CN108549447B - 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。供电电源包括参考电压调节电路和电压调节器。参考电压调节电路从处理器接收电压识别编码和速率指令，并基于该电压识别编码和速率指令调节参考电压。电压调节器根据参考电压将输入电压转换为输出电压。参考电压调节电路包括∑‑Δ调制单元，∑‑Δ调制单元对目标计数信号进行∑‑Δ调制，得到时长计数信号，其中目标计数信号根据电压调节步长和速率指令相除得到，目标计数信号和时长计数信号均为数字信号，目标计数信号为包括整数位和小数位的实数，时长计数信号为整数，参考电压调节电路根据时长计数信号和电压识别编码进一步调节参考电压。从而可以具有任意指定的电压变化速率的同时，不需要昂贵的高频时钟。

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，提供给处理器，例如CPU(中央处理器)或GPU(图形处理器)，的工作电压由基于处理器的需求而产生的电压识别编码(voltage identification code,VIDcode)决定。处理器不同的工作模式对应于不同的电压识别编码，也就是对应于不同的工作电压，有时处理器的工作电压在变化时也需要具有指定的电压变化速率。因此需要设计一种电压调节器，实现其输出电压能够跟随任意指定的电压变化速率，直至达到电压识别编码所对应的电压值。

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。

根据本发明的实施例，提出了一种供电电源，包括：参考电压调节电路，从处理器接收电压识别编码和速率指令，并基于该电压识别编码和速率指令调节参考电压；以及电压调节器，耦接至参考电压调节电路以接收参考电压，并根据参考电压将输入电压转换为输出电压；其中参考电压调节电路包括：除法单元，根据一电压调节步长和速率指令相除，得到目标计数信号；以及∑-Δ调制单元，对目标计数信号进行∑-Δ调制，得到时长计数信号，其中目标计数信号和时长计数信号均为数字信号，目标计数信号为包括整数位和小数位的实数，时长计数信号为整数，参考电压调节电路进一步根据时长计数信号和电压识别编码调节参考电压。

根据本发明的实施例，还提出了一种供电电源的控制方法，其中该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，该控制方法包括：从处理器接收电压识别编码和速率指令；将电压调节步长和速率指令相除，得到目标计数信号；对目标计数信号进行∑-Δ调制，得到时长计数信号，其中目标计数信号和时长计数信号均为数字信号，目标计数信号为包括整数位和小数位的实数，时长计数信号为整数；以及根据时长计数信号和电压识别编码调节参考电压。

根据本发明的实施例，还提出了一种供电电源，包括：参考电压调节电路，从处理器接收电压识别编码和速率指令，并基于该电压识别编码和速率指令调节参考电压；以及电压调节器，耦接至参考电压调节电路以接收参考电压，并根据参考电压将输入电压转换为输出电压；其中参考电压调节电路包括：∑-Δ调制单元，对目标计数信号进行∑-Δ调制，得到时长计数信号，所述目标计数信号根据电压调节步长除以速率指令得到，其中目标计数信号和时长计数信号均为数字信号，目标计数信号为具有整数位和小数位的实数，时长计数信号为整数；参考调节单元，根据电压识别编码、时长计数信号、以及电压调节步长，提供数字参考信号；以及数模转换单元，接收数字参考信号，并将数字参考信号经过数模转换，提供参考电压。

根据本发明实施例提供的供电电源及其控制方法，以数字化的方式实现了基于处理器发出的电压识别编码和速率指令以任意指定的电压变化速率调节参考电压，有利于实现供电电源的数字控制，且不需要昂贵的高频时钟。

