CN106527644B - 一种供电电源及其控制方法 - Google Patents

Abstract

公开了供电电源及其控制方法。供电电源包括根据参考电压将输入电压转换为输出电压的电压调节器。控制方法包括接收处理器发出的电压识别编码，当处理器发出的电压识别编码在第一预设时长内保持不变时，提供变化的自主电压识别编码，响应于处理器发出的电压识别编码和自主电压识别编码之和，提供参考电压，以及根据参考电压调节输出电压。

Description

一种供电电源及其控制方法

技术领域

本发明的实施例涉及一种电子电路，更具体地说，尤其涉及一种供电电源及其控制方法。

背景技术

在计算机系统中，中央处理器(CPU)的工作电压需要随着其工作模式的变化而变化，电压调节器用来提供输出电压以给中央处理器供电。所述电压调节器接收中央处理器发送的电压识别编码(voltage identification code)，并根据中央处理器发送的电压识别编码调节输出电压，以满足中央处理器在不同工作模式下对输出电压的需求。

图1为现有的用于中央处理器的供电电源框图100。中央处理器21发送电压识别编码VID至电压调节器20，电压调节器20基于电压识别编码VID在电容C1两端提供输出电压Vo，输出电压Vo即为中央处理器21的工作电压。然而，由于电压识别编码VID的变化周期不可控，导致流过电容C1的电流Icap的变化周期可能落入音频范围，从而带来音频噪声。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种供电电源及其控制方法。

根据本发明实施例的一种供电电源的控制方法，所述供电电源包括根据参考电压将输入电压转换为输出电压的电压调节器，所述控制方法包括：接收处理器发出的电压识别编码；根据处理器发出的电压识别编码提供自主电压识别编码，当处理器发出的电压识别编码在第一预设时长内保持不变时，更新自主电压识别编码；响应于处理器发出的电压识别编码和自主电压识别编码，提供参考电压；以及根据参考电压调节输出电压。

根据本发明实施例的一种供电电源，包括：参考电压产生电路，接收处理器发出的电压识别编码，并根据处理器发出的电压识别编码产生自主电压识别编码，所述参考电压产生电路基于处理器发出的电压识别编码和自主电压识别编码之和提供参考电压；以及电压调节器，耦接至参考电压产生电路以接收参考电压，所述电压调节器根据参考电压将输入电压转换为输出电压；其中当处理器发出的电压识别编码在第一预设时长内保持不变时，更新自主电压识别编码。

根据本发明实施例中一种供电电源的控制方法，所述供电电源包括根据参考电压将输入电压转换为输出电压的电压调节器，所述控制方法包括：接收处理器发出的电压识别编码；当处理器发出的电压识别编码在预设时长内保持不变时，提供变化的自主电压识别编码；响应于处理器发出的电压识别编码和自主电压识别编码之和，提供参考电压；以及根据参考电压调节输出电压。

根据本发明实施例的供电电源及其控制方法，通过提供自主电压识别编码，消除供电电源在电容上带来的音频噪声。

附图说明

为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述：

图1示出了现有的用于中央处理器的供电电源框图100；

图2示出了根据本发明一实施例的供电电源200的电路框图；

图3示出了根据本发明一实施例的图2所示的参考电压产生电路10根据处理器发出的电压识别编码产生参考电压的流程图300；

图4示出了根据本发明一实施例的用于控制图2所示供电电源200的方法流程图400；

图5示出了根据本发明一实施例的供电电源200的波形图；

图6示出了根据本发明一实施例的图2所示的自适应电压识别编码发生模块11的结构图；

图7示出了根据本发明另一实施例的图2所示的自适应电压识别编码发生模块11的结构图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

针对背景技术中提出的问题，本发明的实施例提出了一种供电电源及其控制方法。所述供电电源根据处理器发出的电压识别编码VID自适应的产生自主电压识别编码VID2，并响应于处理器发出的电压识别编码VID和自主电压识别编码VID2提供参考电压，以根据参考电压调节供电电源提供的输出电压。

