CN110535342B - 一种电压控制装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电压控制装置，包括中央控制模块、降压控制器和接口模块；所述中央控制模块用于发送升压请求至所述主机设备，以使所述主机设备判断自身是否具备升压功能，并在具备升压功能时将输出电压提升至目标电压并输出；所述接口模块接收所述目标电压；当所述主机设备具备升压功能且所述目标电压大于预设的标准电压时，所述降压控制器将所述目标电压降低至等于所述标准电压，以作为工作电压。本发明还公开了另一种电压控制装置和一种电压控制系统，实施本发明，通过提升主机设备的输出电压，能够提高接口设备的总功耗，以满足其自身的功耗需求，同时有效地降低电源路径的压降与能量损耗，保证了系统的稳定性和兼容性。

Description

一种电压控制装置和系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种电压控制装置和系统。
背景技术
MINI PCIE(Mini PCI Express)接口是一种通用的电路接口，由一个插入卡和一个连接器构成。对于一个标准的MINI PCIE卡，受其自身电源规格的影响，其能获得的最大峰值功耗较低。随着通信网络的迅猛发展，无线设备的规格得到了爆发式发展，对于使用MINI PCIE卡的终端设备，其单板功耗需求较高，远远超过了标准MINI PCIE卡可提供的最大峰值功耗，此时标准的MINI PCIE接口的功耗已无法满足需求。
在现有技术中，通过提高MINI PCIE接口的供电电流来实现对功耗的提升。但是，这样会导致MINI PCIE接口的引脚因电流过大而发热严重，并降低传输功率；同时，传输路径上的总压降也会随着电流的增大而增大，导致最终到达MINI PCIE卡终端设备的电压远远小于其正常工作电压，从而导致系统工作异常。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种电压控制装置和系统，通过提升主机设备的输出电压，能够提高接口设备的总功耗，以满足其自身的功耗需求，同时有效地降低电源路径的压降与能量损耗，保证了系统的稳定性和兼容性。
为实现上述目的，本发明实施例一提供了一种电压控制装置，包括：中央控制模块、降压控制器和接口模块；其中，所述降压控制器分别与所述中央控制模块和所述接口模块连接，所述中央控制模块与所述接口模块连接，所述接口模块还用于连接主机设备；
所述中央控制模块用于发送升压请求至所述主机设备，以使所述主机设备判断自身是否具备升压功能，并在具备升压功能时将输出电压提升至目标电压并输出；
所述接口模块接收所述目标电压；
当所述主机设备具备升压功能且所述目标电压大于预设的标准电压时，所述降压控制器将所述目标电压降低至等于所述标准电压，以作为工作电压。
作为上述方案的改进，当所述主机设备具备升压功能且所述目标电压等于标准电压时，以所述目标电压作为工作电压。
作为上述方案的改进，当所述主机设备不具备升压功能时，所述接口模块接收所述主机设备的输出电压，以所述主机设备的输出电压作为工作电压。
作为上述方案的改进，所述降压控制器包括降压控制模块和降压模块；其中，所述中央控制模块与所述降压控制模块连接，所述降压控制模块与所述降压模块连接，所述降压模块与所述接口模块连接；
当所述目标电压大于所述标准电压时，所述降压控制模块生成高电平信号并发送至所述降压模块，以使所述降压模块将所述目标电压降低至等于所述标准电压；
当所述目标电压等于所述标准电压时，所述降压控制模块生成低电平信号并发送至所述降压模块，以使所述降压模块处于关闭状态。
作为上述方案的改进，所述降压控制模块包括使能控制单元和开关管；其中：
