CN103488273B - 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
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 (5)
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)、第二输出电感(9)、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;
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)。
2.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,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,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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