集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統和方法

專利名稱：集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統和方法
技術領域：
本發明涉及集成電路芯片領域，尤其涉及對集成電路芯片進行智能自適應驅動級
控制的系統和方法。
背景技術：
集成電路芯片在應用中一般需要后接負載或相當于負載的其他器件或芯片，芯片 的驅動能力代表了芯片是否能夠支持很多負載的能力，以及是否能提供足夠的電流、電壓 或功率來對后級的正常工作進行支持的能力。芯片的驅動能力直接影響到芯片本身的功 能，影響到芯片是否能在電路中得到充分發揮，甚至影響到整個電路系統是否能按照設計 正常地運行。 芯片所接的負載越大，對于芯片驅動能力的要求越高。如果一款特定驅動能力的 芯片的下一級是其他負載芯片，如果芯片的負載驅動能力較低，在驅動大負載時，可能變得 驅動能力不足。另外一種情況是芯片的輸出接有多個負載，而掛接在其輸出上的各負載輸 入端電容是并聯的，信號在上升沿通過芯片驅動級對負載電容充電，信號下降時負載電容 通過驅動芯片的輸出級放電。芯片的輸出端帶的負載越多，并聯的電容越大，電容充放電需 要的時間則越長。因此，負載電容增大會造成信號上升及下降緩慢，使得芯片驅動能力變得 不足。 在以上的兩種情況下，芯片業界目前的做法是，設計驅動能力更大的芯片來應付 大負載的情況，否則就只能減小負載，那么，需要設計不同大小驅動能力的芯片來應付各種 負載情況，這樣就增大了所需芯片的數量和種類，提高了廠商的生產設計成本，也增大了芯 片使用的難度。

發明內容
本發明要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種集成電路芯片智能 自適應驅動級控制系統和方法，使同一款芯片在后接不同大小負載時能夠自動調節芯片本 身的驅動能力，也就是說，對于大負載增大芯片的驅動能力，而對于小負載則減小芯片的驅 動能力。這樣，對于不同的負載，一顆芯片就可以應付，而不需要使用不同的芯片來帶動不 同大小的負載。從而可以減少所需芯片的數量和種類，降低廠商的生產設計成本，也使芯片 的應用變得容易。 本發明的技術方案是一種集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統，包括芯片 驅動電路、芯片輸出電路、信號檢測電路和控制邏輯電路，芯片驅動電路或芯片輸出電路輸 出反饋信號接信號檢測電路的輸入端，信號檢測電路對反饋信號進行采樣比較，輸出檢測 結果信號接控制邏輯電路的第一輸入端，控制邏輯電路根據檢測結果信號，輸出控制信號 給芯片驅動電路。 本發明的集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統更詳細的技術方案是所述芯 片驅動電路或芯片輸出電路輸出的反饋信號為階躍信號或具有快速高低變化的電流或電壓信號。 所述控制邏輯電路的第二輸入端接芯片驅動電路或芯片輸出電路輸出的反饋信
號，所述控制邏輯電路檢測到穩定的反饋信號后，發送控制信號給信號檢測電路。 所述信號檢測電路對輸入的反饋信號進行處理，檢測電壓或電流信號高低兩種水
平之間的時間差，或者和時間差相關的電信號，信號檢測電路還包括電荷泵和比較器，將反
饋信號的處理結果和參考值進行比較，輸出檢測結果信號。 所述控制邏輯電路包括計數器，在檢測到一定數量的檢測結果信號后再輸出控制 信號給芯片驅動電路。 所述芯片驅動電路根據控制邏輯電路輸出的控制信號的不同，增加、保持或者減 少芯片的驅動能力。 本發明還提出了一種實現集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統的方法，包括 以下步驟 步驟S1 :所述芯片驅動電路或芯片輸出電路輸出反饋信號作為信號檢測電路和 控制邏輯電路的輸入； 步驟S2 :所述控制邏輯電路檢測反饋信號，在檢測到穩定的反饋信號后，輸出使 能控制信號給信號檢測電路； 步驟S3 :所述信號檢測電路開始工作，對輸入的反饋信號進行采樣處理，并與參 考值進行比較，輸出檢測結果信號給控制邏輯電路； 步驟S4 :所述控制邏輯電路檢測到至少一個檢測結果信號后，輸出控制信號給芯 片驅動電路； 步驟S5 :芯片驅動電路根據控制信號，做出相應的驅動能力調整處理。 本發明的集成電路芯片智能自適應驅動級控制方法更詳細的技術方案是所述
步驟S4中，所述控制邏輯電路包括計數器，在檢測到一定數量的檢測結果信號后才開始判