所述降压控制模块的输入端与所述中央控制模块连接，所述降压控制模块的第一输出端与所述降压模块的第一输入端连接，所述降压控制模块的第二输出端用于连接主板电路；所述降压模块的第二输入端与所述接口模块连接，所述降压模块的输出端用于连接所述主板电路；
所述使能控制单元的输入端与所述降压控制模块的输入端连接，所述使能控制单元的输出端与所述开关管的栅极连接；所述开关管的源极与所述降压控制模块的输入端连接，所述开关管的漏极与所述降压控制模块的第二输出端连接；所述使能控制单元的输出端还与所述降压控制模块的第一输出端连接；
当所述目标电压大于所述标准电压时，所述使能控制单元生成高电平信号，并分别输出至所述降压模块和所述开关管的栅极，以使所述开关管不导通，所述降压模块将所述目标电压降低至等于所述标准电压；
当所述目标电压等于所述标准电压时，所述使能控制单元生成低电平信号，并分别输出至所述降压模块和所述开关管的栅极，以使所述降压模块处于关闭状态，所述开关管导通。
作为上述方案的改进，所述主机设备包括CPU模块、升压控制器和插口模块，所述升压控制器分别与所述CPU模块和所述插口模块连接，所述插口模块还用于与所述接口模块连接；
所述CPU模块在接收到所述升压请求后，发送升压指令至所述升压控制器；
所述升压控制器将所述主机设备的输出电压提升至所述目标电压，并传输至所述插口模块；
所述插口模块将所述目标电压输出。
本发明实施例二还提供了一种电压控制装置，包括CPU模块、升压控制器和插口模块；其中，所述升压控制器分别与所述CPU模块和所述插口模块连接，所述CPU模块与所述插口模块连接，所述插口模块还用于连接接口设备；
当与所述接口设备建立连接时，所述CPU模块判断是否接收到所述接口设备发送的升压请求；
若是，则所述升压控制器根据所述升压请求将自身的输出电压提升至目标电压，所述插口模块将所述目标电压输出至所述接口设备，以使所述接口设备在判断到所述目标电压大于预设的标准电压时，对所述目标电压进行降压以作为工作电压，并在判断到所述目标电压等于所述标准电压时，以所述目标电压作为工作电压；
若否，则将自身的输出电压通过所述插口模块输出至所述接口设备，以使所述接口设备将所述输出电压作为工作电压。
作为上述方案的改进，所述升压控制器包括升压控制模块和升压模块；其中，所述CPU模块与所述升压控制模块连接，所述升压控制模块与所述升压模块连接，所述升压模块与所述插口模块连接；
当所述CPU模块接收到所述升压请求时，发送升压指令至所述升压控制模块；
所述升压控制模块根据所述升压指令，向所述升压模块提供汲取电流；
所述升压模块根据所述汲取电流将所述输出电压提升至所述目标电压，并通过所述插口模块输出。
作为上述方案的改进，所述接口设备包括中央控制模块、降压控制器和接口模块；所述降压控制器分别与所述中央控制模块和所述接口模块连接，所述接口模块用于与所述插口模块连接；
所述中央控制模块用于发送升压请求至所述CPU模块；
所述接口模块用于接收所述目标电压；
当所述目标电压大于所述标准电压时，所述降压控制器将所述目标电压降低至等于所述标准电压，并作为所述接口设备的工作电压；
当所述目标电压等于所述标准电压时，所述接口设备以所述目标电压作为工作电压。
本发明实施例三还提供了一种电压控制系统，包括接口设备和主机设备，所述接口设备与所述主机设备连接；其中，所述接口设备包括如实施例一所述的电压控制装置；所述主机设备包括如实施例二所述的电压控制装置。
与现有技术相比，本发明公开的一种电压控制装置和系统，通过接口设备发送升压请求至主机设备，以使主机设备对输出电压进行提升，从而提高了接口设备的总功耗，以满足接口设备自身的功耗需求，也可以有效避免电流提升造成电源路径上压降过大与能量损耗；再通过接口设备将提升后的电压转换为标准的工作电压，保证了系统工作的稳定性。另外，在接口设备添加降压控制器，或在主机设备添加升压控制器并不影响与传统设备的连接和使用，保证了兼容性。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的第一种电压控制装置的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的一种优选的电压控制装置的结构示意图；