图2示出了根据本发明一实施例的供电电源200的电路框图。供电电源200包括参考电压产生电路10和电压调节器20。参考电压产生电路10接收处理器30发出的电压识别编码VID，并根据处理器30发出的电压识别编码VID提供参考电压Vref。参考电压产生电路10例如可以通过串行通信或者并行通信来接收处理器30发出的电压识别编码VID。处理器30例如可以是中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)或者其他类型的信号处理器。电压调节器20耦接至参考电压产生电路10以接收参考电压Vref，并根据参考电压Vref将输入电压Vin转换为输出电压Vo。在一个实施例中，电压调节器包括开关电路和控制电路，其中开关电路包括至少一个功率开关管，控制电路根据参考电压Vref和输出电压Vo提供开关控制信号以控制所述至少一个功率开关管。

根据处理器30发出的电压识别编码VID提供参考电压Vref的方法如图3的流程图300所示，包括步骤S11～S13。

在步骤S11，参考电压产生电路10接收处理器30发出的电压识别编码VID。

在步骤S12，当处理器30发出的电压识别编码VID在第一预设时长内保持不变时，更新自主电压识别编码VID2。在一个实施例中，自主电压识别编码VID2的初始值为零，更新自主电压识别编码VID2也就是提供变化的自主电压识别编码VID2。本领域普通技术人员可知，处理器30发出的电压识别编码VID更新，也就意味着处理器发出的电压识别编码VID发生变化；处理器30发出的电压识别编码VID保持不变，也就是没有更新。同样的，本领域普通技术人员可知，自主电压识别编码VID2更新，也就是自主电压识别编码VID2发生变化；自主电压识别编码VID2保持不变，也就是没有更新。在一个实施例中，更新自主电压识别编码VID2包括步骤31～33。在步骤31，以第一斜率将自主电压识别编码VID2从零增大至目标幅值。在步骤32，以第二斜率将自主电压识别编码VID2从目标幅值减小至零。在一个实施例中，第一斜率等于第二斜率。在一个实施例中，第一斜率、第二斜率、以及目标幅值可调节，例如可以通过程序设置，从而控制自主电压识别编码VID2的更新时长等于或小于第二预设时长，从而在第二预设时长内完成更新自主电压识别编码VID2。在一个实施例中，第二预设时长与第一预设时长之和小于50us。在步骤S33，在自主电压识别编码VID2变化过程中，若处理器30发出的电压识别编码VID有更新，则自主电压识别编码VID2停止更新并直接减小至零。

在步骤S13，响应于处理器30发出的电压识别编码VID和自主电压识别编码VID2，提供参考电压Vref。在一个实施例中，响应于处理器30发出的电压识别编码VID和自主电压识别编码VID2提供参考电压Vref包括：根据处理器30发出的电压识别编码VID与自主电压识别编码VID2之和提供参考电压Vref。在图3所示的实施例中，响应于处理器30发出的电压识别编码VID和自主电压识别编码VID2提供参考电压Vref包括步骤34～35。在步骤34，根据处理器30发出的电压识别编码VID和自主电压识别编码VID2之和提供数字参考电压信号DVref。在步骤35，通过数模转换，将数字参考电压信号DVref转换为模拟的参考电压Vref。

继续图2的描述。参考电压产生电路10根据处理器30发出的电压识别编码VID产生自主电压识别编码VID2，并基于处理器30发出的电压识别编码VID和自主电压识别编码VID2之和提供参考电压Vref。在图2所示的实施例中，参考电压产生电路10包括自适应电压识别编码发生模块11、数字参考电压产生模块12、和数模转换电路13。自适应电压识别编码发生模块11接收处理器30发出的电压识别编码VID，并根据处理器30发出的电压识别编码VID提供自主电压识别编码VID2。数字参考电压产生模块12接收处理器30发出的电压识别编码VID和自主电压识别编码VID2，并根据处理器30发出的电压识别编码VID和自主电压识别编码VID2提供数字参考电压信号DVref。在一个实施例中，数字参考电压产生模块12根据处理器30发出的电压识别编码VID与自主电压识别编码VID2之和提供数字参考信号DVref。数模转换电路13将数字参考电压信号DVref经数模转换，转换为参考电压Vref。在一个实施例中，当处理器30发出的电压识别编码VID有更新时，根据处理器30发出的电压识别编码VID提供数字参考电压信号DVref，例如DVref＝VID；当处理器30发出的电压识别编码VID保持不变且自主电压识别编码VID2有更新时，根据处理器发出的电压识别编码VID和自主电压识别编码VID2提供数字参考电压DVref，例如DVref＝VID+VID2。

供电电源200通过自适应的产生自主电压识别编码VID2，可以在处理器30发出的电压识别编码VID的变化周期过长时，自适应的减小电压调节器20提供的输出电压Vo的变化周期，从而避免流过电容C1的电流Icap的变化周期增大至音频的范围。

