CN104065262A - 可调式电压输出装置及操作电压的调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调式电压输出装置及操作电压的调整方法。利用基本输入输出系统来调整脉冲宽度调制信号产生单元所输出的脉冲宽度调制信号的工作周期，以改变电压产生单元输出的操作电压。

Description

可调式电压输出装置及操作电压的调整方法
技术领域
本发明是有关于一种可调式电压输出装置及操作电压的调整方法，且特别是有关于一种藉由基本输入输出系统调整操作电压的可调式电压输出装置及操作电压的调整方法。
背景技术
随着科技的进步，具有各种功能的电子产品陆续被开发出来。由于电子产品中通常会包括多种集成电路与不同的负载，其操作电压并不会全然相同。因此电子产品往往必须搭配一电源转换器(power converter)，以将一固定准位的电压转换为各个集成电路所需的操作电压。
电源转换器是一种利用电感与电容交互充电的电压转换电路。电源转换器具有多种架构，例如升压型(boost)、降压(buck)、反转(inverting)以及变压器返驰(transformer flyback)...等架构。
现今，电压转换器广泛使用在不同电子产品上，例如可携式电子产品、电脑产品等。脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)控制器为连续时间模式的电压转换器的一种控制方式。如此本领域的技术人员所知，脉冲宽度调制控制器可产生脉冲宽度调制信号来控制耦接于电压转换器的输出端的晶体管。藉由调整脉冲宽度调制信号的工作周期(duty cycle)，来控制晶体管的切换状态(即导通以及不导通)，使得电压转换器能维持在特定的电压值内。举例来说，当电压转换器的负载增加时，脉冲宽度调制控制器会增加脉冲宽度调制信号的工作周期。反之，当电压转换器的负载减少时，脉冲宽度调制控制器会减少脉冲宽度调制信号的工作周期。
在主机板的应用上，通常通过设置电源转换芯片，或通过重新设计主机板的硬件线路来改变脉冲宽度调制信号的工作周期，以符合新款硬件的操作规格，但这种方式会造成芯片的面积大幅增加或增加制造成本。
发明内容
本发明提供一种可调式电压输出装置及操作电压的调整方法，可减少应用可调式电压输出装置的电子装置的制作成本。
本发明提出一种可调式电压输出装置，用以供给后级装置运作所需的操作电压。可调式电压输出装置包括电压产生单元、基本输入输出系统以及脉冲宽度调制信号产生单元。其中电压产生单元依据脉冲宽度调制信号产生操作电压。基本输入输出系统检测后级装置运作所需的操作电压，并判断电压产生单元目前所产生的操作电压与所检测到的后级装置运作所需的操作电压是否相同。脉冲宽度调制信号产生单元耦接基本输入输出系统与电压产生单元，产生脉冲宽度调制信号，若电压产生单元目前所产生的操作电压与所检测到的后级装置运作所需的操作电压不同，基本输入输出系统控制脉冲宽度调制信号产生单元调整脉冲宽度调制信号的工作周期，以调整操作电压。
在本发明的一实施例中，上述的芯片组包括第二缓存单元，缓存基本输入输出系统所指示的操作电压资讯。
在本发明的一实施例中，上述基本输入输出系统包括第一缓存单元，缓存后级装置运作所需的操作电压资讯。
本发明提出一种操作电压的调整方法，用以调整供给可调式电压输出装置的后级装置运作所需的操作电压，可调式电压输出装置包括基本输入输出系统以及脉冲宽度调制信号产生单元，操作电压的调整方法包括下列步骤。利用基本输入输出系统检测后级装置运作所需的该操作电压。利用基本输入输出系统判断目前可调式电压输出装置所产生的操作电压与所检测到的后级装置运作所需的操作电压是否相同。若目前所产生的操作电压与所检测到的后级装置运作所需的操作电压不同，则利用基本输入输出系统调整脉冲宽度调制信号产生单元所输出的脉冲宽度调制信号的工作周期。依据脉冲宽度调制信号产生操作电压。
