CN102879631A - 一种电压检测装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电压检测装置、系统及方法，涉及电子领域，能够实时、动态地对芯片供电电源电压进行过压或欠压检测，提高了系统可靠性。本发明的电压检测装置包括：主控单元、模数转换单元和电压比较单元；其中，主控单元与芯片相连，接收芯片的实时VID，将其转换为实时VID规定的芯片可接受工作电压范围后提供给电压比较单元；模数转换单元与芯片供电电源相连，接收芯片供电电源提供的实际电压模拟信号，将其转换为实际电压值后提供给电压比较单元；电压比较单元分别与主控单元和模数转换单元相连，确定实际电压值是否超出实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围。本发明用于自动调压电源的过压或欠压检测。

Description

一种电压检测装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其涉及一种电压检测装置、系统及方法。

背景技术

在电子设备的设计中，由同一电源供电的多个芯片由于处理性能和业务负荷不同，可以分为快处理(英文全称为Fast process)、正常处理(英文全称为Normal process)和慢处理(英文全称为Slow process)三种处理状态。不同芯片的速度和整体功耗均不同，所以进行单板热设计和电源设计时必须满足不同芯片的电压要求。因此，可以让Fast process芯片工作电压稍低一点，以稳定正常工作，让Slow process芯片的工作电压稍高一点，以稳定正常工作。为了避免供给的电压过高或过低，芯片在生产测试阶段厂家在芯片内部标定电压识别(英文全称为Voltage Identification，简称为VID)参数，以规定一个芯片可接受的工作电压范围。芯片的实际电压大于芯片可接受的工作电压上限，称为过压；芯片的实际电压小于芯片可接受的工作电压下限，称为欠压。

现有技术中，对芯片进行过压或欠压检测的方法为：闭环自适应电压调节(英文全称为Adaptive Voltage Scaling，简称为AVS)电源输出的实际电压分别供给芯片和模数转换器。为了防止AVS电源的供电超出芯片的承受范围，在主控单元中预先设定了芯片的VID，模数转换器对实际电压进行转换并输入主控单元，主控单元将转换后的实际电压与预设的VID规定的芯片可接受的工作电压范围进行比较，若实际电压超出预设的VID规定的芯片可接受的工作电压范围，则确定芯片过压或者欠压，生成告警并记录。

在现有技术中，用于判定芯片是否过压或欠压的标准是主控单元预设的VID规定的芯片可接受的工作电压范围。但是，芯片内部结温或制作工艺等因素都会导致芯片的实际VID发生改变，相应的，芯片可接受的工作电压范围也就发生了改变。将芯片的实际电压与预设的VID规定的芯片可接受的工作电压范围的比较不能真实地反映芯片的过压或欠压状况，可能导致芯片的实际电压在超出芯片可接受的工作电压范围时，系统却无法检测告警，从而使芯片正常业务受到影响，可靠性较低。

发明内容

本发明的实施例提供一种电压检测装置、系统及方法，能够实时、动态地对芯片供电电源电压进行过压或欠压检测，提高了系统可靠性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明的第一方面提供一种电压检测装置，包括：主控单元、模数转换单元和电压比较单元；其中，

所述主控单元与芯片相连，用于接收芯片的实时电压标识VID，将所述芯片的实时VID转换为实时VID规定的芯片可接受工作电压范围，将所述实时VID规定的芯片可接受工作电压范围提供给电压比较单元；

所述模数转换单元与芯片供电电源相连，用于接收所述芯片供电电源提供的实际电压模拟信号，将所述实际电压模拟信号转换为实际电压值，将实际电压值提供给电压比较单元；

所述电压比较单元分别与所述主控单元和所述模数转换单元相连，用于接收所述主控单元发送的实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围和所述模数转换单元转换得到的实际电压值，确定所述实际电压值是否超出所述实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围。

本发明的第二方面提供一种电压检测装置，包括：主控单元、模数转换单元、电压比较单元和电压标识VID转换单元；其中，

所述主控单元与芯片相连，用于接收芯片的实时VID，将芯片的实时VID提供给VID转换单元；

所述模数转换单元与芯片供电电源相连，用于接收所述芯片供电电源提供的实际电压模拟信号，将所述实际电压模拟信号转换为实际电压值，将实际电压值提供给电压比较单元；

所述VID转换单元设于所述电压比较单元与所述主控单元之间，用于接收所述主控单元发送的实时VID，将所述实时VID转换为所述实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围，将所述实时VID规定的芯片可接受工作电压范围提供给所述电压比较单元；