斷；當在一定時間內和一定的比較器參考電壓下，檢測到一定數量的檢測結果信號，則相應
輸出增驅動控制信號，保持驅動控制信號，或者減驅動控制信號。 所述步驟S5中，所述芯片驅動電路若收到增驅動控制信號，則開啟更多驅動或者 開啟更大的驅動；若收到減驅動控制信號，則關閉部分驅動；若收到保持驅動控制信號，則 不作改變。 進一步地，還包括步驟S6 :芯片根據情況決定在完成智能驅動設置以后自動關閉 或者不關閉檢測電路，并定期或不定期重新開啟檢測電路以決定是否需要改變芯片的驅動 能力，或者也可以根據情況不再重新開啟檢測電路。 本發明的優點是可以檢測芯片輸出的階躍信號(例如時鐘信號和方波信號)或 其他快速變化的信號的上升時間以及/或者下降時間，并通過這種檢測使同一款芯片在后 接不同大小負載時能夠自動調節芯片本身的驅動能力，可以應付驅動能力不足的情況，使 同一塊芯片可以應對各種不同大小的負載，減少所需的芯片數量和種類，降低廠商的生產 設計成本，也使芯片的應用變得容易；也可以應付驅動能力過強的情況，更節能省電。可以 根據情況決定在完成智能驅動設置以后自動關閉以節省電能或者不關閉檢測電路，并根據 情況靈活決定定期或不定期重新開啟檢測電路以決定是否需要改變芯片的驅動能力，或者 也可以不再重新開啟檢測電路。


下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述 圖1為本發明的實施例1的結構框圖； 圖2為本發明的實施例2的結構框圖； 圖3為本發明的實施例的一種信號檢測電路的部分結構示意圖； 圖4為本發明的增加或保持芯片驅動能力的芯片驅動電路的電路示意圖； 圖5為本發明的減少或保持芯片驅動能力的芯片驅動電路的電路示意圖。 其中1芯片驅動電路；2芯片輸出電路；3信號檢測電路；4控制邏輯電路。
具體實施例方式
實施例1 :如圖1所示，本實施例的集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統包括 芯片驅動電路1、芯片輸出電路2、信號檢測電路3和控制邏輯電路4。在本實施例中，由芯 片驅動電路1輸出反饋信號分別連接信號檢測電路3的輸入端和控制邏輯電路4的第二輸 入端，信號檢測電路3的信號輸出端連接控制邏輯電路4的第一輸入端，控制邏輯電路4的 使能控制端連接信號檢測電路的控制輸入端，其輸出端連接芯片驅動電路的控制輸入端。
芯片驅動電路1輸出信號給芯片輸出電路2，芯片輸出電路通常是芯片緩沖電路， 由芯片輸出電路輸出信號給芯片的輸出端。芯片驅動電路1的輸出反饋信號為階躍信號或 具有陡上升沿和陡下降沿的快速高低變化的電流或電壓信號。 控制邏輯電路4對芯片驅動電路輸出的反饋信號進行檢測，當反饋信號較穩定 后，從使能控制端輸出一個使能控制信號給信號檢測電路3的控制輸入端，控制信號檢測 電路3開始工作。具體實現為控制邏輯電路4包含計數器，對輸入的反饋信號進行計數，當 記到一定數值時再給信號檢測電路3發使能控制信號。 信號檢測電路3在收到控制邏輯4的使能控制信號后開始檢測工作，對輸入的反 饋信號進行采樣處理，并與參考值進行比較，檢測芯片輸出的階躍信號(例如時鐘信號和 方波信號)或其他快速變化的信號的上升時間以及/或者下降時間，并輸出檢測結果信號 給控制邏輯電路。信號檢測電路測量反饋信號的電壓或電容高低兩個水平的時間差，并將 時間差轉換成電信號，具體方式可以為將輸出反饋信號的上升沿和下降沿信號通過比較 器進行采樣比較，將電壓或電流信號高低兩水平間的時間差轉換成電脈沖信號。時間差越 長，說明芯片的驅動負載越大，芯片所需的驅動能力越大，時間差越小，說明芯片所需的驅 動能力越小。信號檢測電路包括一個電荷泵和若干比較器。如圖3所示，電荷泵可以由2個 場效應管和電容組成。電荷泵的第一輸入端輸入代表時間差的脈沖信號，脈沖給電荷泵充 電，電荷泵的電容c;的電壓增加，電容Q兩端的電壓和代表時間差的脈沖寬度成正比。電 容Q的一端連接比較器的一個輸入端，比較器的另一個輸入端連接參考電壓，參考電壓可 以通過軟件或硬件等方式設定。 當芯片的負載較大時，電路的驅動可能不足，代表時間差的脈沖寬度很大，電容泵 的電容兩端的電壓較大，當電壓值大于參考電壓的值時，電荷泵后的比較器輸出一個觸發 脈沖，給控制邏輯電路4，此時說明芯片的驅動能力不足。若芯片的負載較小，電路的驅動能