图4示出了根据本发明一实施例的用于控制图2所示供电电源200的方法流程图400。图4所示的控制方法包括步骤S41～S49。

在步骤S41，输出电压Vo达到与参考电压Vref相对应的目标电压时，计时器清零，计时值Counter等于0。在一个实施例中，输出电压Vo达到与参考电压Vref相对应的目标电压包括：输出电压Vo进入参考电压Vref的预设范围。例如，若输出电压Vo大于阈值Vth1且小于阈值Vth2，则视为输出电压Vo进入参考电压Vref的预设范围。其中阈值Vth1小于与参考电压Vref相对应的目标电压，阈值Vth2大于与参考电压Vref相对应的目标电压。又例如，若输出电压Vo大于阈值Vth1，则视为输出电压Vo进入参考电压Vref的预设范围。又例如，若输出电压Vo小于阈值Vth2，则视为输出电压Vo进入参考电压Vref的预设范围。在另一个实施例中，输出电压Vo达到与参考电压Vref相对应的目标电压包括：输出电压Vo等于与参考电压Vref相对应的目标电压。

在步骤S42，计时器开始计时，计时值Counter增加，例如Counter＝Counter+1。

在步骤S43，判断处理器30发出的电压识别编码VID是否有更新。若处理器30发出的电压识别编码VID有更新，则经步骤S47返回步骤S41。若处理器30发出的电压识别编码VID无更新，则进入步骤S44，判断计时值Counter是否等于预设值DTset，预设值DTset对应于第一预设时长Tset。当计时值Counter不等于预设值DTset时，返回步骤S42，计时值Counter继续增加。当计时值Counter等于预设值DTset时，计时器的计时时长达到第一预设时长Tset，进入步骤S45。

在步骤S45，自适应电压识别编码发生模块11开始更新自主电压识别编码VID2。

在步骤S46，判断处理器30发出的电压识别编码VID是否有更新。若处理器30发出的电压识别编码VID有更新，则经步骤S47返回步骤S41。若处理器30发出的电压识别编码VID无更新，则进入步骤S48。

在步骤S47，根据处理器30发出的电压识别编码VID调整参考电压Vref。

在步骤S48，根据处理器30发出的电压识别编码VID和自主电压识别编码VID2之和VID+VID2调整参考电压Vref。

在步骤S49，判断自主电压识别编码VID2是否更新完成。当自主电压识别编码VID2更新完成时，返回步骤S41，否则返回步骤S46。在一个实施例中，自主电压识别编码VID2更新完成包括，自主电压识别编码VID2减小至零。

图5示出了根据本发明一实施例的供电电源200的波形图。图5所示的波形图从上至下依次为：处理器30发出的电压识别编码VID、自主电压识别编码VID2、输出电压Vo、以及流过电容C1的电流Icap的交流分量Icap_ac。图5所示的实施例中，处理器30发出的电压识别编码VID具有初始值INI，初始值INI例如对应于处理器30处于正常工作模式下的工作电压1.8V。自主电压识别编码VID2的初始值为0。在T1时刻，处理器30发出的电压识别编码VID更新完成，输出电压Vo达到与参考电压Vref相对应的目标电压，计时器清零并开始计时。在计时时长尚未达到第一预设时长Tset的T2时刻，处理器30更新电压识别编码VID，计时器停止计时，参考电压发生电路10根据处理器30发出的电压识别编码VID调整参考电压Vref，从而输出电压Vo随之改变。T3时刻，处理器30发出的电压识别编码VID更新完成，输出电压Vo达到与参考电压Vref相对应的目标电压，计时器清零并开始计时。至T4时刻，计时时长达到第一预设时长Tset，自适应电压识别编码发生模块11更新自主电压识别编码VID2，参考电压发生电路10根据处理器30发出的电压识别编码VID和自主电压识别编码VID2之和调整参考电压Vref。在图5所示的实施例中，自主电压识别编码VID2以第一斜率Rt1从零增大至目标幅值Ap，然后以第二斜率Rt2从目标幅值Ap减小至零，其中第一斜率Rt1、第二斜率Rt2以及目标幅值Ap可调。在一个实施例中，设置第一斜率Rt1、第二斜率Rt2以及目标幅值Ap使得自主电压识别编码VID2在第二预设时长Tset2内更新完成。在一个实施例中，流过电容C1的电流Icap的交流分量Icap_ac的最大周期T5-T3等于第一预设时长Tset与第二预设时长Tset2之和(Tset1+Tset2)。在一个实施例中，第一预设时长Tset1和第二预设时长Tset2之和小于50us。通过合理的设置第一预设时长Tset、第一斜率Rt1、第二斜率Rt2、以及目标幅值Ap，可以控制流过电容C1的电流Icap的交流分量Icap_ac的周期不会增大至音频范围，例如小于50us。在一个实施例中，第一斜率Rt1等于第二斜率Rt2。

