一種動態調整cpu內核供電電壓的控制電路的制作方法
【專利摘要】一種動態調整CPU內核供電電壓的控制電路，包括：電壓轉換電路、電壓反饋電路以及低通濾波電路，其中，所述電壓轉換電路用于向CPU輸出供電電壓；所述低通濾波電路，與所述電壓轉換電路連接，用于將CPU輸出的PWM脈沖控制信號轉化為直流電壓，并將轉化得到的所述直流電壓輸出到所述穩壓芯片向CPU輸出供電電壓的采樣點；所述電壓反饋電路，與所述電壓轉換電路連接，用于從所述采樣點獲取采樣電壓，并將獲取到的所述采樣電壓輸出到所述電壓轉換電路。本實用新型提供了一種具有動態調整內核供電電壓的控制電路，具有降低CPU功耗，解決散熱問題的功能。
【專利說明】—種動態調整CPU內核供電電壓的控制電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電子領域，尤其涉及一種動態調整CPU內核供電電壓的控制電路。
【背景技術】
[0002]當今時代，電子產品飛速發展，產品趨于小型化設計發展，對功耗的要求越來越嚴格。電子消費品行業中，產品外觀小型精美且功耗低將成為主流。CPU為影響整機功耗的重要組成部分之一，也是產品小型化熱設計過程中重點關注的地方。而對于CPU，內核電壓為CPU功耗的主要來源，業界一般通過DC/DC轉化而得到，同時通過調整DC/DC反饋端采樣電阻來達到調整內核電壓的目的。
[0003]現有技術方案的缺點是:第一，穩壓芯片的反饋端采樣電阻一經確定，內核工作電壓將恒定不變；第二，CPU在不同的工作狀態下，內核需要的工作電壓閾值不同，為保證CPU能夠正常工作，必須留有足夠大的裕量；第三，當實際內核的供電電壓遠大于內核需要的工作電壓閾值時，內核耗散功率太大，造成能源浪費；第四，為滿足熱設計要求，耗散功率大將導致需要更為繁瑣的散熱措施，不利于產品小型化。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種動態調整CPU內核供電電壓的控制電路，可以動態的調整CPU內核供電電壓，同時能減低CPU的功耗，解決散熱的問題。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型實施例提供了一種動態調整CPU內核供電電壓的控制電路，包括:
[0006]所述電壓轉換電路包括穩壓芯片，用于向CPU輸出供電電壓，其中所述穩壓芯片包括開關控制電路和反饋調節電路，所述開關控制電路用于調控輸出的供電電壓，所述反饋調節電路用于根據所述電壓反饋電路輸出的采樣電壓調節所述開關控制電路，以使所述開關控制電路調控所述供電電壓并輸出；
[0007]所述低通濾波電路，與所述電壓轉換電路連接，用于將CPU輸出的PWM脈沖控制信號轉化為直流電壓，并將轉化得到的所述直流電壓輸出到所述穩壓芯片向CPU輸出供電電壓的采樣點；
[0008]所述電壓反饋電路，與所述電壓轉換電路連接，用于從所述采樣點獲取采樣電壓，并將獲取到的所述采樣電壓輸出到所述電壓轉換電路。
[0009]所述電路還包括:
[0010]CPU，分別與所述電壓轉換電路和所述低通濾波電路連接，用于根據所述電壓轉換電路輸出的所述供電電壓啟動處理數據功能，并向所述低通濾波電路輸出所述PWM脈沖控制信號。
[0011]其中，所述反饋調節電路根據所述電壓反饋電路輸出的采樣電壓調節所述MOS管的開關頻率，以使所述開關控制電路調控所述供電電壓并輸出。[0012]其中，所述電壓轉換電路包括第一電容、第一電阻、電感，電解電容，第二電容以及穩壓芯片，其中，所述穩壓芯片包括充電端口和開關端口 ；所述穩壓芯片的充電端口與所述第一電容的一端連接，所述第一電容的另一端與所述第一電阻的一端連接，所述第一電阻的另一端與所述穩壓芯片的開關端口連接，所述穩壓芯片的開關端口與所述電感的一端連接，所述電感的另一端分別與所述電解電容的正極連接和所述第二電容的一端連接，所述電解電容負極和所述第二電容的另一端接地。