所述电压比较单元分别接收所述VID转换单元发送的实时VID规定的芯片可接受工作电压范围，和所述模数转换单元发送的实际电压值，并将两者进行比较，确定所述实际电压值是否超出所述实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围。

结合第一方面或第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述主控单元与所述芯片供电电源相连，用于将所述实时VID发送给所述芯片供电电源；

所述芯片供电电源，用于根据所述实时VID调整输出给所述芯片的实际电压值。

结合第一方面、第二方面或第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述电压比较单元用于将比较的结果发送给所述主控单元，以便所述主控单元根据检测结果确定是否发起警报或执行保护措施。

本发明的第三方面提供一种电压检测系统，包括：芯片和芯片供电电源以及电压检测装置；

所述芯片供电电源分别与所述芯片和所述电压检测装置相连，为所述芯片和所述电压检测装置提供电压；

所述芯片与所述电压检测装置相连，向所述电压检测装置发送实时电压标识VID；

所述电压检测装置，用于接收芯片的实时电压标识VID，将所述芯片的实时VID转换为实时VID规定的芯片可接受工作电压范围；接收所述芯片供电电源提供的实际电压模拟信号，将所述实际电压模拟信号转换为实际电压值；确定所述实际电压值是否超出所述实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围。

本发明的第四方面提供一种电压检测方法，包括：

获取芯片的实时电压标识VID；

获取芯片供电电源供给所述芯片的实际电压值；

确定所述实际电压值是否超出所述实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围。

结合第四方面，在第三种可能的实现方式中，在获取芯片的实时电压标识VID之后，所述方法还包括：

将所述芯片的实时VID转换为实时VID规定的所述芯片可接受的工作电压范围。

结合第四方面或第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述获取芯片供电电源供给所述芯片的实际电压值，包括：

获取所述芯片供电电源供给所述芯片的实际电压模拟信号；

通过模数转换将所述实际电压模拟信号转换为所述实际电压值。

结合第四方面、第三种可能的实现方式或第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，如果确定所述实际电压值超出所述实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围，所述方法还包括：

触发告警和/或电压保护措施。

结合第四方面、第三种可能的实现方式、第四种可能的实现方式或第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，在获取芯片的实时电压标识VID之后，所述方法还包括：

将所述实时VID发送给所述芯片供电电源，以便所述芯片供电电源根据所述实时VID调整供给所述芯片的实际电压值。

本发明实施例提供的电压检测装置、系统及方法，通过将实际电压与实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围进行比较，能够实时、动态地获得芯片当前电压状态，提高了系统可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中一种电压检测装置组成示意图；

图2为本发明实施例2中一种电压检测装置组成示意图；

图3为本发明实施例3中一种电压检测系统组成示意图；

图4为本发明实施例4中一种电压检测方法流程图；

图5为本发明实施例5中一种电压检测方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例提供一种电压检测装置，如图1所示，包括主控单元11、模数转换单元12和电压比较单元13。其中：

所述主控单元11与芯片14相连，用于接收芯片14的实时VID，将芯片14的实时VID转换为实时VID规定的芯片14可接受工作电压范围，将实时VID规定的芯片14可接受工作电压范围提供给电压比较单元13。

所述模数转换单元12与芯片供电电源15相连，用于接收所述芯片供电电源15提供的实际电压模拟信号，将所述实际电压模拟信号转换为实际电压值，将实际电压值提供给电压比较单元13；其中，所述芯片供电电源15用于给所述芯片14供电。

可选的，将所述实时VID转换为实时VID规定的芯片14可接受的工作电压范围的方法可以为：主控单元11用实时VID对照主控单元11中预先设定的VID真值表，得出实时VID规定的芯片14可接受的工作电压范围。

进一步的可选的，主控单元11可以通过逻辑代码来实现上述将实时VID转换为实时VID规定的芯片14可接受的工作电压范围；或者主控单元11也可以通过译码器或逻辑门电路等硬件来实现上述将实时VID转换为实时VID规定的芯片14可接受的工作电压范围。