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示出了根据本发明一实施例的供电电源100的电路框图；

图2示出了根据本发明一实施例的∑-Δ调制单元14的示意图；

图3示出了根据本发明一实施例的计时单元15的示意图；

图4示出了根据本发明一实施例的增大数字参考信号Dref的方法流程图400；

图5示出了根据本发明另一实施例的增大数字参考信号Dref的方法流程图500；

图6示出了根据本发明一实施例的减小数字参考信号Dref的方法流程图600；

图7示出了根据本发明另一实施例的减小数字参考信号Dref的方法流程图700；以及

图8示出了根据本发明一实施例的供电电源的控制方法流程图800。

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。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。供电电源包括参考电压调节电路和电压调节器。参考电压调节电路从处理器接收电压识别编码和速率指令，并基于该电压识别编码和速率指令调节参考电压。该速率指令代表了指定的电压变化速率。电压调节器根据参考电压将输入电压转换为输出电压。参考电压调节电路包括除法单元和∑-Δ调制单元，除法单元根据电压调节步长和速率指令相除，得到目标计数信号，∑-Δ调制单元对目标计数信号进行∑-Δ调制，得到时长计数信号，其中目标计数信号和时长计数信号均为数字信号，目标计数信号为包括整数位和小数位的实数，时长计数信号为整数，参考电压调节电路根据时长计数信号和电压识别编码进一步调节参考电压。本发明的实施例，以数字化的方式实现了基于处理器发出的电压识别编码和速率指令以任意指定的电压变化速率调节参考电压，有利于实现供电电源的数字控制，且不需要昂贵的高频时钟。

图1示出了根据本发明一实施例的供电电源100的电路框图。供电电源100包括参考电压调节电路10和电压调节器11。参考电压调节电路10从处理器12接收电压识别编码VID和速率指令Sr，并基于电压识别编码VID和速率指令Sr调节参考电压Vref。电压调节器11耦接至参考电压调节电路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，对处理器12供电。

在一个实施例中，参考电压调节电路10包括除法单元13、以及∑-Δ调制单元14。除法单元13包括第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收电压调节步长Step、第二输入端接收速率指令Sr，除法单元根据电压调节步长Step和速率指令Sr相除，得到目标计数信号Lcnt。∑-Δ调制单元14包括输入端和输出端，其输入端接收目标计数信号Lcnt，其输出端对目标计数信号Lcnt进行∑-Δ调制，得到时长计数信号Lint，其中目标计数信号Lcnt和时长计数信号Lint均为数字信号，目标计数信号Lcnt为包括整数位和小数位的实数，时长计数信号Lint为整数。参考电压调节电路10进一步根据时长计数信号Lint和电压识别编码VID调节参考电压Vref。在一个实施例中，参考电压调节电路10根据时长计数信号Lint产生调节周期，并在每个调节周期根据电压调节步长Step增加或减小参考电压Vref，直至参考电压Vref等于电压识别编码VID对应的电压值，以及在每个调节周期更新时长计数信号Lint。在一个实施例中，∑-Δ调制单元14在计时指示信号Cnt_pulse的控制下更新∑-Δ调制的结果，例如在计时指示信号Cnt_pulse变为高电平时被触发，进行∑-Δ调制，并输出更新的时长计数信号Lint。

在一个实施例中，参考电压调节电路10进一步包括计时单元15。计时单元15接收时长计数信号Lint，并根据时长计数信号Lint提供计时指示信号Cnt_pulse。在一个实施例中，当计时单元15计时至与时长计数信号Lint相对应的时长时，计时单元15复位，计时指示信号Cnt_pulse输出一个脉冲信号。

在一个实施例中，参考电压调节电路10进一步包括参考调节单元16。参考调节单元16接收电压识别编码VID、电压调节步长Step、以及计时指示信号Cnt_pulse，并提供数字参考信号Dref。参考调节单元16根据时长计数信号Lint产生调节周期，每个调节周期内，在增大数字参考信号Dref的过程中，若数字参考信号Dref小于电压识别编码VID，则将数字参考信号Dref增加一个电压调节步长Step，以及在减小数字参考信号Dref的过程中，若数字参考信号Dref大于电压识别编码VID，则将数字参考信号Dref减小一个电压调节步长Step。在一个实施例中，调节周期等于计时单元15计时至时长计数信号Lint对应的时长。在一个实施例中，当计时指示信号Cnt_pulse变为第一状态时，例如变为高电平，参考调节单元16根据电压识别编码VID和电压调节步长Step调节数字参考信号Dref。

在一个实施例中，参考电压调节电路10进一步包括数模转换单元17。数模转换单元17接收数字参考信号Dref，并将数字参考信号Dref经过数模转换，转换为参考电压Vref。

图2示出了根据本发明一实施例的∑-Δ调制单元14的示意图。在图2所示的实施例中，∑-Δ调制单元14包括加法单元141、分离单元142、以及延迟单元143。加法单元141接收目标计数信号Lcnt和延迟信号Ldl，并根据目标计数信号Lcnt和延迟信号Ldl产生和值信号Lreal。和值信号Leal包括整数部分和小数部分。分离单元142接收和值信号Lreal，并将和值信号Lreal的整数部分和小数部分分离，根据和值信号Lreal的整数部分产生时长计数信号Lint，根据和值信号Lreal的小数部分产生循环信号Lfra。延迟单元143接收循环信号Lfra，并对循环信号Lfra进行延时，将延时后的信号作为延迟信号Ldl提供至加法单元141。在一个实施例中，延迟单元143的延时时长等于计时单元15计时至时长计数信号Lint对应的时长。在一个实施例中，当计时指示信号Cnt_pulse变为高电平时，延迟单元143更新延迟信号Ldl，将延时后的信号作为延迟信号Ldl提供至加法单元141。