力足夠時，代表時間差的脈沖不足以使電容c;的電壓超過參考電壓，則電荷泵后的比較器不會有脈沖信號輸出，說明驅動足夠。 控制邏輯電路4用于對芯片驅動電路進行控制，使其得到所需要的驅動能力。當 控制邏輯電路4認定芯片的驅動能力過小時，則將開啟更多或更強的驅動電路，若認定驅 動能力未過大，則保持現有大小的驅動能力。控制邏輯電路4的計數器在一定的時間內對 從信號檢測電路發來的檢測結果信號(即觸發脈沖信號)進行計數，當檢測到一定數量的 檢測結果脈沖時，再決定調整芯片的驅動能力，若需要增加芯片的驅動能力，則輸出給芯片 驅動電路1的控制信號hdrv為高電平，代表增驅動控制信號，否則hdrv為低電平，代表保 持驅動控制信號。 如圖4所示為芯片驅動電路的一種具體實現方式，當控制邏輯電路判斷需要增加 驅動時，高電平的hdrv信號使在的一路驅動電路工作的基礎上，第二路驅動電路開啟，否 則低電平的hdrv信號(即高電平的hdrV_n信號)使只有第一路驅動電路工作，第二路驅 動電路關閉不工作。信號enable是整個驅動電路的使能信號，由控制邏輯電路或由芯片其 他部分產生，用來開啟或關閉芯片驅動電路。 由于在實際使用的過程中，芯片接的負載在一定時間內不會變化，芯片所需的驅 動能力也不變，因此并不需要時刻監測驅動能力，因此，控制邏輯電路可以設置在一定時間 或者其他情況時由使能控制信號控制信號檢測電路3關閉，停止工作，也可以通過使能控 制信號控制信號檢測電路3定期或不定期地開啟或關閉，從而節約電能，避免不必要的浪 費。定期或不定期的重新開啟信號檢測電路的目的是為了應對芯片的負載可能有變化的情 況。在一些情況下，也可以根據情況不再重新開啟信號檢測電路。 實施例2 :如圖2所示，在本實施例中，由芯片輸出電路2輸出反饋信號分別連接 信號檢測電路3的輸入端和控制邏輯電路4的第二輸入端。輸出反饋信號為階躍信號或具 有陡上升沿和陡下降沿的快速高低變化的電流或電壓信號。控制邏輯電路4對芯片輸出電 路2輸出的反饋信號進行檢測，當發現反饋信號較穩定時，輸出一個使能控制信號給信號 檢測電路3的控制輸入端，控制信號檢測電路3開始工作，對芯片輸出電路2輸出的反饋信 號進行檢測。在具體電路實現時，也可以將控制邏輯電路和信號檢測電路組合在一起，構成 信號檢測控制電路。 圖4的芯片驅動電路對應于在芯片使用過程中驅動能力可能不足的問題，圖5的 芯片驅動電路對應于的集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統是為在芯片使用過程中， 驅動能力可能過高的情況設計的，這種情況下，芯片的驅動能力足夠，而有時為了節能需要 根據情況關閉一些驅動。在圖5的實施例中，信號檢測電路3的比較器的參考電壓根據情 況具體設置，當信號檢測電路在特定的比較器參考電壓下有脈沖輸出時，代表芯片的驅動 能力使用合理，不需要降低，并輸出高電平的ldrv—n信號(即低電平的ldrv信號)，代表保 持驅動控制信號，使驅動電路保持工作；否則，當信號檢測電路在降低比較器參考電壓到一 定數值后仍然沒有脈沖輸出時，控制邏輯電路4判斷認為芯片的驅動能力過高，需要降低 驅動能力，輸出低電平的ldrv—n信號(即高電平的ldrv信號)，代表減驅動控制信號，使第 一路驅動電路保持工作，第二路驅動電路關閉不工作。如果在電路中需要有開關更多路驅 動電路，可以照以上原理進行設計。不管是以芯片驅動電路1還是芯片輸出電路2的輸出 作為反饋信號的系統，都可以根據實際應用的需要，解決驅動能力可能不足或解決驅動能 力可能過高的問題。
以上所述，僅為本發明的優選實施例，并不能以此限定本發明實施的范圍，凡依本 發明權利要求及說明書內容所作的簡單的變換，皆應仍屬于本發明覆蓋的保護范圍。
權利要求
一種集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統，其特征在于包括芯片驅動電路(1)、芯片輸出電路(2)、信號檢測電路(3)和控制邏輯電路(4)，芯片驅動電路(1)或芯片輸出電路(2)輸出反饋信號給信號檢測電路(3)的輸入端，信號檢測電路(3)對反饋信號進行采樣比較，輸出檢測結果信號給控制邏輯電路(4)的第一輸入端，控制邏輯電路(4)根據檢測結果信號，輸出控制信號給芯片驅動電路(1)。
2. 根據權利要求1中所述的集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統，其特征在于 所述芯片驅動電路(1)或芯片輸出電路(2)輸出的反饋信號為階躍信號或具有陡上升沿和 陡下降沿的快速高低變化的電流或電壓信號。