[0013]其中，所述電壓轉換電路還包括第三電容、第四電容、第二電阻、第五電容，第六電容、第三電阻，所述穩壓芯片還包括電源端口、使能端口、時序端口、比較端口 ；所述穩壓芯片的電源端口分別與所述第三電阻的一端、所述第三電容的一端以及所述第四電容的一端連接，所述第三電阻的另一端與所述穩壓芯片的使能端口連接，所述第三電容的另一端和所述第四電容的另一端接地，所述穩壓芯片的時序端口與所述第五電容的一端連接，所述第五電容的另一端接地，所述穩壓芯片的比較端口與所述第六電容的一端連接，所述第六電容的另一端與所述第二電阻的一端連接，所述第二電阻的另一端接地。
[0014]其中，所述穩壓芯片還包括反饋端口，所述電壓反饋電路包括第一采樣電阻以及第二采樣電阻；所述第一采樣電阻的一端與所述電解電容的正極連接，所述第一采樣電阻的另一端分別與所述穩壓芯片的反饋端口和所述第二采樣電阻的一端連接，所述第二采樣電阻的另一端接地。
[0015]其中，所述低通濾波電路包括第四電阻、濾波電阻以及濾波電容；所述第四電阻的一端與所述穩壓芯片的反饋端口連接，所述第四電阻的另一端分別與所述濾波電容的一端和所述濾波電阻的一端連接，所述濾波電容的另一端接地，所述濾波電阻的另一端與所述CPU連接。
[0016]實施本實用新型實施例，具有如下有益效果:通過低通濾波電路將CPU輸出的PWM脈沖控制信號轉化為直流電壓，并將轉化得到的所述直流電壓輸出到所述穩壓芯片向CPU輸出供電電壓的采樣點，電壓反饋電路從所述采樣點獲取采樣電壓，并將獲取到的所述采樣電壓輸出到所述電壓轉換電路，電壓轉換電路通過控制MOS管的開關頻率，輸出穩定的供電電壓，采用本電路可以動態的調整CPU內核供電電壓，同時能減低CPU的功耗，解決散熱的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1是本實用新型實施例提供的一種動態調整CPU內核供電電壓的控制電路的電路結構不意圖；
[0019]圖2是本實用新型實施例提供的一種動態調整CPU內核供電電壓的控制電路的電路原理圖。
【具體實施方式】[0020]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0021]如圖1和圖2所示，圖1是本實用新型實施例提供的一種動態調整CPU內核供電電壓的控制電路的電路結構示意圖，圖2是本實用新型實施例提供的一種動態調整CPU內核供電電壓的控制電路的電路原理圖。結合圖1和圖2首先介紹所述控制電路中的各個工作電路的連接方式和工作原理，所述動態調整CPU內核供電電壓的控制電路包括:電壓轉換電路110、低通濾波電路120以及電壓反饋電路130，所述電路還包括CPU140，其中:
[0022]電壓轉換電路110，包括穩壓芯片，用于向CPU輸出供電電壓，其中所述穩壓芯片包括開關控制電路和反饋調節電路，所述開關控制電路用于調控輸出的供電電壓，所述反饋調節電路用于根據所述電壓反饋電路輸出的采樣電壓調節所述開關控制電路，以使所述開關控制電路調控所述供電電壓并輸出。其中，所述開關控制電路包括MOS管，所述反饋調節電路根據所述電壓反饋電路輸出的采樣電壓調節所述MOS管的開關頻率，以使所述開關控制電路調控所述供電電壓并輸出。
[0023]具體的，所述電壓轉換電路110包括如圖2所示第一電容Cl、第一電阻R1、電感LI，電解電容CEl，第二電容C2以及穩壓芯片U14，其中，所述穩壓芯片U14包括充電端口 BS和開關端口 SW。所述穩壓芯片的充電端口 BS與所述第一電容Cl的一端連接,所述第一電容Cl的另一端與所述第一電阻Rl的一端連接，所述第一電阻Rl的另一端與所述穩壓芯片U14的開關端口 SW連接，所述穩壓芯片U14的開關端口 SW與所述電感LI的一端連接，所述電感LI的另一端分別與所述電解電容CEl的正極連接和所述第二電容C2的一端連接，所述電解電容CEl的負極和所述第二電容C2的另一端接地。
[0024]進一步的，所述電壓轉換電路還包括第三電容C3、第四電容C4、第二電阻R2、第五電容C5，第六電容C6、第三電阻Ren，所述穩壓芯片U14還包括電源端口 IN、使能端口 EN、時序端口 SS、比較端口 C0MP。所述穩壓芯片U14的電源端口 IN分別與所述第三電阻R3的一端、所述第三電容C3的一端以及所述第四電容R4的一端連接，所述第三電阻R3的另一端與所述穩壓芯片U14的使能端口 EN連接，所述第三電容C3的另一端和所述第四電容C4的另一端接地，所述穩壓芯片U14的時序端口 SS與所述第五電容C5的一端連接，所述第五電容C5的另一端接地，所述穩壓芯片U14的比較端口 COMP與所述第六電容C6的一端連接，所述第六電容C6的另一端與所述第二電阻R2的一端連接，所述第二電阻R2的另一端接地。
