CN103488273A - 一种通过gpio控制龙芯3b1500核心电压的供电电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过GPIO控制龙芯3B1500核心电压的供电电路，包括：双向BUCK电源芯片、第一输入管、第二输入管、第一输出管、第二输出管、第三输出管、第四输出管、第一输出电感以及第二输出电感；双向BUCK电源芯片的VID管脚与CPU的GPIO接口连接。通过GPIO接口与双向BUCK电源芯片接口的通信，使得CPU处于高负载状态时，GPIO可以发出降低核心电压的指令，则核心电压就会逐步下降，从而达到降低功耗的目的。

Description

一种通过GPIO控制龙芯3B1500核心电压的供电电路
技术领域
本发明涉及一种通过GPIO控制龙芯3B1500核心电压的供电电路。
背景技术
龙芯3B是首款国产商用8核处理器，主频达到1GHz，具有很高的性能功耗比。龙芯3B主要用于高性能计算机、高性能服务器、数字信号处理等领域。龙芯3B1500采用32nm制造工艺，其对供电要求较高。CPU是计算机核心部件，其电源消耗也是计算机最大的部分，CPU核心电压的供电效率直接影响整机的电源效率。降低核心电压的功耗将有效节约电能。龙芯3B1500核心供电主要包括VDD和VDD_NODE两部分。核心供电需要满足大电流，高效率的特点。为降低处理器功耗，处理器会根据工作状态来动态调节处理器核心电压。所以电源方案要有动态调节电压信号接口。通过CPU与电源芯片之间通信达到降低功耗，提高供电效率的目的。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种通过GPIO控制龙芯3B1500核心电压的供电电路，能够动态地调节龙芯3B1500的VDD_NODE部分电压大小，使得龙芯3B1500这款CPU能够降低功耗。
技术方案：为了实现发明的目的，本发明公开了一种通过GPIO控制龙芯3B1500核心电压的供电电路，包括：双向BUCK电源芯片、第一输入MOSFET管、第二输入MOSFET管、第一输出MOSFET管、第二输出MOSFET管、第三输出MOSFET管、第四输出MOSFET管、第一输出电感以及第二输出电感；
其中，第一输入MOSFET管的漏极与第一输入电源相连，第一输入MOSFET管的栅极与双向BUCK电源芯片的第一驱动管脚相连，第一输入MOSFET管的源极与第一输出MOSFET管和第二输出MOSFET管的漏极相连；第一输出MOSFET管和第二输出MOSFET管的栅极与双向BUCK电源芯片的第二驱动管脚相连，第一输出MOSFET管和第二输出MOSFET管的源极与地相连；第一输出MOSFET管和第二输出MOSFET管的漏极与第一输出电感相连；第二输入MOSFET管的漏极与第二输入电源相连，第二输入MOSFET管的栅极与双向BUCK电源芯片的第三驱动管脚相连，第二输入MOSFET管的源极与第三输出MOSFET管和第四输出MOSFET管的漏极相连；第三输出MOSFET管和第四输出MOSFET管的栅极与双向BUCK电源芯片的第四驱动管脚相连，第三输出MOSFET管和第四输出MOSFET管的源极与地相连；第三输出MOSFET管和第四输出MOSFET管的漏极与第二输出电感相连；第一输出电感和第二输出电感相连形成第一输出电源；双向BUCK电源芯片的VID管脚与CPU的GPIO管脚相连，双向BUCK电源芯片的VID管脚数目为5～8个。另外，第一输入电源通过第一输入电容与地相连；第二输入电源通过第二输入电容与地相连。以上的电感具有低DCR的特性，MOSFET晶体管为低Rds的特性。所述的供电电路的第一输出电源最大电流大于50A。
而对于龙芯3B1500的VDD部分电压，包括电源芯片、第三输入MOSFET管、第五输出MOSFET管、第六输出MOSFET管以及第三输出电感；其中，第三输入MOSFET管的漏极与第三输入电源相连，第三输入MOSFET管的栅极与电源芯片的上驱动管脚相连，第三输入MOSFET管的源极与第五输出MOSFET管和第六输出MOSFET管的漏极相连；第五输出MOSFET管和第六输出MOSFET管的栅极与电源芯片的下驱动管脚相连，第五输出MOSFET管和第六输出MOSFET管的源极与地相连；第五输出MOSFET管和第六输出MOSFET管的漏极与第三输出电感的一端相连；第三输出电感的另一端形成第二输出电源。