在本发明的一实施例中，上述的利用基本输入输出系统调整脉冲宽度调制信号产生单元所输出的脉冲宽度调制信号的工作周期的步骤包括将基本输入输出系统所指示的操作电压资讯缓存至脉冲宽度调制信号产生单元中。
在本发明的一实施例中，上述的操作电压的调整方法，更包括将后级装置运作所需的操作电压资讯缓存至基本输入输出系统中。
在本发明的一实施例中，上述的脉冲宽度调制信号产生单元包括芯片组或嵌入式控制器。
基于上述，本发明通过利用脉冲宽度调制信号产生单元(例如芯片组或嵌入式控制器)未被分配使用的脉冲宽度调制信号来控制电压产生单元产生操作电压，并通过基本输入输出系统来调整脉冲宽度调制信号产生单元所输出的脉冲宽度调制信号的工作周期，而不需重新规划硬件线路，进而减少应用可调式电压输出装置的电子装置的制作成本。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1绘示为本发明一实施例的可调式电压输出装置的示意图。
图2绘示为本发明另一实施例的可调式电压输出装置的示意图。
图3绘示为本发明一实施例的可调式电压输出装置的操作电压的调整方法流程图。
其中，附图标记：
100、200：可调式电压输出装置
102：电压产生单元
104：基本输入输出系统
106：脉冲宽度调制信号产生单元
108、110：缓存单元
S1：脉冲宽度调制信号
Vout：操作电压
A1：操作放大器
C1～C3：电容
R1～R4：电阻
M1：功率晶体管
VCC：电源电压
S302～S308：操作电压的调整方法步骤
具体实施方式
图1绘示为本发明一实施例的可调式电压输出装置的示意图。请参照图1，可调式电压输出装置100包括电压产生单元102、基本输入输出系统104以及脉冲宽度调制信号产生单元106。其中脉冲宽度调制信号产生单元106耦接于电压产生单元102与基本输入输出系统104之间，脉冲宽度调制信号产生单元106可例如为芯片组或嵌入式控制器。
可调式电压输出装置100用以供给与可调式电压输出装置100连接的后级装置(未绘示)运作所需的操作电压。电压产生单元102用以依据脉冲宽度调制信号S1产生操作电压Vout。脉冲宽度调制信号产生单元106用以产生脉冲宽度调制信号S1。基本输入输出系统104用以检测后级装置运作所需的操作电压，并判断电压产生单元102目前所产生的操作电压Vout与所检测到的后级装置运作所需的操作电压是否相同。
当基本输入输出系统104判断出电压产生单元102目前所产生的操作电压Vout与所检测到的后级装置运作所需的操作电压相同时，基本输入输出系统104不控制脉冲宽度调制信号产生单元106对脉冲宽度调制信号S1的工作周期进行调整，而使电压产生单元102继续依据目前脉冲宽度调制信号产生单元106所产生的脉冲宽度调制信号S1输出操作电压Vout给后级装置。
而当基本输入输出系统104判断出电压产生单元102目前所产生的操作电压Vout与所检测到的后级装置运作所需的操作电压不同时，基本输入输出系统104控制脉冲宽度调制信号产生单元106调整脉冲宽度调制信号S1的工作周期，以使电压产生单元102依据调整工作周期后的脉冲宽度调制信号S1产生操作电压Vout，进而将操作电压Vout的电压值调整至符合后级装置运作所需的电压值。
进一步来说，基本输入输出系统104与脉冲宽度调制信号产生单元106可分别包括缓存单元108与缓存单元110，基本输入输出系统104可将所检测到的后级装置运作所需的操作电压资讯储存于缓存单元108。
而在基本输入输出系统104判断出电压产生单元102目前所产生的操作电压Vout与所检测到的后级装置运作所需的操作电压不同时，将储存于缓存单元108中的操作电压资讯传送到脉冲宽度调制信号产生单元106中的缓存单元110，以使脉冲宽度调制信号产生单元106可依据缓存单元110中的操作电压资讯调整脉冲宽度调制信号S1的工作周期。