在T5时刻，自主电压识别编码VID2更新完成，处理器30发出的电压识别编码VID和自主电压识别编码VID2均无变化，输出电压Vo达到与参考电压Vref相对应的目标电压，计时器清零并开始计时。在计时时长尚未达到第一预设时长Tset的T6时刻，处理器30更新电压识别编码VID，计时器停止计时，参考电压发生电路10根据处理器30发出的电压识别编码VID调整参考电压Vref。

在T7、T8时刻，在自主电压识别编码VID2更新过程中，处理器30更新电压识别编码VID时，自主电压识别编码VID2停止更新，并从当前值直接减小至零。

图6示出了根据本发明一实施例的图2所示的自适应电压识别编码发生模块11的结构图。图6所示的实施例中，自适应电压识别编码发生模块11包括计时启动单元61、计时单元62以及自主电压识别编码产生单元63。计时启动单元61根据输出电压Vo和参考电压Vref提供计时启动信号Trig。计时单元62接收计时启动信号Trig，并提供计时完成指示信号CPL。在一个实施例中，当输出电压Vo进入参考电压Vref的预设范围时，计时启动信号Trig控制计时单元62开始计时。当计时单元62的计时时长达到与预设值DTset对应的第一预设时长Tset时，计时单元62停止计时，计时完成指示信号CPL翻转，指示计时完成。在一个实施例中，计时单元62还接收处理器30发出的电压识别编码VID，当处理器30发出的电压识别编码VID发生变化时，计时单元62停止计时，计时完成指示信号CPL不翻转，指示计时未完成。自主电压识别编码产生单元63接收计时完成指示信号CPL、目标幅值Ap、以及斜率信号Rt，并提供自主电压识别编码VID2。在一个实施例中，当计时完成指示信号CPL指示计时完成时，自主电压识别编码VID2以与斜率信号Rt相对应的斜率增大至目标幅值Ap，然后以同样的斜率从目标幅值Ap减小至零。在一个实施例中，自主电压识别编码产生单元63还接收处理器30发出的电压识别编码VID，当处理器30发出的电压识别编码VID有更新时，自主电压识别编码VID2直接从当前值恢复减小至零。

图7示出了根据本发明另一实施例的图2所示的自适应电压识别编码发生模块11的结构图。在图7所示的实施例中，计时启动单元61根据处理器30发出的电压识别编码VID和自主电压识别编码VID2提供计时启动信号Trig。在一个实施例中，当处理器30发出的电压识别编码VID及自主电压识别编码VID2均不变时，计时启动信号Trig控制计时单元62开始计时。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (15)

1.一种供电电源的控制方法，所述供电电源包括根据参考电压将输入电压转换为输出电压的电压调节器，所述控制方法包括：

接收处理器发出的电压识别编码；

根据处理器发出的电压识别编码提供自主电压识别编码，当处理器发出的电压识别编码在第一预设时长内保持不变时，更新自主电压识别编码；

响应于处理器发出的电压识别编码和自主电压识别编码，提供参考电压；以及

根据参考电压调节输出电压。

2.如权利要求1所述的控制方法，还包括：

当输出电压达到与参考电压对应的目标电压时，开始计时；

当计时时长达到第一预设时长前处理器发出的电压识别编码有更新时，根据处理器发出的电压识别编码调整参考电压；以及

当计时时长达到第一预设时长且处理器发出的电压识别编码在第一预设时长内保持不变时，在第二预设时长内更新自主电压识别编码，并根据处理器发出的电压识别编码和自主电压识别编码调整参考电压。