图3是本发明实施例一提供的电压控制装置中降压控制模块的结构示意图；
图4是本发明实施例一提供的电压控制装置中降压模块的结构示意图；
图5是本发明实施例二提供的第二种电压控制装置的结构示意图；
图6是本发明实施例二提供的电压控制装置中升压模块的结构示意图；
图7是本发明实施例三提供的一种电压控制系统的结构示意图；
图8是本发明实施例三提供的一种电压控制系统工作时的流程示意图。
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。
实施例一
参见图1，是本发明实施例一提供的第一种电压控制装置100的结构示意图。所述电压控制装置100包括中央控制模块110、降压控制器120和接口模块130；其中，所述降压控制器120分别与所述中央控制模块110和所述接口模块130连接，所述中央控制模块110与所述接口模块130连接，所述接口模块130还用于连接主机设备。
所述中央控制模块110用于发送升压请求至所述主机设备，以使所述主机设备判断自身是否具备升压功能，并在具备升压功能时将输出电压提升至目标电压并输出；所述接口模块130接收所述目标电压。
当所述主机设备具备升压功能且所述目标电压大于预设的标准电压时，所述降压控制器120将所述目标电压降低至等于所述标准电压，以作为工作电压。当所述主机设备具备升压功能且所述目标电压等于标准电压时，以所述目标电压作为工作电压。
具体地，本发明实施例所述的电压控制装置100可以配置于无线网卡、固态硬盘、电视卡或蓝牙卡等终端设备上；所述终端设备除包括所述电压控制装置100外，还包括主板电路，比如当所述终端设备为无线网卡时，所述主板电路为WiFi模块，则所述电压控制装置100对所述WiFi模块进行供电。所述主机设备可以是路由器、电脑、电视等设备。在传统的终端设备和主机设备中，当终端设备与主机设备连接时，所述主机设备为所述终端设备工作提供令其工作的标准电压，当所述终端设备接收到的电压为标准电压时，在传输电流一定的情况下，所述终端设备的功耗因标准电压较小而无法满足需求。
在本发明实施例中，当配置有所述电压控制装置100的终端设备与主机设备连接时，中央控制模块110自动发送升压指令至所述主机设备。
在一种优选的实施方式中，当所述主机设备具备升压功能时，将自身的输出电压提升至目标电压并输出至所述终端设备的接口模块130。所述目标电压为能满足所述终端设备功耗需求的电压，所述目标电压大于终端设备工作的标准电压，其可以是一个具体的电压值，也可以是一个电压范围。所述中央控制模块110判断接口模块130接收到的目标电压是否大于所述标准电压，若大于，则令所述降压控制器120将接收到的目标电压降低至等于所述标准电压，并作为所述终端设备的工作电压，以此实现满足所述终端设备的功耗需求，也保证所述终端设备的稳定工作。若因为传输路径上压降等原因，所述接口模块130接收到的目标电压等于所述标准电压时，则不需要进行降压操作，所述终端设备直接以接收到的目标电压作为工作电压。
在另一种优选的实施方式中，当所述主机设备不具备升压功能时，所述接口模块130接收所述主机设备的输出电压，直接所述主机设备的输出电压作为工作电压。可以理解的，当所述主机设备为传统主机设备时是不具备升压功能的，其输出电压为标准电压，则所述终端设备以接收到的输出电压作为工作电压。因此，配置有所述电压控制装置100的终端设备与传统主机设备连接时仍能工作，保证了兼容性。
作为优选，参见图1，所述降压控制器120包括降压控制模块121和降压模块122；其中，所述中央控制模块110与所述降压控制模块121连接，所述降压控制模块121与所述降压模块122连接，所述降压模块122与所述接口模块130连接。