[0025]其中，所述第一電容Cl、所述第二電容C2、所述第三電容C3、所述第四電容C4、所述第五電容C5以及所述第六電容C6均為濾波電容，所述電感LI和所述電解電容CEl構成充放電電路。當穩壓芯片U14工作正常時，通過穩壓芯片U14的開關控制電路控制電感LI和電解電容CEl的充放電,輸出對應的供電電壓Vcore,并通過第一米樣電阻Rsmse和第二米樣電阻Rgnd對所述供電電壓進行采樣，并將采樣得到的采樣電壓反饋到穩壓芯片U14的反饋端口 FB，再通過穩壓芯片U14內部的內部調節電路改變穩壓芯片U14內部的MOS管的開關頻率，從而改變電路的占空比，占空比不同，輸出所述供電電壓的大小也隨之不同。
[0026]所述低通濾波電路120，與所述電壓轉換電路110連接，用于將CPU輸出的PWM脈沖控制信號轉化為直流電壓，并將轉化得到的所述直流電壓輸出到所述穩壓芯片向CPU輸出供電電壓的采樣點。具體的，所述穩壓芯片還包括如圖2所示的反饋端口 FB，所述低通濾波電路120包括第四電阻R_、濾波電阻Rfilto以及濾波電容CfiltOT。所述第四電阻Rpwm的一端與所述穩壓芯片U14的反饋端口 FB連接，所述第四電阻R4的另一端分別與所述濾波電容CfiltCT的一端和所述濾波電阻Rfilto的一端連接，所述濾波電容CfiltCT的另一端接地，所述濾波電阻Rfilte的另一端與所述CPU連接。所述低通濾波電路通過濾波電阻Rfilte和濾波電容Cfilto將CPU輸出的PWM脈沖控制信號轉換成直流的Vpwm，其中，所述濾波電容Cfilte的作用是通低頻電壓阻高頻電壓。
[0027]所述電壓反饋電路130，與所述電壓轉換電路110連接，用于從所述采樣點獲取采樣電壓，并將獲取到的所述采樣電壓輸出到所述電壓轉換電路110。具體的，所述電壓反饋電路130包括如圖2所示的第一采樣電阻Rs.以及第二采樣電阻RgnP所述第一采樣電阻Rsense的一端與所述電解電容CEl的正極連接，所述第一采樣電阻Rsmse的另一端分別與所述穩壓芯片的反饋端口 FB和所述第二采樣電阻Rgnd的一端連接，所述第二采樣電阻Rgnd的另一端接地。其中，所述第一采樣電阻Rsmse和所述第二采樣電阻Rgnd對所述供電電壓Vcore采樣后反饋給所述穩壓芯片U14的反饋端口 FB。
[0028]進一步的，本實施例中的控制電路還可以包括CPU140。所述CPU140分別與所述電壓轉換電路110和所述低通濾波電路120連接，用于根據所述電壓轉換電路110輸出的所述供電電壓啟動處理數據功能，并向所述低通濾波電路120輸出所述PWM脈沖控制信號。具體的，CPU在啟動處理數據功能時，根據不同的寄存器來確定其所處工作模式，不同工作模式下CPU工作所需的閾值電壓不同，CPU會根據寄存器的配置輸出對應的PWM脈沖控制信號。其中，PWM脈沖控制信號是用來控制穩壓芯片U14內部的MOS管的偏置，改變MOS管的導通時間，從而實現控制所述供電電壓輸出。
[0029]下面結合圖2對該電路的工作原理做一個詳細介紹。
[0030]當穩壓芯片U14工作正常時，通過穩壓芯片U14的開關控制電路控制電感LI和電解電容CEl的充放電,輸出對應的供電電壓Vcme,并且通過第一米樣電阻Rsmse和第二米樣電阻Rgnd對所述供電電壓進行采樣，并將采樣后的采樣電壓反饋到穩壓芯片U14的反饋端口 FB，再通過穩壓芯片U14內部的內部調節電路改變穩壓芯片U14內部的MOS管的開關頻率，從而實現穩定的輸出。在現有的技術方案中是通過改變所述第一采樣電阻Rsense和第二采樣電阻Rgnd的阻值來調整輸出所述供電電壓的大小。在此基礎上，本實用新型實施例在該電路中增加了 RC低通濾波電路，通過配合對應的PWM脈沖控制信號來調節所述供電電壓的大小。因此本實施例不需要改變所述第一采樣電阻Rsense和第二采樣電阻Rgnd的阻值來調整輸出所述供電電壓。