图3示出了根据本发明一实施例的计时单元15的示意图。计时单元15包括计数器151。在一个实施例中，计数器151接收时钟信号Clk、时长计数信号Lint，并在时钟信号Clk的上升沿或下降沿增计数，直至计数值等于时长计数信号Lint时，输出一个脉冲的计时指示信号Cnt_pulse，并复位计数器151，计数器151的计数值复位至零。在另一个实施例中，计数器151的计数初始值等于时长计数信号Lint，计数器151在时钟信号Clk的上升沿或下降沿减计数，直至计数值等于零时，输出一个脉冲的计时指示信号Cnt_pulse，并复位计数器151，计数器151的计数值复位至等于时长计数信号Lint。

图4示出了根据本发明一实施例的增大数字参考信号Dref的方法流程图400，包括步骤S40～S45。

在步骤S40，进行初始化，计数值Cnt赋初值为等于时长计数信号Lint。

在步骤S41，判断电压识别编码VID是否大于数字参考信号Dref。在增大数字参考信号Dref的过程中，若电压识别编码VID大于数字参考信号Dref，则进入步骤S42，否则进入步骤S45，完成调节。

在步骤S42，判断计数值Cnt是否为零。若计数值Cnt不等于零，则进入步骤S44，计数值减1，即Cnt＝Cnt-1，之后再次进入步骤S42。若在步骤S42，计数值Cnt等于零，则进入步骤S43。

在步骤S43，复位计数值Cnt等于时长计数信号Lint，计时指示信号Cnt_pulse输出一个脉冲信号，∑-Δ调制在计时指示信号Cnt_pulse的控制下更新，数字参考信号Dref增加一个电压调节步长Step，即数字参考信号Dref等于Dref+Step。之后进入步骤S41，重复上述步骤。

要注意的是，在上述的流程图中各步骤的执行顺序不限于图4所示，两个连续的功能框可以同时被执行，或以相反的顺序执行。例如步骤S42可以在步骤S41之前执行。

图5示出了根据本发明另一实施例的增大数字参考信号Dref的方法流程图500，包括步骤S50～S55。

在步骤S50，进行初始化，计数值Cnt赋初值为等于零。

在步骤S51，判断电压识别编码VID是否大于数字参考信号Dref。在增大数字参考信号Dref的过程中，若电压识别编码VID大于数字参考信号Dref，则进入步骤S52，否则进入步骤S55，完成调节。

在步骤S52，判断计数值Cnt是否等于时长计数信号Lint。若计数值Cnt不等于时长计数信号Lint，则进入步骤S54，计数值加1，即Cnt＝Cnt+1，之后再次进入步骤S52。若在步骤S52，计数值Cnt等于时长计数信号Lint，则进入步骤S53。

在步骤S53，复位计数值Cnt为零，计时指示信号Cnt_pulse输出一个脉冲信号，∑-Δ调制在计时指示信号Cnt_pulse的控制下更新，数字参考信号Dref增加一个电压调节步长Step，即数字参考信号Dref等于Dref+Step。之后进入步骤S51，重复上述步骤。

要注意的是，在上述的流程图中各步骤的执行顺序不限于图5所示，两个连续的功能框可以同时被执行，或以相反的顺序执行。例如步骤S52可以在步骤S51之前执行。

图6示出了根据本发明一实施例的减小数字参考信号Dref的方法流程图600，包括步骤S60～S61。

在步骤S60，进行初始化，计数值Cnt赋初值为等于时长计数信号Lint。

在步骤S61，判断电压识别编码VID是否小于数字参考信号Dref。在减小数字参考信号Dref的过程中，若电压识别编码VID小于数字参考信号Dref，则进入步骤S62，否则进入步骤S65，完成调节。

在步骤S62，判断计数值Cnt是否为零。若计数值Cnt不等于零，则进入步骤S64，计数值减1，即Cnt＝Cnt-1，之后再次进入步骤S62。若在步骤S62，计数值Cnt等于零，则进入步骤S63。

