CN107678482A - 一种电压调节的装置及调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电压调节的装置及调节方法，其特征在于，包括降压型电压转换器和负载，所述降压型电压转换器与所述负载连接；降压型电压转换器包括电压调节控制器和功率MOS模块，所述电压调节控制器与功率MOS模块连接，所述功率MOS模块通过滤波网络与负载连接；所述负载与电压调节控制器连接。将负载电流进行区域划分，结合偏压值和斜率值的不同组合，设置不同负载时降压型电压转换器的响应策略，使得输出电压调节的灵活性和精细化程度提高。这样既能满足输出电压的区间限制，还可以为系统电压响应提供更大的裕量。

Description

一种电压调节的装置及调节方法
技术领域
本发明属于微处理器供电技术领域，具体设计一种电压调节的装置及调节方法。
背景技术
随着微处理器速度的提升和芯片集成度的提高，引到芯片所需的电压越来越低。而微处理器的总功耗却在不断增加，这就意味着它所需的电流会成倍增加，所以现在的趋势就是微处理器所需要的电流越来越大。同时现在的功率管理技术使得微处理器成为一个非常动态的负载，因此其动态响应速度也越来越快。面对微处理器越来越低的工作电压，对微处理器输入电压纹波的要求会越来越高。
为了保证微控制器的稳定工作，对于Buck变换器输出电压Vout的要求，需要其范围维持在（Vmin,Vmax）区间内。微处理器稳态的工作电压设定为Vtyp，当负载电流跳变速率较大时，输出电压容易跳变到额定范围以外。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种电压调节的装置及调节方法，以解决上述技术问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种电压调节的装置，包括降压型电压转换器和负载，所述降压型电压转换器与所述负载连接；
降压型电压转换器包括电压调节控制器和功率MOS模块，所述电压调节控制器与功率MOS模块连接，所述功率MOS模块通过滤波网络与负载连接；
所述负载与电压调节控制器连接。
优选地，滤波网络包括电感和电容；
功率MOS模块通过电感与负载电压输入端连接；
负载电压输入端通过电容接地。
优选地，电感与电容的连接点与电压调节控制器连接，电压调节控制器接收从滤波电容处引出的电压检测信号。
优选地，所述功率MOS模块内部集成有电流检测模块，电流检测模块与电压调节控制器连接，用于实时反馈负载输入电流值；
优选地，所述负载包括微处理器。
优选地，微处理器和电压调节控制器通过SVID协议进行通信，微处理器收到电压调节控制器侦测到的实时电压和电流值；
根据接收到的实时电压和电流值，微处理器向电压调节控制器发出命令，改变输出电压的特性。
一种电压调节方法，包括如下步骤：
将微控制器的负载电流划分为多个区间；
微控制器通过SVID协议与电压调节控制器进行通信，针对不同区间范围内的电流，分别给降压型电压转换器输出电压设置不同的偏压值和输出电压对电流下降的斜率，结合偏压值和输出电压对电流下降的斜率的不同设置，实现电压输出调节。
优选地，针对不同区间范围内的电流，分别给降压型电压转换器输出电压设置不同的偏压值和输出电压对电流下降的斜率，结合偏压值和输出电压对电流下降的斜率的不同设置，实现电压输出调节包括：
在整个负载电流变化区间内，降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率为定值；
当负载电流低于设定值时，降压型电压转换器输出电压设置的偏压值为第一偏压值；
当负载电流高于设定值时，降压型电压转换器输出电压设置的偏压值为第二偏压值；
第一偏压值小于第二偏压值；
当负载电流较小时，偏压值设置较低即可弥补由降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率带来的偏差，满足输出电压的区间限制；当负载电流较大时，偏压值设置的较高可以提供更大的裕量。
优选地，针对不同区间范围内的电流，分别给降压型电压转换器输出电压设置不同的偏压值和输出电压对电流下降的斜率，结合偏压值和输出电压对电流下降的斜率的不同设置，实现电压输出调节，还包括：
在整个负载电流变化区间内，降压型电压转换器输出电压设置的偏压值为定值，设置的降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率为不同的值；
当负载电流低于设定值时，降压型电压转换器输出电压设置的斜率为第一斜率；
当负载电流高于设定值时，降压型电压转换器输出电压设置的斜率为第二斜率;
第一斜率小于第二斜率，当负载电流较小时，降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率设置较小即可满足输出电压的区间限制；
当负载电流较大时，大斜率可以为大负载情况提供更大的裕量。