所述电压比较单元13分别与所述主控单元11和所述模数转换单元12相连，接收所述主控单元11发送的实时VID规定的芯片14可接受的工作电压范围和所述模数转换单元12发送的实际电压值，确定所述实际电压值是否超出所述实时VID规定的芯片14可接受的工作电压范围。

其中，对所述实际电压值与所述实时VID规定的芯片14可接受的工作电压范围进行比较，若实际电压值高于实时VID规定的芯片14可接受的工作电压范围的上限，则芯片14的实际电压为过压；若实际电压值低于实时VID规定的芯片14可接受的工作电压范围的下限，则芯片14的实际电压为欠压；若实际电压值处于最大电压与最小电压所限定的电压范围内(即实际电压值大于或等于实时VID规定的芯片14可接受的工作电压范围的下限，且小于或等于实时VID规定的芯片14可接受的工作电压范围的上限)，则芯片14的实际电压正常。

可选的，所述主控单元11可以为中央处理器(英文全称为CentralProcessing Unit，简称为CPU)。

可选的，所述电压比较单元13可以将比较的结果发送给主控单元11，这样，主控单元11便可以根据检测结果确定是否发起警报或执行保护措施。

可选的，所述主控单元11可以与所述芯片供电电源15相连，将所述实时VID发送给所述芯片供电电源15，以便所述芯片供电电源15根据所述实时VID调整输出给所述芯片14的实际电压值。

进一步的，为了减小电压检测装置的整体体积，便于广泛应用，可以集成所述模数转换单元12、主控单元11、电压比较单元13和芯片14中的两个或多个。例如，将主控单元11集成到芯片14中，本发明实施例不再一一举例。

本发明实施例提供的电压检测装置，通过电压比较单元将实际电压与实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围进行比较，能够实时、动态地获得芯片当前电压状态，提高了系统可靠性。

实施例2

本发明实施例提供一种电压检测装置，如图2所示，所述电压检测装置包括主控单元21、模数转换单元22、电压比较单元23和VID转换单元26。

所述主控单元21与芯片24相连，用于接收芯片24的实时VID，将芯片24的实时VID提供给VID转换单元26。

所述模数转换单元22与芯片供电电源25相连，用于接收所述芯片供电电源25提供的实际电压模拟信号，将所述实际电压模拟信号转换为实际电压值，将实际电压值提供给电压比较单元23；其中，所述芯片供电电源25用于给所述芯片24供电。

所述VID转换单元26，用于接收主控单元21发送的实时VID，将芯片24的实时VID转换为实时VID规定的芯片24可接受工作电压范围，将实时VID规定的芯片24可接受工作电压范围提供给电压比较单元23。

其中，所述VID转换单元26可以通过软件或代码实现，也可以通过硬件实现。例如，所述VID转换单元26可以是译码器，接收主控单元21发送的二进制编码的实时VID(例如，1010)，将二进制编码的实时VID译成数字值(例如，1.2)。预先可以在VID转换单元26上设定一个浮动比例(例如5％)，则实时VID规定的芯片24可接受工作电压范围为数字值±浮动比例(例如1.2±5％)。或者，所述VID转换单元26也可以是逻辑门电路或逻辑门阵列。

进一步的，为了保护模数转换单元22，在本实施例的一种实施场景中，在芯片供电电源25和模数转换单元22之间还可以添加分压电阻27，通过该分压电阻分压27起到保护模数转换单元22的作用。

所述电压比较单元23分别接收所述VID转换单元26发送的实时VID规定的芯片24可接受工作电压范围，和所述模数转换单元22发送的实际电压值，并将两者进行比较，确定所述实际电压值是否超出所述实时VID规定的芯片24可接受的工作电压范围。

可选的，所述电压比较单元23可以将比较的结果发送给主控单元21，这样，主控单元21便可以根据检测结果确定是否发起警报或执行保护措施。

可选的，所述主控单元21可以与所述芯片供电电源25相连，将所述实时VID发送给所述芯片供电电源25，以便所述芯片供电电源25根据所述实时VID调整输出给所述芯片24的实际电压值。

其中，所述芯片供电电源25可以为开环动态电压-频率调节(DynamicVoltage & Frequency Scaling，DVFS)电源或闭环自适应电压调节(AdaptiveVoltage Scaling，AVS)电源等自动调压电源。