在步骤S63，复位计数值Cnt等于时长计数信号Lint，计时指示信号Cnt_pulse输出一个脉冲信号，∑-Δ调制在计时指示信号Cnt_pulse的控制下更新，数字参考信号Dref减小一个电压调节步长Step，即数字参考信号Dref等于Dref-Step。之后进入步骤S61，重复上述步骤。

要注意的是，在上述的流程图中各步骤的执行顺序不限于图6所示，两个连续的功能框可以同时被执行，或以相反的顺序执行。例如步骤S62可以在步骤S61之前执行。

图7示出了根据本发明另一实施例的减小数字参考信号Dref的方法流程图700，包括步骤S70～S71。

在步骤S70，进行初始化，计数值Cnt赋初值为等于零。

在步骤S71，判断电压识别编码VID是否小于数字参考信号Dref。在减小数字参考信号Dref的过程中，若电压识别编码VID小于数字参考信号Dref，则进入步骤S72，否则进入步骤S75，完成调节。

在步骤S72，判断计数值Cnt是否等于时长计数信号Lint。若计数值Cnt不等于时长计数信号Lint，则进入步骤S74，计数值加1，即Cnt＝Cnt+1，之后再次进入步骤S72。若在步骤S72，计数值Cnt等于时长计数信号Lint，则进入步骤S73。

在步骤S73，复位计数值Cnt为零，计时指示信号Cnt_pulse输出一个脉冲信号，∑-Δ调制在计时指示信号Cnt_pulse的控制下更新，数字参考信号Dref减小一个电压调节步长Step，即数字参考信号Dref等于Dref-Step。之后进入步骤S71，重复上述步骤。

要注意的是，在上述的流程图中各步骤的执行顺序不限于图7所示，两个连续的功能框可以同时被执行，或以相反的顺序执行。例如步骤S72可以在步骤S71之前执行。

图8示出了根据本发明一实施例的供电电源的控制方法流程图800，包括步骤S81～S84。

在步骤S81，从处理器接收电压识别编码和速率指令。

在步骤S82，将电压调节步长和速率指令相除，得到目标计数信号。

在步骤S83，对目标计数信号进行∑-Δ调制，得到时长计数信号，其中目标计数信号和时长计数信号均为数字信号，目标计数信号为包括整数位和小数位的实数，时长计数信号为整数。

在步骤S84，根据时长计数信号和电压识别编码调节参考电压，例如根据时长计数信号产生调节周期，并在每个调节周期根据电压调节步长增加或减小参考电压，直至参考电压等于电压识别编码对应的电压值。

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 (16)

1.一种供电电源，包括：

参考电压调节电路，从处理器接收电压识别编码和速率指令，并基于该电压识别编码和速率指令调节参考电压；以及

电压调节器，耦接至参考电压调节电路以接收参考电压，并根据参考电压将输入电压转换为输出电压；

其中参考电压调节电路包括：

除法单元，根据一电压调节步长和速率指令相除，得到目标计数信号；以及

∑-Δ调制单元，对目标计数信号进行∑-Δ调制，得到时长计数信号，其中目标计数信号和时长计数信号均为数字信号，目标计数信号为包括整数位和小数位的实数，时长计数信号为整数，参考电压调节电路进一步根据时长计数信号和电压识别编码调节参考电压。

2.如权利要求1所述的供电电源，其中参考电压调节电路根据时长计数信号产生调节周期，并在每个调节周期根据电压调节步长增加或减小参考电压，直至参考电压等于电压识别编码对应的电压值。

3.如权利要求1所述的供电电源，其中∑-Δ调制单元包括：

加法单元，接收目标计数信号和延迟信号，并根据目标计数信号和延迟信号产生和值信号；

分离单元，接收和值信号，并将和值信号的整数部分和小数部分分离，根据和值信号的整数部分产生时长计数信号，以及根据和值信号的小数部分产生循环信号；以及

延迟单元，接收循环信号，并对循环信号进行延时，将延时后的信号作为延迟信号提供至加法单元。

4.如权利要求3所述的供电电源，进一步包括计时单元，其中延迟单元的延时时长等于计时单元计时至时长计数信号对应的时长。

5.如权利要求1所述的供电电源，其中所述参考电压调节电路还包括：

计时单元，提供计时指示信号，当计时单元计时至与时长计数信号对应的时长时，计时单元复位，计时指示信号变为第一状态；

参考调节单元，接收电压识别编码、电压调节步长、以及计时指示信号，并提供数字参考信号，其中当计时指示信号变为第一状态时，参考调节单元根据电压识别编码和电压调节步长调节数字参考信号；以及