3. 根據權利要求1中所述的集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統，其特征在于 所述控制邏輯電路(4)的第二輸入端接入芯片驅動電路(1)或芯片輸出電路(2)輸出的反 饋信號，所述控制邏輯電路(4)檢測到穩定的反饋信號后，發送控制信號給信號檢測電路 (3)。
4. 根據權利要求1中所述的集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統，其特征在于 所述信號檢測電路(3)對輸入的反饋信號進行處理，檢測電壓或電流信號高低兩種水平之 間的時間差，或者和時間差相關的電信號，信號檢測電路包括比較器，將反饋信號的處理結 果和參考值進行比較，輸出檢測結果信號。
5. 根據權利要求1中所述的集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統，其特征在于 所述控制邏輯電路(4)包括計數器，在檢測到一定數量的檢測結果信號后再輸出控制信號 給芯片驅動電路(1)。
6. 根據權利要求1中所述的集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統，其特征在于所述芯片驅動電路(1)根據控制邏輯電路(4)輸出的控制信號的不同，增加、保持或者減少芯片的驅動能力。
7. —種實現權利要求1所述的集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統的方法，其特征在于包括以下步驟步驟S1 :所述芯片驅動電路(1)或芯片輸出電路(2)輸出反饋信號作為信號檢測電路 (3)和控制邏輯電路(4)的輸入;步驟S2 :所述控制邏輯電路(4)檢測輸入的反饋信號，在檢測到穩定的反饋信號后，輸 出使能控制信號給信號檢測電路(3);步驟S3 :所述信號檢測電路(3)開始工作，對輸入的反饋信號進行采樣處理，并與參考 值進行比較，檢測芯片輸出的階躍信號或其他快速變化的信號的上升時間以及/或者下降 時間，并輸出檢測結果信號給控制邏輯電路(4);步驟S4:所述控制邏輯電路(4)檢測到至少一個檢測結果信號后，輸出控制信號給芯 片驅動電路(1);步驟S5 :芯片驅動電路(1)根據控制信號，做出相應的驅動能力調整處理。
8. 根據權利要求7中所述的集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統的方法，其特征 在于所述步驟S4中，所述控制邏輯電路(4)包括計數器，在檢測到一定數量的檢測結果信 號后才開始判斷；當在一定時間內和一定的比較器參考電壓下，檢測到一定數量的檢測結 果信號，則相應輸出增驅動控制信號、保持驅動控制信號、或者減驅動控制信號。
9. 根據權利要求8中所述的集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統的方法，其特征在于所述步驟S5中，所述芯片驅動電路(1)若收到增驅動控制信號，則開啟更多驅動或者 開啟更大的驅動；若收到減驅動控制信號，則關閉部分驅動；若收到保持驅動控制信號，則 不作改變。
10.根據權利要求7中所述的集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統的方法，其特 征在于還包括步驟S6 :所述控制系統可在完成智能驅動設置以后自動關閉或者不關閉信 號檢測電路(3)，并定期或不定期重新開啟信號檢測電路(3)，或不再重新開啟信號檢測電 路(3)。
全文摘要
本發明公開了一種集成電路芯片智能自適應驅動級控制系統，包括芯片驅動電路、芯片輸出電路、信號檢測電路和控制邏輯電路，芯片驅動電路或芯片輸出電路輸出反饋信號接信號檢測電路的輸入端，信號檢測電路對反饋信號進行采樣比較，輸出檢測結果信號接控制邏輯電路的第一輸入端，控制邏輯電路根據檢測結果信號，輸出控制信號給芯片驅動電路。本發明還提出了集成電路芯片智能自適應驅動級控制方法，能自動調節芯片驅動能力，可以應付驅動能力不足的情況，使同一塊芯片可以應對各種不同大小的負載，減少所需的芯片數量和種類，降低廠商的生產設計成本，也使芯片的應用變得容易；也可以應付驅動能力過強的情況，更節能省電。
文檔編號G05F1/10GK101727123SQ20091022632
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月18日 優先權日2009年11月18日
發明者劉斌, 張達泉, 林勁松 申請人:蘇州麥格芯微電子有限公司