compatibilité élevée. De plus, la stabilité et l'efficacité peuvent être maximisées puisque la modification ou le réglage des détecteurs peut être effectué sous un type quelconque de système d'exploitation sans redémarrer le système informatique 4. En faisant référence à la figure 3, un organigramme pour expliquer le procédé pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit selon la présente invention est représenté. Le procédé pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit de l'invention comprend les étapes décrites comme suit. Premièrement, le fonctionnement d'une unité de détection et de surveillance est démarré (S100). Ensuite, une valeur de condition de déclenchement est fixée pour réguler la fréquence de fonctionnement de circuit (S102). Puis, un statut de fonctionnement d'un système informatique est détecté et surveillé dynamiquement, et une valeur de détection est obtenue pour le statut de fonctionnement du système informatique (S104). En outre, la valeur de condition de déclenchement est comparée dynamiquement avec la valeur de détection pour le statut de fonctionnement du système informatique (S106). Finalement, la fréquence de fonctionnement de circuit du convertisseur est régulée dynamiquement par l'intermédiaire d'une unité de régulation de commutation de fréquence PWM en se basant sur un résultat de comparaison S108. En faisant référence à la fois à la figure 2 et à la figure 3, l'unité de détection et de surveillance 24 comprend un détecteur (non représenté) et un module de surveillance (non représenté). Le détecteur peut être un détecteur de tension, un détecteur de courant, un détecteur de température, un détecteur de charge ou similaire ou une combinaison de l'un quelconque de ces détecteurs. Chaque détecteur coopère avec le module de surveillance correspondant pour surveiller dynamiquement le statut du système informatique 4 et délivrer en conséquence une valeur de détection. Le module de surveillance peut être un module de surveillance de tension, un module de surveillance de courant, un module de surveillance de température, un module de surveillance de charge ou similaire. Dans l'étape ci-dessus de réglage de condition de déclenchement, la valeur de condition de déclenchement peut être fixée comme une valeur de condition de déclenchement pour un détecteur unique, ou elle peut aussi être fixée comme au moins une valeur de condition de déclenchement pour au moins un détecteur. De plus, la valeur de condition de déclenchement peut être fixée comme une valeur par défaut d'usine et stockée dans l'unité de stockage 28 du système informatique avant l'expédition aux clients, ou elle peut aussi fixée à une valeur souhaitée par un utilisateur et stockée dans l'unité de stockage 28 du système informatique lors du démarrage du système informatique. Dans l'étape consistant à réguler dynamiquement la fréquence de fonctionnement du convertisseur, le système compare la valeur de condition de déclenchement fixée par l'utilisateur avec la valeur de détection de l'unité de détection et de surveillance 24 pour déterminer comment réguler la fréquence de fonctionnement de la modulation de largeur d'impulsion PWM; en d'autres termes, si la fréquence de fonctionnement de la modulation de largeur d'impulsion PWM doit être augmentée ou diminuée. Certainement, si le statut de fonctionnement ne dépasse pas la valeur de condition de déclenchement préréglée, alors la fréquence de fonctionnement de la modulation de largeur d'impulsion PWM est maintenue à un indice constant. Comme décrit ci-dessus, le système de commutation d'alimentation électrique pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit et le procédé de mise en oeuvre de celui-ci selon la présente invention fournit un système de commutation d'alimentation électrique et un procédé pour augmenter ou diminuer dynamiquement une fréquence de fonctionnement d'un système informatique 4. La présente invention produit d'excellents résultats sur l'amélioration de l'efficacité de fonctionnement de la modulation de largeur d'impulsion PWM, la réduction des pertes de commutation, la suppression de la température du système, l'amélioration du courant en dents de scie et la diminution de la tension d'ondulation crête à crête. Alors que la présente invention a été décrite en faisant référence à la description détaillée et aux dessins du mode de réalisation préféré de celle-ci, il doit être compris que l'invention ne doit pas être considérée comme limitée de ce fait. Des modifications et changements variés peuvent être conçus par l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention, qui est indiqué par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1 Système de commutation d'alimentation électrique pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit (2) d'un convertisseur (3) pour fournir une alimentation CC à un système informatique (4), caractérisé en ce qu'il comprend: une unité de détection et de surveillance (24) connectée audit système informatique (4) pour détecter un statut de fonctionnement dudit système informatique et pour délivrer une valeur de détection; une unité de réglage (29) pour fixer la valeur de condition de