CN110347234B - 一种补偿电压的电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种补偿电压的电路，其中，包括：控制信号端，用于提供控制信号，控制信号包括第一状态、第二状态和补偿状态；输入端，用于输出输入电压；直流变换电路，分别与控制信号端和输入端连接，用于将输入电压降压得到输出电压，输出电压为第一值；直流变换电路于控制信号为第一状态时，将输出电压由第一值转换为第二值；直流变换电路于控制信号由第一状态转换为补偿状态时，将输出电压由第二值转换为第三值；直流变换电路于控制信号由补偿状态转换为第二状态时，将输出电压由第三值转换为第一值。本发明的有益效果在于：实现在CPU的调频阶段通过提高额外电压来解决电压突然下降导致的电压供给不够的问题，从而实现系统工作稳定。

Description

一种补偿电压的电路
技术领域
本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种补偿电压的电路。
背景技术
传统CPU的运行频率为固定频率，然而目前安卓系统的ARM架构的智能芯片集成了多个CPU，并且每个CPU的运行频率越来越高，然而将每个CPU的运行频率固定在最高频率会导致智能芯片的功耗和温度提升，从而浪费能源和降低智能芯片的使用寿命。
为了克服上述问题，目前采用CPU动态调频调压技术来降低智能芯片的功耗，即根据CPU的负载来调整对应的运行频率，并根据运行频率调节DC-DC的反馈电压(其中，DC-DC通过反馈电压提供CPU的核电压)，从而实现CPU根据运行频率来调节CPU的核电压；例如CPU的负载轻时，CPU的运行频率为低频率，并且调低CPU的核电压；例如CPU的负载重时，CPU的运行频率为高频率，并且调高CPU的核电压；
然而上述方法中的CPU调节DC-DC反馈电压的幅度较大，因此DC-DC的核电压要低电压(可以为0.9V)升到高电压(可以为1.1V)之后又要从高电压(可以为1.1V)降到低电压(可以为0.9V)，从而导致动态响应较差的DC-DC响应不及时；如图1所示，当CPU需要的核电压为1.1V时，DC-DC还未能输出稳定的1.1V，这时电源对重负载响应不及时从而导致核电压有较大幅度的跌落或下冲，导致CPU实际获得的核电压偏低，进而增加系统运行崩溃的风险。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种旨在消除由CPU频率变化带来的电源波动的补偿电压的电路。
具体技术方案如下：
一种补偿电压的电路，其中，包括：
一控制信号端，用于提供一控制信号，控制信号包括第一状态、第二状态和补偿状态；
一输入端，用于输出一输入电压；
一直流变换电路，分别与控制信号端和输入端连接，用于将输入电压降压得到一输出电压，输出电压为第一值；
直流变换电路于控制信号为第一状态时，将输出电压由第一值转换为第二值；
直流变换电路于控制信号由第一状态转换为补偿状态时，将输出电压由第二值转换为第三值；
直流变换电路于控制信号由补偿状态转换为第二状态时，将输出电压由第三值转换为第一值。
优选的，补偿电压的电路，其中，直流变换电路包括：
一直流变换芯片，直流变换芯片包括：
一输入引脚，与输入端连接；
一开关引脚，通过一电感与一输出端连接；
一输出引脚，与输出端连接；
一反馈引脚，通过一分压节点与输出端连接；
一使能引脚，通过一第一电容与接地端连接；
一第一电阻，设置在输入端和第一电容之间；
一分压电路，包括第二电阻和第三电阻，第二电阻和第三电阻之间设置有分压节点，第三电阻与接地端连接；
一第二电容，设置在输入端和接地端之间。
优选的，补偿电压的电路，其中，直流变换电路包括：
参考电压输入端，通过一上拉电阻与控制信号端连接；
控制信号端，通过串联的第四电阻和第五电阻与反馈引脚连接；
串联的第四电阻和第五电阻之间设置有第一节点，第一节点通过一第三电容与接地端连接。
优选的，补偿电压的电路，其中，控制信号端为处理器的输入/输出引脚。
优选的，补偿电压的电路，其中，控制信号为PWM调制信号。
优选的，补偿电压的电路，其中，第一状态为PWM调制信号处于第一占空比为2:28时，第二值接近于1.13V。
优选的，补偿电压的电路，其中，补偿状态为PWM调制信号处于第二占空比为6:24时，第三值接近于1.1V。
优选的，补偿电压的电路，其中，第二状态为PWM调制信号处于第三占空比为25:5时，第一值接近于0.9V。
优选的，补偿电压的电路，其中，补偿电路为DC-DC转换电路。