当所述目标电压大于所述标准电压时，所述降压控制模块121生成高电平信号并发送至所述降压模块122，以使所述降压模块将所述目标电压降低至等于所述标准电压；
当所述目标电压等于所述标准电压时，所述降压控制模块121生成低电平信号并发送至所述降压模块122，以使所述降压模块处于关闭状态。
作为优选，参见图2，是本发明实施例一提供的一种优选的电压控制装置100的结构示意图。所述降压控制模块121包括使能控制单元1211和开关管Q1；其中，所述降压控制模块121的输入端IN1与所述中央控制模块110连接，所述降压控制模块121的第一输出端OUT1与所述降压模块122的第一输入端IN2连接，所述降压控制模块121的第二输出端OUT2用于连接主板电路；所述降压模块122的第二输入端IN3与所述接口模块130连接，所述降压模块122的输出端OUT3用于连接所述主板电路。
所述使能控制单元1211的输入端INa与所述降压控制模块121的输入端IN1连接，所述使能控制单元1211的输出端OUTb与所述开关管Q1的栅极G连接；所述开关管Q1的源极S与所述降压控制模块121的输入端IN1连接，所述开关管Q1的漏极D与所述降压控制模块121的第二输出端OUT2连接；所述使能控制单元1211的输出端OUTb还与所述降压控制模块121的第一输出端OUT1连接。
当所述目标电压大于所述标准电压时，所述使能控制单元1211生成高电平信号，并分别输出至所述降压模块122和所述开关管Q1的栅极G，以使所述开关管Q1不导通，所述降压模块122将所述目标电压降低至等于所述标准电压；
当所述目标电压等于所述标准电压时，所述使能控制单元1211生成低电平信号，并分别输出至所述降压模块122和所述开关管Q1的栅极G，以使所述降压模块122处于关闭状态，所述开关管Q1导通。
在本实施例中，当主机设备具备升压功能时，将自身的输出电压提升至目标电压并输出至所述终端设备的接口模块130。当所述目标电压大于所述标准电压时，所述使能控制单元1211生成高电平信号输出，所述降压模块122和所述开关管Q1的栅极G接收到高电平信号，所述开关管Q1的源极S和漏极D不导通，所述开关管Q1不导通，所述降压模块122在高电平信号下启动，将接收到的目标电压降低至等于所述标准电压，并传输至所述主板电路的VDD电源端，以满足所述终端设备的正常工作。当所述目标电压等于所述标准电压时，所述使能控制单元1211生成低电平信号，所述降压模块122和所述开关管Q1的栅极G接收到低电平信号，所述降压模块122在低电平信号下处于关闭状态，而所述开关管Q1的源极S和漏极D导通，所述开关管Q1导通，所述目标电压通过所述开关管Q1直接传输至所述主板电路的VDD电源端，以满足所述终端设备的正常工作。
作为优选，参见图3，是本发明实施例一提供的电压控制装置100中降压控制模块121的结构示意图。所述降压控制模块121还包括第一电容C1，所述使能控制单元1211包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一三极管Q2和第二三极管Q3。所述第一电阻R1的第一端与所述使能控制单元1211的输入端INa连接，也即与所述降压控制模块121的输入端IN1连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第五电阻R5的第一端连接，所述第五电阻R5的第二端接地；所述第二电阻R2的第一端与所述使能控制单元1211的输入端INa连接，也即与所述降压控制模块121的输入端IN1连接，所述第二电阻R2的第二端与所述第一三极管Q2的集电极连接，所述第一三极管Q2的发射极接地，所述第一三极管Q2的基极与所述第一电阻R1的第二端连接；所述第三电阻R3的