[0031]其中，本實用新型實施例調節所述供電電壓的工作原理如下:
[0032]設定通過第一采樣電阻Rsmse的電流為I1，通過第二采樣電阻Rgnd的電流為I3，通過電阻Rpwm的電流為I2，根據基爾霍夫電流定律可得:
【權利要求】
1.一種動態調整CPU內核供電電壓的控制電路，其特征在于，所述電路包括電壓轉換電路、電壓反饋電路以及低通濾波電路，其中: 所述電壓轉換電路包括穩壓芯片，用于向CPU輸出供電電壓，其中所述穩壓芯片包括開關控制電路和反饋調節電路，所述開關控制電路用于調控輸出的供電電壓，所述反饋調節電路用于根據所述電壓反饋電路輸出的采樣電壓調節所述開關控制電路，以使所述開關控制電路調控所述供電電壓并輸出； 所述低通濾波電路，與所述電壓轉換電路連接，用于將CPU輸出的PWM脈沖控制信號轉化為直流電壓，并將轉化得到的所述直流電壓輸出到所述穩壓芯片向CPU輸出供電電壓的采樣點； 所述電壓反饋電路，與所述電壓轉換電路連接，用于從所述采樣點獲取采樣電壓，并將獲取到的所述采樣電壓輸出到所述電壓轉換電路。
2.如權利要求1所述的動態調整CPU內核供電電壓的控制電路，其特征在于，所述電路還包括: CPU,分別與所述電壓轉換電路和所述低通濾波電路連接，用于根據所述電壓轉換電路輸出的所述供電電壓啟動處理數據功能，并向所述低通濾波電路輸出所述PWM脈沖控制信號。
3.如權利要求1所述的動態調整CPU內核供電電壓的控制電路，其特征在于，所述開關控制電路包括MOS管，所述反饋調節電路用于根據所述電壓反饋電路輸出的采樣電壓調節所述開關控制電路，以使所述開關控制電路調控所述供電電壓并輸出包括: 所述反饋調節電路根據所述電壓反饋電路輸出的采樣電壓調節所述MOS管的開關頻率，以使所述開關控制電路調控所述供電電壓并輸出。
4.如權利要求1所述的動態調整CPU內核供電電壓的控制電路，其特征在于，所述電壓轉換電路包括第一電容、第一電阻、電感，電解電容，第二電容以及穩壓芯片，其中，所述穩壓芯片包括充電端口和開關端口； 所述穩壓芯片的充電端口與所述第一電容的一端連接，所述第一電容的另一端與所述第一電阻的一端連接，所述第一電阻的另一端與所述穩壓芯片的開關端口連接，所述穩壓芯片的開關端口與所述電感的一端連接，所述電感的另一端分別與所述電解電容的正極連接和所述第二電容的一端連接，所述電解電容負極和所述第二電容的另一端接地。
5.如權利要求4所述的動態調整CPU內核供電電壓的控制電路，其特征在于，所述電壓轉換電路還包括第三電容、第四電容、第二電阻、第五電容，第六電容、第三電阻，所述穩壓芯片還包括電源端口、使能端口、時序端口、比較端口 ； 所述穩壓芯片的電源端口分別與所述第三電阻的一端、所述第三電容的一端以及所述第四電容的一端連接，所述第三電阻的另一端與所述穩壓芯片的使能端口連接，所述第三電容的另一端和所述第四電容的另一端接地，所述穩壓芯片的時序端口與所述第五電容的一端連接，所述第五電容的另一端接地，所述穩壓芯片的比較端口與所述第六電容的一端連接，所述第六電容的另一端與所述第二電阻的一端連接，所述第二電阻的另一端接地。
6.如權利要求4所述的動態調整CPU內核供電電壓的控制電路，其特征在于，所述穩壓芯片還包括反饋端口，所述電壓反饋電路包括第一采樣電阻以及第二采樣電阻； 所述第一采樣電阻的一 端與所述電解電容的正極連接，所述第一采樣電阻的另一端分別與所述穩壓芯片的反饋端口和所述第二采樣電阻的一端連接，所述第二采樣電阻的另一端接地。
7.如權利要求1所述的動態調整CPU內核供電電壓的控制電路，其特征在于，所述低通濾波電路包括第四電阻、濾波電阻以及濾波電容； 所述第四電阻的一端與所述穩壓芯片的反饋端口連接，所述第四電阻的另一端分別與所述濾波電容的一端和所述濾波電阻的一端連接，所述濾波電容的另一端接地，所述濾波電阻的另一 端與所述CPU連接。
【文檔編號】G06F1/26GK203689430SQ201320664381
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】李鵬飛, 胡海強 申請人:南通同洲電子有限責任公司