第一输入电源、第二输入电源以及第三输入电源连接有接地电容；第一输出电源与第一输出电感的另一端之间连接有接地电容；第一输出电源与第二输出电感的另一端之间连接有接地电容；第二输出电源与第三输出电感的另一端之间连接有接地电容。
有益效果：本发明与现有技术相比，通过GPIO接口与双向BUCK电源芯片接口的通信，使得CPU处于高负载状态时，GPIO可以发出降低核心电压的指令，则核心电压就会逐步下降，从而达到降低功耗的目的。
附图说明
图1为本发明的供给龙芯3B1500第一输出电源的供电电路；
图2为本发明的供给龙芯3B1500第二输出电源的供电电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，第一输入MOSFET管2的漏极与第一输入电源301相连，第一输入MOSFET管2的栅极与双向BUCK电源芯片1的第一驱动管脚11相连，第一输入MOSFET管2的源极与第一输出MOSFET管4和第二输出MOSFET管5的漏极相连；第一输出MOSFET管4和第二输出MOSFET管5的栅极与双向BUCK电源芯片1的第二驱动管脚12相连，第一输出MOSFET管4和第二输出MOSFET管5的源极与地相连；第一输出MOSFET管4和第二输出MOSFET管5的漏极与第一输出电感8相连；第二输入MOSFET管3的漏极与第二输入电源302相连，第二输入MOSFET管3的栅极与双向BUCK电源芯片1的第三驱动管脚13相连，第二输入MOSFET管3的源极与第三输出MOSFET管6和第四输出MOSFET管7的漏极相连；第三输出MOSFET管6和第四输出MOSFET管7的栅极与双向BUCK电源芯片1的第四驱动管脚14相连，第三输出MOSFET管6和第四输出MOSFET管7的源极与地相连；第三输出MOSFET管6和第四输出MOSFET管7的漏极与第二输出电感9相连；第一输出电感8和第二输出电感9相连形成第一输出电源303；双向BUCK电源芯片1拥有VID管脚15，其个数为7个，分别与CPU的GPIO相连；第一输出电感8和第二输出电感9具有低Rds的特性，这样可以减少电源在电感上的损耗；而第一输入MOSFET管2、第二输入MOSFET管3、第一输出MOSFET管4、第二输出MOSFET管5、第三输出MOSFET管6以及第四输出MOSFET管7的MOSFET晶体管都具有低DCR的特性并且第一输入MOSFET管2和第二输入MOSFET管3的开关损耗也不能过高，这样可以减少电源在MOSFET晶体管上的损耗；第一输出电源303与第一输出电感8的另一端之间连接有接地电容；第一输出电源303与第二输出电感9的另一端之间连接有接地电容；以上供电电路使得电源在GPIO的控制下智能地调节龙芯3B1500的VDD_NODE部分电压，降低CPU功耗，而且供电效率的提高使得温度降低，一方面延长了CPU的使用寿命，另一方面也更好地降低了功耗。
如图2所示，第三输入MOSFET管22的漏极与第三输入电源304相连，第三输入MOSFET管22的栅极与电源芯片21的上驱动管脚211相连，第三输入MOSFET管22的源极与第五输出MOSFET管23和第六输出MOSFET管24的漏极相连；第五输出MOSFET管23和第六输出MOSFET管24的栅极与电源芯片21的下驱动管脚212相连，第五输出MOSFET管23和第六输出MOSFET管24的源极与地相连；第五输出MOSFET管23和第六输出MOSFET管24的漏极与第三输出电感25的一端相连；第三输出电感25的另一端形成第二输出电源305。第三输入电源304连接有接地电容；第二输出电源305与第三输出电感25的另一端之间连接有接地电容。图2所示部分提供了龙芯3B1500的VDD部分电压。