第一端与所述使能控制单元1211的输入端INa连接，也即与所述降压控制模块121的输入端IN1连接，所述第三电阻R3的第二端与所述第二三极管Q3的集电极连接，所述第二三极管Q3的发射极接地，所述第二三极管Q3的基极与所述第一三极管Q2的集电极连接；所述第四电阻R4的第一端与所述第二三极管Q3的集电极连接，所述第四电阻R4的第二端与所述使能控制单元1211的输出端OUTb连接，也即与所述降压控制模块121的第一输出端OUT1连接；所述第一电容C1的第一端与所述开关管Q1的漏极D连接，所述第一电容C1的第二端接地。
所述第一电容C1为普通电容，可以为单个电容，也可以为多个相同或不同电容值的电容并联，在本实施例中，所述第一电容C1由电容C11和电容C12并联组成，其作用是储能和滤波，保证电压的稳定。第二电阻R2和第三电阻R3为普通电阻，其作用是限流，保证在第一三极管Q2或第二三极管Q3导通时，集电极的电流不会过大而烧坏电路。所述第三电阻R4为普通电阻，其作用是限流，所述第一电阻R1和第五电阻R5的为普通电阻，其作用是对第一三极管Q2的基极的电压进行分压。
参见图4，是本发明实施例一提供的电压控制装置100中降压模块122的结构示意图；所述降压模块122包括降压芯片U1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第一电感L1。其中，所述第二电容C2的第一端与所述降压模块122的第二输入端IN3连接，所述第二电容C2的第二端接地，所述降压芯片U1的输入引脚VIN与所述降压模块122的第二输入端IN3连接，所述降压芯片U1的输出引脚SW与所述第一电感L1的第一端连接，所述第一电感L1的第二端与所述降压模块122的输出端OUT3连接；所述降压芯片U1的使能引脚EN与所述降压模块122的第一输入端IN2连接。所述降压芯片U1的自举升压引脚VBST与所述第三电容C3的第一端连接，所述第三电容C3的第二端与所述降压芯片U1的输出引脚SW连接；所述降压芯片U1的电压反馈引脚VFB与所述第六电阻R6的第一端连接，所述第六电阻R6的第二端与所述第八电阻R8的第一端连接，所述第八电阻R8的第二端接地；所述第七电阻R7的第一端与所述第一电感L1的第二端连接，所述第七电阻R7的第二端与所述第八电阻R8的第一端连接。所述降压芯片U1的接地引脚GND接地；所述第四电容C4的第一端与所述降压模块122的输出端OUT3连接，所述第四电容C4的第二端接地。
所述第二电容C2和第四电容C4为普通电容，可以是单个电容，也可以是多个相同或不同电容值的电容并联，在本实施例中，所述第二电容C2由三个普通电容C21、C22和C23并联组成；所述第四电容C4由三个普通电容C41、C42和C43并联组成；所述第二电容C2、第四电容C4和第一电感L1的作用是储能，保证输出电压的稳定性，其中，所述第四电容C4和第一电感L1构成LC低通滤波器。所述第三电容C3为普通电阻，其作用是储能，为降压芯片U1的VBST引脚提供较高的偏置电压，第三电容C3是否存在由降压芯片U1的型号决定。所述第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8构成T型电路，作用是增加反馈电阻的阻值，在本实施例中，所述第六电阻R6的阻值为0。
在本发明实施例中，所述标准电压为3.3V，所述目标电压为3.3～10V。当所述目标电压大于所述标准电压3.3V时，所述降压控制121接收到所述目标电压后，在所述使能控制单元1211中，第一电阻R1和第五电阻R5构成的分压使得第一三极管Q2的基极电压较高，从而第一三极管Q2的集电极和发射极导通，第二三极管Q3的基极为低电平，从而第二三极管Q3的集电极和发射极不导通，使能控制单元1211的输出端OUTb输出高电平。开关管Q1的栅极G收到高电平后，源极S和漏极D不导通，开关管Q1不导通；降压芯片U1的使能引脚EN收到高电平后，降压芯片U1将输入引脚VIN接收到的目标电压降低至等于所述标准电压，并通过输出引脚SW传输至主板电路的VDD端，供所述终端设备工作。降压芯片U1将目标电压转换为标准电压的公式如下：