进一步的，为了减小电压检测装置的整体体积，便于广泛应用，可以集成以下单元中的两个或多个：所述模数转换单元22、所述VID转换单元26、所述主控单元21、所述电压比较单元23和所述芯片24。例如，可将VID转换单元26和电压比较单元23集成在模数转换单元22中；也可将主控单元21集成到芯片24中；也可先将VID转换单元26集成到模数转换单元22中，再将集成了VID转换单元26的模数转换单元22集成到主控单元21中。通过集成上述单元中的两个或多个，可以减小电压检测装置的整体体积，便于广泛应用到各种AVS电源的过压或欠压检测设计中。

本发明实施例提供的电压检测装置，通过电压比较单元将实际电压与实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围进行比较，能够实时、动态地获得芯片当前电压状态，提高了系统可靠性。

实施例3

本发明实施例提供一种电压检测系统，如图3所示，包括：芯片31和芯片供电电源32以及所述的电压检测装置33。

所述芯片供电电源32分别与所述芯片31和所述电压检测装置33相连，为所述芯片31和所述电压检测装置33提供电压。

所述芯片31与所述电压检测装置33相连，向所述电压检测装置33发送芯片31的实时VID。

其中，芯片供电电源32分别为芯片31和电压检测装置33提供实际电压，芯片31根据自身内部结温、制作工艺等调节实时VID信息，电压检测装置33从芯片31获取实时VID信息。在电压检测装置33中，将实际电压值与实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围进行电压比较，若实际电压值超出实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围，进行告警或采取电压保护措施。电压检测装置33还可以将实时VID发送给芯片供电电源32，芯片供电电源32根据实时VID对输出电压进行调节，输出实时VID所限定范围内的电压，以便芯片31在可接受的工作电压范围内工作。

需要说明的是，本实施例提供的电压检测系统中部分装置的具体描述可以参考本说明书中装置和方法实施例中的对应内容，本发明实施例这里将不再赘述。

本发明实施例提供的电压检测系统，通过将实际电压与实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围进行比较，能够实时、动态地获得芯片当前电压状态，提高了系统可靠性。

实施例4

本发明实施例提供一种电压检测方法，如图4所示，包括：

401、获取芯片的实时电压标识VID；

402、获取芯片供电电源供给所述芯片的实际电压值；

403、确定所述实际电压值是否超出所述实时VID规定的所述芯片可接受的工作电压范围。

可选的，可以将获取的芯片实际电压值与实时电压VID规定的所述芯片可接受的工作电压范围进行比较，若实际电压值超出实时VID规定的所述芯片可接受的工作电压范围，则触发相应的告警和/或电压保护措施。

本发明实施例提供的电压检测方法，通过比较实际电压与实时VID规定的所述芯片可接受的工作电压范围，能够实时、动态地获得芯片当前电压状态，提高了系统可靠性。

实施例5

本发明实施例提供一种电压检测方法，如图5所示，包括：

501、获取芯片的实时电压标识VID。

502、将所述实时VID转换为实时VID规定的所述芯片可接受的工作电压范围。

可选的，所述实时电压VID可以表示为四位二进制编码形式，如1010，从芯片获取编码形式的实时VID后，根据预先设定的VID真值表对应得到该二进制编码形式的VI D规定的所述芯片可接受的工作电压范围，如1010对应1.20V±5％，即：1.14V～1.26V。

或者，也可以通过译码器或逻辑门电路，将二进制编码形式的实时VID直接转换为实时VID规定的所述芯片可接受的工作电压范围，这样能提高实时VID转换的效率。

503、获取芯片供电电源供给所述芯片的实际电压模拟信号。

504、通过模数转换将所述实际电压模拟信号转换为实际电压值。

505、确定所述实际电压值是否超出所述实时VID规定的所述芯片可接受的工作电压范围；若实际电压值超出实时VID规定的所述芯片可接受的工作电压范围，则执行506；若实际电压值未超出实时VID规定的所述芯片可接受的工作电压范围，则返回501和503。

例如：将芯片的实际电压值Vo与实时VID规定的所述芯片可接受的工作电压范围1.14V～1.26V进行比较判断，如果实际电压Vo超出了1.14V～1.26V的范围，例如，低于1.14V或者高于.26V，则执行506；如果实际电压Vo在1.14V～1.26V范围内，则实际电压Vo正常，返回501和503，重新开始一次检测。