3.如权利要求2所述的控制方法，其中第一预设时长与第二预设时长之和小于50us。

4.如权利要求1所述的控制方法，还包括：在自主电压识别编码更新过程中，若处理器发出的电压识别编码有更新，则自主电压识别编码停止更新并减小至零。

5.如权利要求1所述的控制方法，其中更新自主电压识别编码包括：

以第一斜率将自主电压识别编码增大至目标幅值；以及

以第二斜率将自主电压识别编码从所述目标幅值减小。

6.如权利要求1所述控制方法，其中响应于处理器发出的电压识别编码和自主电压识别编码提供参考电压包括：

根据处理器发出的电压识别编码与自主电压识别编码之和提供数字参考电压信号；以及

通过数模转换，将数字参考电压信号转换为参考电压。

7.一种供电电源，包括：

参考电压产生电路，接收处理器发出的电压识别编码，并根据处理器发出的电压识别编码产生自主电压识别编码，所述参考电压产生电路基于处理器发出的电压识别编码和自主电压识别编码之和提供参考电压；以及

电压调节器，耦接至参考电压产生电路以接收参考电压，所述电压调节器根据参考电压将输入电压转换为输出电压；其中

当处理器发出的电压识别编码在第一预设时长内保持不变时，更新自主电压识别编码。

8.如权利要求7所述的供电电源，其中更新自主电压识别编码包括：

以第一斜率增大自主电压识别编码至目标幅值；以及

一旦自主电压识别编码达到目标幅值，以第二斜率减小自主电压识别编码；其中

在自主电压识别编码更新过程中，若处理器发出的电压识别编码有更新，则自主电压识别编码停止更新并减小至零。

9.如权利要求8所述的供电电源，还包括调节第一斜率、第二斜率、以及目标幅值使得自主电压识别编码的更新时长等于或小于第二预设时长。

10.如权利要求7所述的供电电源，其中参考电压产生电路还包括：

自适应电压识别编码发生模块，根据处理器发出的电压识别编码提供自主电压识别编码；

数字参考电压产生模块，根据处理器发出的电压识别编码和自主电压识别编码之和提供数字参考电压信号；以及

数模转换电路，将数字参考电压信号经数模转换，转换为参考电压。

11.如权利要求10所述的供电电源，其中自适应电压识别编码发生模块还包括：

计时启动单元，根据输出电压提供计时启动信号；

计时单元，接收计时启动信号和处理器发出的电压识别编码，提供计时完成指示信号，其中当输出电压进入参考电压的预设范围时，计时启动信号控制计时单元开始计时，当处理器发出的电压识别编码有更新时，计时单元停止计时，以及当计时单元的计时时长达到第一预设时长时，计时完成指示信号指示计时完成；以及

自主电压识别编码产生单元，接收计时完成指示信号、处理器发出的电压识别编码、目标幅值、斜率信号，提供自主电压识别编码，其中当计时完成指示信号指示计时完成时，自主电压识别编码以与斜率信号相对应的斜率增大至目标幅值，然后以同样的斜率减小至零，以及其中当处理器发出的电压识别编码有更新时，自主电压识别编码直接从当前值减小至零。

12.一种供电电源的控制方法，所述供电电源包括根据参考电压将输入电压转换为输出电压的电压调节器，所述控制方法包括：

接收处理器发出的电压识别编码；

当处理器发出的电压识别编码在预设时长内保持不变时，提供变化的自主电压识别编码；

响应于处理器发出的电压识别编码和自主电压识别编码之和，提供参考电压；以及

根据参考电压调节输出电压。

13.如权利要求12所述的控制方法，其中提供变化的自主电压识别编码包括：

以第一斜率将自主电压识别编码增大至目标幅值；以及

以第二斜率将自主电压识别编码从所述目标幅值减小；其中

在自主电压识别编码变化过程中，若处理器发出的电压识别编码有更新，则自主电压识别编码直接减小至零。

14.如权利要求12所述的控制方法，还包括：

当输出电压进入参考电压的预设范围时，开始计时；

当计时时长达到预设时长前处理器发出的电压识别编码有更新时，停止计时；以及

当计时时长达到预设时长且处理器发出的电压识别编码在预设时长内保持不变时，提供变化的自主电压识别编码。

15.如权利要求12所述的控制方法，还包括：

当处理器发出的电压识别编码和自主电压识别编码均不变时，开始计时；

当计时时长达到预设时长前处理器发出的电压识别编码有更新时，停止计时；以及

当计时时长达到预设时长且处理器发出的电压识别编码在预设时长内保持不变时，提供变化的自主电压识别编码。