优选的，补偿电压的电路，其中，补偿电路为降压电路。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：直流变换电路通过在电压快要或正好跌落时改变控制信号的状态来补偿电压跌落值，以提高输出电压的稳定性，从而实现在CPU的调频阶段通过提高额外电压来解决电压突然下降导致的电压供给不够的问题，并且可以消除由CPU频率变化带来的电源波动，使得系统工作稳定，进而保持CPU的处理性能和避免增加多余的功耗。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明的现有技术的输出电压和CPU频率的关系图；
图2为本发明补偿电压的电路实施例的电路图；
图3为本发明补偿电压的电路的实施例的输出电压和CPU频率的关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明包括一种补偿电压的电路，如图2所示，包括：
一控制信号端，用于提供一控制信号，控制信号包括第一状态、第二状态和补偿状态；
一输入端AO，用于输出一输入电压；
一直流变换电路，分别与控制信号端和输入端AO连接，用于将输入电压降压得到一输出电压，输出电压为第一值；
直流变换电路于控制信号为第一状态时，将输出电压由第一值转换为第二值；
直流变换电路于控制信号由第一状态转换为补偿状态时，将输出电压由第二值转换为第三值；
直流变换电路于控制信号由补偿状态转换为第二状态时，将输出电压由第三值转换为第一值。
在上述实施例中，直流变换电路在电压快要或正好跌落时根据改变控制信号的状态来补偿电压跌落值，以提高输出电压的稳定性，从而实现在CPU调频阶段通过提高额外电压来解决电压突然下降导致的电压供给不够的问题，并且可以消除由CPU频率变化带来的电源波动，使得系统工作稳定，进而保持CPU的处理性能和避免增加多余的功耗。
进一步地，在上述实施例中，直流变换电路包括：
一直流变换芯片1U2，直流变换芯片1U2包括：
一输入引脚IN，与输入端AO连接；
一开关引脚SW，通过一电感L与一输出端VDD1连接，用于以预定频率连通或断开输入端AO和电感L之间的连接；
一输出引脚OUT，用于与输出端VDD1连接；
一反馈引脚FB，通过一分压节点LX与输出端VDD1连接，用于连接输出端或连接反馈信号；
一使能引脚EN，通过一第一电容C1与接地端GND连接；
一第一电阻R1，设置在输入端AO和第一电容C1之间；
一分压电路，包括第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻R2和第三电阻R3之间设置有分压节点LX，第三电阻R3与接地端GND连接，用于在反馈引脚FB和输出端VDD1之间进行分压；
一第二电容C2，设置在输入端AO和接地端GND之间。
进一步地，作为优选的实施方式，直流变换芯片1U2可以为DC-DC转换芯片。
进一步地，作为优选的实施方式，直流变换芯片1U2可以为降压芯片。
进一步地，作为优选的实施方式，直流变换电路还包括：
第四电容C4，设置在输出引脚OUT和反馈引脚FB之间；
第五电容C5，设置在输出端VDD1和接地端GND之间；
第六电容，与第五电容C5并联。
进一步地，作为优选的实施方式，第二电阻R2的阻值可以为100K±1％，第三电阻R3的阻值可以为120K±1％，从而可以满足直流变换芯片1U2的需求，进而更好实现分压功能。
进一步地，在上述实施例中，直流变换电路包括：
参考电压输入端VDD2，通过一上拉电阻RX与控制信号端连接；
控制信号端，通过串联的第四电阻R4和第五电阻R5与反馈引脚FB连接；
串联的第四电阻R4和第五电阻R5之间设置有第一节点L1，第一节点L1通过一第三电容C3与接地端GND连接。
其中，参考电压输入端VDD2与输出端VDD1连接，因此参考电压输入端VDD2提供的参考电压与输出电压一致。
进一步地，作为优选的实施方式，上拉电阻RX的阻值可以为120K，第四电阻R4的阻值可以为100K，然而第五电阻R5的阻值可以为1M±1％，从而使得控制信号端输出的控制信号可以在高阻状态下控制直流变换电路输出精确的输出电压。
进一步地，在上述实施例中，控制信号端为处理器的输入/输出引脚OUT。
进一步地，在上述实施例中，控制信号为PWM调制信号。
进一步地，作为优选的实施方式，PWM调制信号的频率可以为800KHz，使得控制信号可以精确控制直流变换电路输出的输出电压，从而降低输出电压的误差和提高准确度。
进一步地，在上述实施例中，第一状态为PWM调制信号处于第一占空比为2:28时，第二值接近于1.13V。
补偿状态为PWM调制信号处于第二占空比为6:24时，第三值接近于1.1V。
第二状态为PWM调制信号处于第三占空比为25:5时，第一值接近于0.9V。
进一步地，作为优选的实施方式，在CPU的调频阶段通常会有电压突然下降而导致系统崩溃的问题，如图3所示，可以将通过控制信号来控制直流变换电路改变输出电压的值来解决上述问题；