数模转换单元，接收数字参考信号，并将数字参考信号经过数模转换，提供参考电压。

6.如权利要求5所述的供电电源，其中参考调节单元根据电压识别编码和电压调节步长调节数字参考信号包括，在增大数字参考信号的过程中，若数字参考信号小于电压识别编码，则将数字参考信号增加一个电压调节步长，以及在减小数字参考信号的过程中，若数字参考信号大于电压识别编码，则将数字参考信号减小一个电压调节步长。

7.一种供电电源的控制方法，其中该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，该控制方法包括：

从处理器接收电压识别编码和速率指令；

根据电压调节步长和速率指令相除，得到目标计数信号；

对目标计数信号进行∑-Δ调制，得到时长计数信号，其中目标计数信号和时长计数信号均为数字信号，目标计数信号为包括整数位和小数位的实数，时长计数信号为整数；以及

根据时长计数信号和电压识别编码调节参考电压。

8.如权利要求7所述的控制方法，其中根据时长计数信号和电压识别编码调节参考电压进一步包括：根据时长计数信号产生调节周期，并在每个调节周期根据电压调节步长增加或减小参考电压，直至参考电压等于电压识别编码对应的电压值。

9.如权利要求7所述的控制方法，其中对目标计数信号进行∑-Δ调制进一步包括：

将目标计数信号和一延迟信号相加，产生和值信号；

将和值信号的整数部分和小数部分分离，根据和值信号的整数部分产生时长计数信号，以及根据和值信号的小数部分产生循环信号；以及

对循环信号进行延时，将延时后的信号用作延迟信号。

10.如权利要求7所述的控制方法，其中根据时长计数信号和电压识别编码调节参考电压进一步包括：

根据时长计数信号计时；

根据电压识别编码提供数字参考信号，若数字参考信号小于电压识别编码，且当计时至与时长计数信号对应的时长时，将数字参考信号增加一个电压调节步长，计时复位；以及

通过数模转换，将数字参考信号转换为参考电压。

11.如权利要求7所述的控制方法，其中根据时长计数信号和电压识别编码调节参考电压进一步包括：

根据时长计数信号计时；

根据电压识别编码提供数字参考信号，若数字参考信号大于电压识别编码，且当计时至时长计数信号对应的时长时，将数字参考信号减小一个电压调节步长，计时复位；以及

通过数模转换，将数字参考信号转换为参考电压。

12.一种供电电源，包括：

参考电压调节电路，从处理器接收电压识别编码和速率指令，并基于该电压识别编码和速率指令调节参考电压；以及

电压调节器，耦接至参考电压调节电路以接收参考电压，并根据参考电压将输入电压转换为输出电压；

其中参考电压调节电路根据一电压调节步长除以速率指令得到目标计数信号，参考电压调节电路进一步包括：

∑-Δ调制单元，对目标计数信号进行∑-Δ调制，得到时长计数信号，其中目标计数信号和时长计数信号均为数字信号，目标计数信号为具有整数位和小数位的实数，时长计数信号为整数；

计时单元，根据时长计数信号提供计时指示信号；

参考调节单元，根据电压识别编码、计时指示信号、以及电压调节步长，提供数字参考信号；以及

数模转换单元，接收数字参考信号，并将数字参考信号经过数模转换，提供参考电压。

13.如权利要求12所述的供电电源，其中∑-Δ调制单元包括：

加法单元，接收目标计数信号和延迟信号，并根据目标计数信号和延迟信号产生和值信号；

分离单元，接收和值信号，并将和值信号的整数部分和小数部分分离，根据和值信号的整数部分产生时长计数信号，以及根据和值信号的小数部分产生循环信号；以及

延迟单元，接收循环信号，并对循环信号进行延时，将延时后的信号作为延迟信号提供至加法单元。

14.如权利要求12所述的供电电源，其中参考电压调节电路根据时长计数信号产生调节周期，每个调节周期内，在增大数字参考信号的过程中，若数字参考信号小于电压识别编码，则将数字参考信号增加一个电压调节步长。

15.如权利要求12所述的供电电源，其中参考电压调节电路根据时长计数信号产生调节周期，每个调节周期内，在减小数字参考信号的过程中，若数字参考信号大于电压识别编码，则将数字参考信号减小一个电压调节步长。

16.如权利要求12所述的供电电源，其中当计时单元计时至与时长计数信号对应的时长时，计时单元复位，∑-Δ调制单元进行∑-Δ调制，以更新时长计数信号。

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