将微控制器的负载电流划分为多个区间，针对不同区间范围内的电流，分别设置降压型电压转换器输出电压的偏压值和降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率。
针对大负载电流和小负载电流的应用，结合实际情况，可以搭配不同的降压型电压转换器输出电压的偏压值和降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率设置方案；
当负载电流范围较大时，可以适当增加负载电流的划分区间，以达到精细化设计的要求。
微处理器工作在不同的负载电流区间时，通过SVID协议和降压型电压转换器之间的通信，结合偏压值和斜率的设置，使得输出电压调节的灵活性和精细化程度提高。这样既能满足输出电压的区间限制，还可以为系统电压响应提供更大的裕量。
本发明的有益效果在于，划分微处理器不同的负载电流区间，结合偏压值和斜率值的不同组合，设置不同负载时降压型电压转换器的响应策略，使得输出电压调节的灵活性和精细化程度提高。这样既能满足输出电压的区间限制，还可以为系统电压响应提供更大的裕量。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本实施例提供的一种电压调节的装置连接框图。
图2为本实施例提供的一种电压调节方法原理示意图。
图3为另一实施例提供的一种电压调节方法原理示意图。
其中，1-降压型电压转换器，2-负载，3-电压调节控制器，4-功率MOS模块，5-电流检测模块，Load Line-降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率，L-电感，C-电容，Offset-偏压值，Offset1-第一偏压值，Offset2-第二偏压值，Load Line1-第一斜率，LoadLine2-第二斜率。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。
如图1所示，本实施例提供的一种电压调节的装置，包括降压型电压转换器1和负载2，所述降压型电压转换器1与所述负载2连接；
降压型电压转换器1包括电压调节控制器3和功率MOS模块4，所述电压调节控制器3与功率MOS模块4连接，所述功率MOS模块4通过滤波网络与负载2连接；
所述功率MOS模块4内部集成有电流检测模块5，电流检测模块5与电压调节控制器3连接，用于实时反馈负载输入电流值；
所述负载2与电压调节控制器3连接。
滤波网络包括电感L和电容C；
功率MOS模块4通过电感L与负载2电压输入端连接；
负载2电压输入端通过电容C接地。
电感L与电容C的连接点与电压调节控制器3连接，电压调节控制器3接收从滤波电容C处引出的电压检测信号。
所述负载2包括微处理器。
微处理器和电压调节控制器3通过SVID协议进行通信，微处理器收到电压调节控制器3侦测到的实时电压和电流值；
根据接收到的实时电压和电流值，微处理器向电压调节控制器发出命令，改变输出电压的特性。
如图2所示，本实施例还提供一种电压调节方法，包括如下步骤：
将微控制器的负载电流划分为多个区间；
微控制器通过SVID协议与电压调节控制器进行通信，针对不同区间范围内的电流，分别给降压型电压转换器输出电压VOUT设置不同的偏压值和输出电压对电流下降的斜率，结合偏压值和输出电压对电流下降的斜率的不同设置，实现电压输出调节。
将微控制器的负载电流划分为多个区间，针对不同区间范围内的电流，分别设置降压型电压转换器输出电压的偏压值和降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率。
针对大负载电流和小负载电流的应用，结合实际情况，可以搭配不同的降压型电压转换器输出电压的偏压值和降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率设置方案；
在整个负载电流变化区间内，降压型电压转换器输出电压VOUT对电流下降的斜率LoadLine为定值；
当负载电流低于设定值IL时，降压型电压转换器输出电压设置的偏压值为第一偏压值Offset1；
当负载电流高于设定值IL时，降压型电压转换器输出电压设置的偏压值为第二偏压值Offset2；Offset1小于Offset2；
当负载电流较小时，偏压值设置较低即可弥补由降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率带来的偏差，满足输出电压的区间限制；当负载电流较大时，偏压值设置的较高可以提供更大的裕量。
如图3所示，另一实施例提供一种电压调节方法，包括如下步骤：
将微控制器的负载电流划分为多个区间；
微控制器通过SVID协议与电压调节控制器进行通信，针对不同区间范围内的电流，分别给降压型电压转换器输出电压设置不同的偏压值和输出电压对电流下降的斜率，结合偏压值和输出电压对电流下降的斜率的不同设置，实现电压输出调节。