506、触发告警和/或电压保护措施。

实际电压值超出实时VID规定的所述芯片可接受的工作电压范围，则说明芯片可能是过压或者欠压，这种情况下可以具体的情况触发相应的告警和/或电压保护措施。

507、将所述实时VID发送给芯片供电电源，以便所述芯片供电电源根据所述实时VID调整供给所述芯片的实际电压值。

本发明实施例提供的电压检测方法，通过比较实际电压与实时VID规定的所述芯片可接受的工作电压范围，能够实时、动态地获得芯片当前电压状态，提高了系统可靠性。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电压检测装置，其特征在于，包括：主控单元、模数转换单元和电压比较单元；其中，

所述主控单元与芯片相连，接收芯片的实时电压标识VID，将所述芯片的实时VID转换为实时VID规定的芯片可接受工作电压范围，将所述实时VID规定的芯片可接受工作电压范围提供给电压比较单元；

所述模数转换单元与芯片供电电源相连，接收所述芯片供电电源提供的实际电压模拟信号，将所述实际电压模拟信号转换为实际电压值，将实际电压值提供给电压比较单元；

所述电压比较单元分别与所述主控单元和所述模数转换单元相连，接收所述主控单元发送的所述实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围和所述模数转换单元转换得到的实际电压值，确定所述实际电压值是否超出所述实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围。

2.一种电压检测装置，其特征在于，包括：主控单元、模数转换单元、电压比较单元和电压标识VID转换单元；其中，

所述主控单元与芯片相连，用于接收芯片的实时VID，将芯片的实时VID提供给VID转换单元；

所述模数转换单元与芯片供电电源相连，用于接收所述芯片供电电源提供的实际电压模拟信号，将所述实际电压模拟信号转换为实际电压值，将实际电压值提供给电压比较单元；

所述VID转换单元设于所述电压比较单元与所述主控单元之间，用于接收所述主控单元发送的实时VID，将所述实时VID转换为所述实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围，将所述实时VID规定的芯片可接受工作电压范围提供给所述电压比较单元；

所述电压比较单元分别接收所述VID转换单元发送的实时VID规定的芯片可接受工作电压范围，和所述模数转换单元发送的实际电压值，并将两者进行比较，确定所述实际电压值是否超出所述实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围。

3.根据权利要求1或2所述的电压检测装置，其特征在于，

所述主控单元与所述芯片供电电源相连，将所述实时VID发送给所述芯片供电电源；

所述芯片供电电源根据所述实时VID调整输出给所述芯片的实际电压值。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电压检测装置，其特征在于，

所述电压比较单元用于将比较的结果发送给所述主控单元，以便所述主控单元根据检测结果确定是否发起警报或执行保护措施。

5.一种电压检测系统，其特征在于，包括：

芯片和芯片供电电源；

以及如权利要求1-4中任一项所述的电压检测装置；

所述芯片供电电源分别与所述芯片和所述电压检测装置相连，为所述芯片和所述电压检测装置提供电压；

所述芯片与所述电压检测装置相连，向所述电压检测装置发送实时电压标识VID。

6.一种电压检测方法，其特征在于，包括：

获取芯片的实时电压标识VID；

获取芯片供电电源供给所述芯片的实际电压值；

确定所述实际电压值是否超出所述实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围。

7.根据权利要求6所述的电压检测方法，其特征在于，在获取芯片的实时电压标识VID之后，所述方法还包括：

将所述芯片的实时VID转换为实时VID规定的所述芯片可接受的工作电压范围。

8.根据权利要求6或7所述的电压检测方法，其特征在于，所述获取芯片供电电源供给所述芯片的实际电压值，包括：

获取所述芯片供电电源供给所述芯片的实际电压模拟信号；

通过模数转换将所述实际电压模拟信号转换为所述实际电压值。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的电压检测方法，其特征在于，如果确定所述实际电压值超出所述实时VID规定的芯片可接受的工作电压范围，所述方法还包括：

触发告警和/或电压保护措施。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的电压检测方法，其特征在于，在获取芯片的实时电压标识VID之后，所述方法还包括：

将所述实时VID发送给所述芯片供电电源，以便所述芯片供电电源根据所述实时VID调整供给所述芯片的实际电压值。

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