Figure BDA0002164483470000111
当所述目标电压等于所述标准电压3.3V时，所述降压控制模块121接收到所述目标电压后，在所述使能控制单元1211中，第一电阻R1和第五电阻R5构成的分压使得第一三极管Q2的基极电压较低，从而第一三极管Q2的集电极和发射极不导通，第二三极管Q3的基极为高电平，从而第二三极管Q3的集电极和发射极导通，使能控制单元1211的输出端OUTb输出低电平。降压芯片U1的使能引脚EN收到高电平后，降压芯片U1处于关闭状态；开关管Q1的栅极G收到低电平后，源极S和漏极D导通，开关管Q1导通，所述目标电压通过所述开关管Q1直接传输至所述主板电路的VDD端，供终端设备工作。
需要说明的是，所述降压模块122可以为任意普通的DC-DC转换电路，所述降压芯片U1可以是满足上述引脚及其功能的任意芯片，均不影响本发明取得的有益效果。
进一步地，当主机设备具备升压功能时，所述主机设备包括CPU模块、升压控制器和插口模块，所述升压控制器分别与所述CPU模块和所述插口模块连接，所述插口模块还用于与所述接口模块连接；
所述CPU模块在接收到所述升压请求后，发送升压指令至所述升压控制器；所述升压控制器将所述主机设备的输出电压提升至所述目标电压，并传输至所述插口模块；所述插口模块将所述目标电压输出。
作为优选，所述接口模块130为MINI PCIE接口，所述插口模块为MINI PCIE插槽，所述标准电压为3.3V，所述目标电压为3.3V～10V。MINI PCIE插槽和MINI PCIE接口上包含+3.3V引脚、+3.3Vaux引脚和+1.5V引脚。当所述主机设备的MINI PCIE插槽和所述终端设备的MINI PCIE接口建立连接时，所述MINI PCIE插槽和所述MINI PCIE接口上的各个引脚一一对应连接，所述MINI PCIE接口通过+3.3V引脚与所述降压模块122连接，所述MINI PCIE插槽通过+3.3V引脚与所述升压控制器连接。
需要说明的是，仅将+3.3V引脚单独引出，是因为+3.3V为主供电电源，功耗需求最高。而+3.3Vaux引脚及+1.5V引脚的功耗较低，且这两路电源适用于特定的网络，比如当终端设备进入休眠状态时，+3.3V电源将不需要上电，但+3.3Vaux仍需要保持供电状态，以响应后续对终端设备的唤醒操作。保持所述终端设备MINI PCIE接口与所述主机设备MINIPCIE插槽的+3.3Vaux引脚、+1.5V引脚直连状态，可以使这两种引脚的电源管理仍然遵循MINI PCIE的规则，降低系统的设计复杂度。
在本实施例中，当终端设备与主机设备建立连接后，终端设备的中央控制模块110发送升压请求至主机设备的CPU模块，主机设备的CPU模块根据所述升压请求，发送升压指令至升压控制器；升压控制器将主机设备的输出电压提升至所述目标电压，并通过所述MINI PCIE插槽传输至所述MINI PCIE接口。
本发明实施例一提供了一种电压控制装置100，通过接口设备发送升压请求至主机设备，以使主机设备对输出电压进行提升，从而提高了接口设备的总功耗，以满足接口设备自身的功耗需求，也可以有效避免电流提升造成电源路径上压降过大与能量损耗；再通过接口设备将提升后的电压转换为标准的工作电压，保证了系统工作的稳定性。另外，在接口设备添加降压控制器不影响与传统主机设备的连接和使用，保证了兼容性。
实施例二
参见图5，是本发明实施例二提供的第二种电压控制装置200的结构示意图。电压控制装置200包括CPU模块210、升压控制器220和插口模块230；其中，所述升压控制器220分别与所述CPU模块210和所述插口模块230连接，所述CPU模块210与所述插口模块230连接，所述插口模块230还用于连接接口设备；