首先，直流变换电路将5V的输入电压降压得到一输出电压，输出电压为第一值，此时第一值可以为0.9V，CPU处于第一频率A中，第一频率A可以为0.5GHz；
接着，当CPU从第一频率A到第二频率B时，直流变换电路在PWM调制信号的第一占空比为2:28时，将输出电压由0.9V提升到第二值，此时的第二值为1.13V，其中，第二频率B可以接近于1.5GHz；
然后，当系统稳定后，直流变换电路在PWM调制信号的第二占空比为6:24时，将输出电压由1.13V降到第三值，此时的第三值为1.1V；
最后，当CPU从第二频率B到第三频率C时，直流变换电路在PWM调制信号的第三占空比为25:5时，将输出电压由1.1V降回0.9V，第三频率C可以接近于0.5GHz。
即上述实施方式在当CPU从低频的第一频率A到高频的第二频率B时，将PWM调制信号的第一占空比设置为2:28，直流变换电路将输出电压由0.9V提升到1.13V，其中上述1.13V包括了原始高频对应的电压1.1V和突然下降的电压0.03V，从而通过增加了突然下降的电压0.03V来补偿CPU从低频到高频导致的电压突然下降；
并且在突然下降的电压恢复后使得系统稳定，再通过PWM调制信号将第一占空比转化为第二占空比的方式使得直流变换电路将输出电压由1.13V降到1.1V，最后在CPU从第二频率B到第三频率C时将输出电压由1.1V降回0.9V。
进一步地，作为优选的实施方式，补偿电路可以为DC-DC转换电路。
进一步地，作为优选的实施方式，补偿电路可以为降压电路。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种补偿电压的电路，其特征在于，包括：
一控制信号端，用于提供一控制信号，所述控制信号包括第一状态、第二状态和补偿状态；
一输入端，用于输出一输入电压；
一直流变换电路，分别与所述控制信号端和所述输入端连接，用于将所述输入电压降压得到一输出电压，所述输出电压为第一值；
所述直流变换电路于所述控制信号为所述第一状态时，将所述输出电压由所述第一值转换为第二值；
所述直流变换电路于所述控制信号由所述第一状态转换为所述补偿状态时，将所述输出电压由所述第二值转换为第三值；
所述直流变换电路于所述控制信号由所述补偿状态转换为所述第二状态时，将所述输出电压由所述第三值转换为所述第一值；
当系统的处理器的工作频率为第一频率时，所述输出电压为所述第一值；
当系统的处理器的工作频率由第一频率升到第二频率时，所述控制信号为所述第一状态；
当系统的处理器的工作频率稳定后，所述控制信号为所述补偿状态；
当系统的处理器的工作频率由第二频率降到第三频率时，所述控制信号为所述第二状态。
2.如权利要求1所述的补偿电压的电路，其特征在于，所述直流变换电路包括：
一直流变换芯片，所述直流变换芯片包括：
一输入引脚，与所述输入端连接；
一开关引脚，通过一电感与一输出端连接；
一输出引脚，与所述输出端连接；
一反馈引脚，通过一分压节点与所述输出端连接；
一使能引脚，通过一第一电容与接地端连接；
一第一电阻，设置在所述输入端和所述第一电容之间；
一分压电路，包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和所述第三电阻之间设置有所述分压节点，所述第三电阻与所述接地端连接；
一第二电容，设置在所述输入端和所述接地端之间。
3.如权利要求2所述的补偿电压的电路，其特征在于，所述直流变换电路包括：
参考电压输入端，通过一上拉电阻与所述控制信号端连接；
所述控制信号端，通过串联的第四电阻和第五电阻与所述反馈引脚连接；
串联的所述第四电阻和所述第五电阻之间设置有第一节点，所述第一节点通过一第三电容与接地端连接。
4.如权利要求1所述的补偿电压的电路，其特征在于，所述控制信号端为处理器的输入/输出引脚。
5.如权利要求1所述的补偿电压的电路，其特征在于，所述控制信号为PWM调制信号。
6.如权利要求5所述的补偿电压的电路，其特征在于，所述第一状态为所述PWM调制信号处于第一占空比为2:28时，所述第二值接近于1.13V。
7.如权利要求5所述的补偿电压的电路，其特征在于，所述补偿状态为所述PWM调制信号处于第二占空比为6:24时，所述第三值接近于1.1V。
8.如权利要求5所述的补偿电压的电路，其特征在于，所述第二状态为所述PWM调制信号处于第三占空比为25:5时，所述第一值接近于0.9V。
9.如权利要求1所述的补偿电压的电路，其特征在于，所述补偿电路为DC-DC转换电路。
10.如权利要求1所述的补偿电压的电路，其特征在于，所述补偿电路为降压电路。
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