举例来说，假设上述与可调式电压输出装置100连接的后级装置为DDRso-dimm记忆体装置，在DDR so-dimm记忆体装置上通常具有电可擦可编程只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read Only Memory,EEPROM），其用以储存DDR so-dimm记忆体装置的相关讯息，例如DDR so-dimm记忆体装置的类型（DDR3L或是DDR3）等等。
当电脑系统开机的时，基本输入输出系统104会去读取上述电可擦可编程只读存储器中有关DDR so-dimm记忆体装置的资讯，以得知DDR so-dimm记忆体装置DDR的操作电压，并判断目前电压产生单元102所产生的操作电压Vout的电压值是否符合DDR so-dimm记忆体装置的操作电压，若不符合，便重新设定脉冲宽度调制信号S1的工作周期，以将操作电压Vout的电压值调整至符合DDR so-dimm记忆体装置运作所需的电压值。
举例来说，假设原本电压产生单元102输出的操作电压Vout预设为1.5V，倘若读取到DDR so-dimm记忆体装置运作所需的电压值为1.35V，则基本输入输出系统104便执行重开机的动作，以调整电压产生单元102输出的操作电压Vout（将其调整为1.35V）。
值得注意的是，一般芯片组或嵌入式控制器皆具有未被分配使用的脉冲宽度调制信号，藉由利用芯片组或嵌入式控制器上多余的脉冲宽度调制信号，如此便不需额外制作的产生脉冲宽度调制信号S1的电路，且利用基本输入输出系统104来检测后级装置运作所需的操作电压，并据以调整脉冲宽度调制信号产生单元106所输出的脉冲宽度调制信号S1的工作周期，如此便不需重新规划硬件线路，而仅需修改基本输入输出系统104中的程序代码，因此可大幅减少应用可调式电压输出装置的电子装置的制作成本。
此外，上述的电压产生单元102可例如为低压降压转换器(Low-Dropout,LDO)或交流/直流电压转换器等依据脉冲宽度调制信号进行电压转换的电压转换器。例如，图2绘示为本发明另一实施例的可调式电压输出装置的示意图。在本实施例中电压产生单元102即为一低压降压转换器，需注意的是，本实施例的电压产生单元102仅为一示范性的实施例，实际上并不以此为限。
在本实施例中可调式电压输出装置200的电压产生单元102包括操作放大器A1、电容C1～C3、电阻R1～R4以及功率晶体管M1。其中电阻R1耦接于脉冲宽度调制信号产生单元106与操作放大器A1的负输入端之间，电容C1耦接于操作放大器A1的正输入端与接地之间，电容C2耦接于操作放大器A1的负输入端与操作放大器A1的输出端之间，操作放大器A1另更耦接至电源电压VCC以接收运作时所需的电压。
电阻R2耦接至功率晶体管M1的栅极与电源电压VCC之间，功率晶体管M1的栅极耦接至操作放大器A1的输出端，功率晶体管M1的漏极耦接至电源电压VCC，功率晶体管M1的源极则透过电容C3耦接至接地。此外，电阻R3、R4串接于功率晶体管M1的源极与接地之间，且电阻R3、R4的共同接点耦接至操作放大器A1的正输入端。
如图所示，来自脉冲宽度调制信号产生单元106的脉冲宽度调制信号S1经由操作放大器A1、电阻R1以及电容C1、C2所构成的积分电路进行积分过后，对功率晶体管M1进行开启/关闭的控制，以于功率晶体管M1的源极产生操作电压Vout。因此藉由上述基本输入输出系统104控制脉冲宽度调制信号产生单元106调整其所输出的脉冲宽度调制信号S1的工作周期，即可改变操作电压Vout的电压值，使其符合与可调式电压输出装置200耦接的后级装置(未绘示)运作所需的电压值。
图3绘示为本发明一实施例的可调式电压输出装置的操作电压的调整方法流程图，请参照图3，归纳上述可调式电压输出装置的操作电压的调整方法可包括下列步骤。首先，利用基本输入输出系统检测后级装置运作所需的操作电压(步骤S302)。
在部分实施例中，可将所检测到的后级装置运作所需的操作电压资讯储存于基本输入输出系统中的缓存单元。接着，利用基本输入输出系统判断目前可调式电压输出装置所产生的操作电压与所检测到的后级装置运作所需的操作电压是否相同(步骤S304)。