déclenchement afin de réguler la fréquence de fonctionnement de circuit; une unité de stockage (28) connectée à ladite unité de réglage (29) pour stocker ladite valeur de 15 condition de déclenchement; une unité de comparaison (26) connectée à ladite unité de stockage (28) et à ladite unité de détection et de surveillance (24) pour comparer ladite valeur de détection avec ladite valeur de condition de déclenchement et délivrer un signal de résultat de comparaison; et une unité de régulation de commutation de fréquence PWM (27) connectée à ladite unité de comparaison (26) et audit convertisseur (3) pour recevoir ledit signal de résultat de comparaison et réguler la fréquence de fonctionnement de circuit (2) dudit convertisseur (3) en se basant sur ledit signal de résultat de comparaison. 2 Système de commutation d'alimentation électrique pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit selon la revendication 1, dans lequel ladite unité de détection et de surveillance (24) comprend au moins un détecteur et au moins un module de surveillance. 3 Système de commutation d'alimentation électrique pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit selon la revendication 2, dans lequel ledit détecteur est une combinaison quelconque d'un détecteur de tension, d'un détecteur de courant, d'un détecteur de température et d'un détecteur de charge. 4 Système de commutation d'alimentation électrique pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit selon la revendication 2, dans lequel ledit module de surveillance est une combinaison quelconque d'un module de surveillance de tension, d'un module de surveillance de courant, d'un module de surveillance de température et d'un module de surveillance de charge. 5 Système de commutation d'alimentation électrique pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit selon la revendication 1, dans lequel ladite unité de détection et de surveillance (24) comprend un détecteur et un module de surveillance. 6 Système de commutation d'alimentation électrique pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit selon la revendication 5, dans lequel ledit détecteur est un détecteur de tension, un détecteur de courant, un détecteur de température ou un détecteur de charge. 7 Système de commutation d'alimentation électrique pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit selon la revendication 5, dans lequel ledit module de surveillance est un module de surveillance de tension, un module de surveillance de courant, un module de surveillance de température ou un module de surveillance de charge. 8 Procédé pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit d'un convertisseur pour fournir une alimentation CC à un système informatique (4), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : démarrer le fonctionnement de l'unité de détection et de surveillance (24) ; fixer une valeur de condition de déclenchement pour réguler la fréquence de fonctionnement de circuit; détecter et surveiller dynamiquement un statut de fonctionnement dudit système informatique (4) et obtenir une valeur de détection pour le statut de fonctionnement dudit système informatique (4) ; comparer dynamiquement ladite valeur de condition de déclenchement avec ladite valeur de détection pour le statut de fonctionnement dudit système informatique (4) ; et réguler dynamiquement la fréquence de fonctionnement de circuit dudit convertisseur (3) par l'intermédiaire d'une unité de régulation de commutation de fréquence PWM (27) en se basant sur un résultat de comparaison. 9 Procédé pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit selon la revendication 8, dans lequel l'étape de réglage de ladite valeur de condition de déclenchement comprend le réglage d'une seule valeur de condition de déclenchement pour un seul détecteur. Procédé pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit selon la revendication 8, dans lequel l'étape de réglage de ladite valeur de condition de déclenchement comprend le réglage d'au moins une valeur de condition de déclenchement pour au moins un détecteur. 11 Procédé pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit selon la revendication 8, dans lequel l'étape de réglage de ladite valeur de condition de déclenchement comprend le réglage et le stockage de ladite valeur de condition de déclenchement dans une unité de stockage (28) dudit système informatique (4) en tant que valeur par défaut d'usine. 12 Procédé pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit selon la revendication 8, dans lequel l'étape de réglage de ladite valeur de condition de déclenchement comprend le réglage de ladite valeur de condition de déclenchement par un utilisateur et le stockage de ladite valeur de condition de déclenchement dans une unité de stockage (28) dudit système informatique (4) lors du démarrage dudit système informatique. 13 Procédé pour réguler automatiquement une fréquence de fonctionnement de circuit selon la revendication 8, dans lequel l'étape consistant à réguler dynamiquement la fréquence de fonctionnement de circuit dudit convertisseur (3) comprend une régulation de diminution ou d'augmentation dans la fréquence de fonctionnement.