当与所述接口设备建立连接时，所述CPU模块210判断是否接收到所述接口设备发送的升压请求。
若是，则所述升压控制器220根据所述升压请求将自身的输出电压提升至目标电压，所述插口模块230将所述目标电压输出至所述接口设备，以使所述接口设备在判断到所述目标电压大于预设的标准电压时，对所述目标电压进行降压以作为工作电压，并在判断到所述目标电压等于所述标准电压时，以所述目标电压作为工作电压；
若否，则将自身的输出电压通过所述插口模块230输出至所述接口设备，以使所述接口设备将所述输出电压作为工作电压。
具体地，所述电压控制装置200可以配置于路由器、电脑、电视、蓝牙等主机设备；所述接口设备可以是无线网卡、固态硬盘、电视卡和蓝牙卡等。当配置有电压控制装置200的主机设备与接口设备建立连接时，若所述接口设备具备降压功能，所述接口设备将自动发送升压请求至所述主机设备。所述CPU模块210接收到所述接口设备发送的升压请求后，发送升压指令至所述升压控制器220，所述升压控制器220根据所述升压指令，将所述主机设备自身的输出电压提升至目标电压，并通过所述插口模块230输出至所述接口设备。所述接口设备在判断到所述目标电压大于预设的标准电压时，对所述目标电压进行降压以作为工作电压，并在判断到所述目标电压等于所述标准电压时，以所述目标电压作为工作电压。其中，所述标准电压为满足接口设备正常工作的电压，所述目标电压大于所述标准电压，为满足接口设备功耗需求的电压。可以理解地，若所述接口设备不具备降压功能，所述接口设备不会发出升压请求，则所述主机设备在响应到接口设备接入后，直接将自身的输出电压通过所述接口模块230输出至所述接口设备，以使所述接口设备将所述输出电压作为工作电压。
作为优选，参见图5，所述升压控制器220包括升压控制模块221和升压模块222；其中，所述CPU模块210与所述升压控制模块221的输出端连接，所述升压控制模块221输出端与所述升压模块222输入端连接，所述升压模块222输出端与所述插口模块230连接。
当所述CPU模块210接收到所述升压请求时，发送升压指令至所述升压控制模块221；所述升压控制模块221根据所述升压指令，向所述升压模块222提供汲取电流；所述升压模块222根据所述汲取电流将所述输出电压提升至所述目标电压，并通过所述插口模块230输出。
进一步地，所述升压控制模块221可以是一个可编程控制的负载，例如可变电阻器或者可变电流负载等。在本实施例中，所述升压控制模块221为一个汲取电流的可编程控制负载，其根据CPU模块210发送的升压指令，向升压模块222提供汲取电流Isink。
作为优选，参见图6，是本发明实施例二提供的电压控制装置100中升压模块222的结构示意图。所述升压模块222包括升压芯片U2、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12和第二电感L2。其中，所述第五电容C5的第一端与所述供电源端VDC+连接，所述第五电容C5的第二端接地，所述升压芯片U2的输入引脚VIN与所述供电源端VDC+连接，所述升压芯片U2的输出引脚SW与所述第二电感L2的第一端连接，所述第二电感L2的第二端与所述升压模块222的输出端OUT4连接，所述升压芯片U2的电压反馈引脚VFB与所述第十电阻R10的第一端连接，所述第十电阻R10的第二端与所述第十二电阻R12的第一端连接，所述第十二电阻R12的第二端接地。所述第十一电阻R11的第一端与所述第二电感L2的第二端连接，所述第十一电阻R11的第二端与所述第十二电阻R12的第一端连接。所述第十电阻R10的第二端还用于连接所述升压模块222的输入端IN4；所述升压芯片U2的输入引脚VIN和使能引脚EN通过所述第九电阻R9连接，所述升压芯片U2的输出引脚SW和自举升压引脚VBST通过所述第六电容C6连接，所述升压芯片U2的接地引脚GND接地；所述第七电容C7的第一端与所述升压模块222的输出端OUT4连接，所述第七电容C7的第二端接地。