Claims (6)

1.一种通过GPIO控制龙芯3B1500核心电压的供电电路，其特征在于，包括：双向BUCK电源芯片（1）、第一输入MOSFET管（2）、第二输入MOSFET管（3）、第一输出MOSFET管（4）、第二输出MOSFET管（5）、第三输出MOSFET管（6）、第四输出MOSFET管（7）、第一输出电感（8）以及第二输出电感（9）；第一输入MOSFET管（2）的漏极与第一输入电源（301）相连，第一输入MOSFET管（2）的栅极与双向BUCK电源芯片（1）的第一驱动管脚（11）相连，第一输入MOSFET管（2）的源极与第一输出MOSFET管（4）和第二输出MOSFET管（5）的漏极相连；
第一输出MOSFET管（4）和第二输出MOSFET管（5）的栅极与双向BUCK电源芯片（1）的第二驱动管脚（12）相连，第一输出MOSFET管（4）和第二输出MOSFET管（5）的源极与地相连；第一输出MOSFET管（4）和第二输出MOSFET管（5）的漏极与第一输出电感（8）的一端相连；
第二输入MOSFET管（3）的漏极与第二输入电源（302）相连，第二输入MOSFET管（3）的栅极与双向BUCK电源芯片（1）的第三驱动管脚（13）相连，第二输入MOSFET管（3）的源极与第三输出MOSFET管（6）和第四输出MOSFET管（7）的漏极相连；
第三输出MOSFET管（6）和第四输出MOSFET管（7）的栅极与双向BUCK电源芯片（1）的第四驱动管脚（14）相连，第三输出MOSFET管（6）和第四输出MOSFET管（7）的源极与地相连；第三输出MOSFET管（6）和第四输出MOSFET管（7）的漏极与第二输出电感（9）的一端相连；
第一输出电感（8）的另一端和第二输出电感（9）的另一端相连形成第一输出电源（303）；
双向BUCK电源芯片（1）的VID管脚（15）与CPU的GPIO管脚（101）相连。
2.如权利要求2所述的一种通过GPIO控制龙芯3B1500核心电压的供电电路，其特征在于，双向BUCK电源芯片（1）的VID管脚（15）数目为5～8个。
3.如权利要求1所述的一种通过GPIO控制龙芯3B1500核心电压的供电电路，其特征在于，所述的电感具有低DCR的特性，MOSFET晶体管为低Rds的特性。
4.如权利要求1所述的一种通过GPIO控制龙芯3B1500核心电压的供电电路，其特征在于，所述的第一输出电源（303）最大电流大于50A。
5.如权利要求1所述的一种通过GPIO控制龙芯3B1500核心电压的供电电路，其特征在于，包括电源芯片（21）、第三输入MOSFET管（22）、第五输出MOSFET管（23）、第六输出MOSFET管（24）以及第三输出电感（25）；
第三输入MOSFET管（22）的漏极与第三输入MOSFET电源（304）相连，第三输入MOSFET管（22）的栅极与电源芯片（21）的上驱动管脚（211）相连，第三输入MOSFET管（22）的源极与第五输出MOSFET管（23）和第六输出MOSFET管（24）的漏极相连；
第五输出MOSFET管（23）和第六输出MOSFET管（24）的栅极与电源芯片（21）的下驱动管脚（212）相连，第五输出MOSFET管（23）和第六输出MOSFET管（24）的源极与地相连；第五输出MOSFET管（23）和第六输出MOSFET管（24）的漏极与第三输出电感（25）的一端相连；
第三输出电感（25）的另一端形成第二输出电源（305）。
6.如权利要求5所述的一种通过GPIO控制龙芯3B1500核心电压的供电电路，其特征在于，第一输入电源（301）、第二输入电源（302）以及第三输入电源（304）连接有接地电容；
第一输出电源（303）与第一输出电感（8）的另一端之间连接有接地电容；
第一输出电源（303）与第二输出电感（9）的另一端之间连接有接地电容；
第二输出电源（305）与第三输出电感（25）的另一端之间连接有接地电容。
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