将微控制器的负载电流划分为多个区间，针对不同区间范围内的电流，分别设置降压型电压转换器输出电压的偏压值和降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率。
针对大负载电流和小负载电流的应用，结合实际情况，可以搭配不同的降压型电压转换器输出电压的偏压值和降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率设置方案；
在整个负载电流变化区间内，降压型电压转换器输出电压设置的偏压值为定值Offset，设置的降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率Load Line为不同的值；
当负载电流低于设定值IL时，降压型电压转换器输出电压设置的斜率为Load Line1；
当负载电流高于设定值IL时，降压型电压转换器输出电压设置的斜率为Load Line2;
Load Line1小于Load Line2，当负载电流较小时，降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率设置较小即可满足输出电压的区间限制；
当负载电流较大时，大斜率可以为大负载情况提供更大的裕量。
以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电压调节的装置，其特征在于，包括降压型电压转换器和负载，所述降压型电压转换器与所述负载连接；
降压型电压转换器包括电压调节控制器和功率MOS模块，所述电压调节控制器与功率MOS模块连接，所述功率MOS模块通过滤波网络与负载连接；
所述负载与电压调节控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种电压调节的装置，其特征在于，滤波网络包括电感和电容；
功率MOS模块通过电感与负载电压输入端连接；
负载电压输入端通过电容接地。
3.根据权利要求2所述的一种电压调节的装置，其特征在于，电感与电容的连接点与电压调节控制器连接，电压调节控制器接收从滤波电容处引出的电压检测信号。
4.根据权利要求1或3所述的一种电压调节的装置，其特征在于，所述功率MOS模块内部集成有电流检测模块，电流检测模块与电压调节控制器连接，用于实时反馈负载输入电流值。
5.根据权利要求4所述的一种电压调节的装置，其特征在于，所述负载包括微处理器。
6.根据权利要求5所述的一种电压调节的装置，其特征在于，微处理器和电压调节控制器通过SVID协议进行通信，微处理器收到电压调节控制器侦测到的实时电压和电流值；
根据接收到的实时电压和电流值，微处理器向电压调节控制器发出命令，改变输出电压的特性。
7.一种电压调节方法，其特征在于，包括如下步骤：
将微控制器的负载电流划分为多个区间；
微控制器通过SVID协议与电压调节控制器进行通信，针对不同区间范围内的电流，分别给降压型电压转换器输出电压设置不同的偏压值和输出电压对电流下降的斜率，结合偏压值和输出电压对电流下降的斜率的不同设置，实现电压输出调节。
8.根据权利要求7所述的一种电压调节方法，其特征在于，针对不同区间范围内的电流，分别给降压型电压转换器输出电压设置不同的偏压值和输出电压对电流下降的斜率，结合偏压值和输出电压对电流下降的斜率的不同设置，实现电压输出调节，具体包括：
在整个负载电流变化区间内，降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率为定值；
当负载电流低于设定值时，降压型电压转换器输出电压设置的偏压值为第一偏压值；
当负载电流高于设定值时，降压型电压转换器输出电压设置的偏压值为第二偏压值；
第一偏压值小于第二偏压值；
当负载电流较小时，偏压值设置较低即可弥补由降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率带来的偏差，满足输出电压的区间限制；当负载电流较大时，偏压值设置的较高可以提供更大的裕量。
9.根据权利要求7所述的一种电压调节方法，其特征在于，针对不同区间范围内的电流，分别给降压型电压转换器输出电压设置不同的偏压值和输出电压对电流下降的斜率，结合偏压值和输出电压对电流下降的斜率的不同设置，实现电压输出调节，还包括：
在整个负载电流变化区间内，降压型电压转换器输出电压设置的偏压值为定值，设置的降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率为不同的值；
当负载电流低于设定值时，降压型电压转换器输出电压设置的斜率为第一斜率；
当负载电流高于设定值时，降压型电压转换器输出电压设置的斜率为第二斜率;
第一斜率小于第二斜率，当负载电流较小时，降压型电压转换器输出电压对电流下降的斜率设置较小即可满足输出电压的区间限制；
当负载电流较大时，大斜率可以为大负载情况提供更大的裕量。
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