若目前可调式电压输出装置所产生的操作电压与所检测到的后级装置运作所需的操作电压相同，则不改变脉冲宽度调制信号产生单元所输出的脉冲宽度调制信号的工作周期，并依据脉冲宽度调制信号产生单元所输出的脉冲宽度调制信号产生操作电压(步骤S306)。
反之，若目前可调式电压输出装置所产生的操作电压与所检测到的后级装置运作所需的操作电压不同，则利用基本输入输出系统调整脉冲宽度调制信号产生单元所输出的脉冲宽度调制信号的工作周期(步骤S308)。
在部分实施例中，可将后级装置运作所需的操作电压资讯储存于脉冲宽度调制信号产生单元(例如芯片组或嵌入式控制器)中的缓存单元，以使芯片组或嵌入式控制器在应用可调式电压输出装置的电脑系统重开机后可依据操作电压资讯产生调整工作周期后的脉冲宽度调制信号。在调整脉冲宽度调制信号的工作周期后，便可进入步骤S306，依据脉冲宽度调制信号产生操作电压。
综上所述，本发明通过利用芯片组或嵌入式控制器上多余的脉冲宽度调制信号，如此便不需额外制作的产生脉冲宽度调制信号的电路，且利用基本输入输出系统来检测后级装置运作所需的操作电压，并据以调整脉冲宽度调制信号产生单元所输出的脉冲宽度调制信号的工作周期，如此便不需重新规划硬件线路，而仅需修改基本输入输出系统中的程序代码，因此可大幅减少应用可调式电压输出装置的电子装置的制作成本。

Claims (8)

1.一种可调式电压输出装置，用以供给一后级装置运作所需的一操作电压，其特征在于，该可调式电压输出装置包括：
一电压产生单元，依据一脉冲宽度调制信号产生该操作电压；
一基本输入输出系统，检测该后级装置运作所需的该操作电压，并判断该电压产生单元目前所产生的该操作电压与所检测到的该后级装置运作所需的该操作电压是否相同；以及
一脉冲宽度调制信号产生单元，耦接该基本输入输出系统与该电压产生单元，产生该脉冲宽度调制信号，若该电压产生单元目前所产生的该操作电压与所检测到的该后级装置运作所需的该操作电压不同，该基本输入输出系统控制该脉冲宽度调制信号产生单元调整该脉冲宽度调制信号的工作周期，以调整该操作电压。
2.根据权利要求1所述的可调式电压输出装置，其特征在于，其中该脉冲宽度调制信号产生单元包括芯片组或嵌入式控制器。
3.根据权利要求2所述的可调式电压输出装置，其特征在于，其中该芯片组包括：
一第二缓存单元，缓存该基本输入输出系统所指示的操作电压资讯。
4.根据权利要求1所述的可调式电压输出装置，其特征在于，其中该基本输入输出系统包括：
一第一缓存单元，缓存该后级装置运作所需的操作电压资讯。
5.一种操作电压的调整方法，用以调整供给一可调式电压输出装置的一后级装置运作所需的一操作电压，该可调式电压输出装置包括一基本输入输出系统以及一脉冲宽度调制信号产生单元，其特征在于，该操作电压的调整方法包括：
利用该基本输入输出系统检测该后级装置运作所需的该操作电压；
利用该基本输入输出系统判断目前该可调式电压输出装置所产生的该操作电压与所检测到的该后级装置运作所需的该操作电压是否相同；
若目前所产生的该操作电压与所检测到的该后级装置运作所需的该操作电压不同，则利用该基本输入输出系统调整该脉冲宽度调制信号产生单元所输出的一脉冲宽度调制信号的工作周期；以及
依据该脉冲宽度调制信号产生该操作电压。
6.根据权利要求5所述的操作电压的调整方法，其特征在于，其中该脉冲宽度调制信号产生单元包括芯片组或嵌入式控制器。
7.根据权利要求5所述的操作电压的调整方法，其特征在于，其中利用该基本输入输出系统调整该脉冲宽度调制信号产生单元所输出的脉冲宽度调制信号的工作周期的步骤包括：
将该基本输入输出系统所指示的操作电压资讯缓存至该脉冲宽度调制信号产生单元中。
8.根据权利要求5所述的操作电压的调整方法，其特征在于，该操作电压的调整方法还包括：
将该后级装置运作所需的操作电压资讯缓存至该基本输入输出系统中。
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