所述第五电容C5和第七电容C7为普通电容，可以是单个电容，也可以是多个相同或不同电容值的电容并联，本实施例中，所述第五电容C5由三个普通电容C51、C52和C53并联组成；所述第七电容C7由三个普通电容C71、C72和C73并联组成；所述第五电容C2、第七电容C4和第二电感L2的作用是储能，保证输出电压的稳定性，其中，所述第七电容C4和第二电感L2构成LC低通滤波器。所述第六电容C6为普通电阻，其作用是储能，为升压芯片U2的VBST引脚提供较高的偏置电压，第六电容C6是否存在由升压芯片U2的型号决定。所述第九电阻R9的作用是限流，限制使能引脚EN上的电流，从而保护降压芯片U1。所述第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12构成T型电路，作用是增加反馈电阻的阻值，在本实施例中，所述第十电阻R10的阻值为0。所述VDC+为供电源端，为所述升压芯片U2提供初始转换电压，VDC+的电压需要高于所述主机设备的输出电压，在满足占空比要求下，VDC+的电压大小不会影响输出电压的电压值大小。
在本发明实施例中，所述标准电压为3.3V，所述目标电压为3.3V～10V。当所述接口设备与所述主机设备建立连接后，所述接口设备的所述中央控制模块发送升压请求至所述主机设备的CPU模块210，主机设备的CPU模块210根据所述升压请求，发送升压指令至所述升压控制模块221，所述升压控制模块221根据所述升压指令，提供汲取电流Isink至所述升压芯片U2。当所述升压控制模块221没有响应升压指令之前，汲取电流Isink＝0，此时主机设备的输出电压为标准电压
Figure BDA0002164483470000151
当所述升压控制模块221响应所述升压指令后，向所述升压模块222提供的汲取电流Isink>0,此时主机设备的输出电压为目标电压
Figure BDA0002164483470000152
主机设备的输出电压随着汲取电流Isink线性提高。
需要说明的是，所述升压模块222可以为任意普通的DC-DC转换电路，所述升压芯片U2可以是满足上述引脚及其功能的任意芯片，均不影响本发明取得的有益效果。
进一步地，当所述接口设备具备降压功能时，所述接口设备包括中央控制模块、降压控制器和接口模块；所述降压控制器分别与所述中央控制模块和所述接口模块连接，所述接口模块用于与所述插口模块连接。
所述中央控制模块用于发送升压请求至所述CPU模块；所述接口模块用于接收所述目标电压；当所述目标电压大于所述标准电压时，所述降压控制器将所述目标电压降低至等于所述标准电压，并作为所述接口设备的工作电压；当所述目标电压等于所述标准电压时，所述接口设备以所述目标电压作为工作电压。
作为优选，所述接口模块为MINI PCIE接口，所述插口模块230为MINI PCIE插槽，所述标准电压为3.3V，所述目标电压为3.3V～10V。所述MINI PCIE插槽和所述MINI PCIE接口上包含+3.3V引脚、+3.3Vaux引脚和+1.5V引脚。当所述主机设备的MINI PCIE插槽和所述接口设备的MINI PCIE接口建立连接时，所述MINI PCIE插槽和所述MINI PCIE接口上的各个引脚一一对应连接，所述MINI PCIE接口通过+3.3V引脚与所述降压控制器连接，所述MINI PCIE插槽通过+3.3V引脚与升压模块222连接。
本发明实施例二提供了一种电压控制装置200，通过接口设备发送升压请求至主机设备，以使主机设备对输出电压进行提升，从而提高了接口设备的总功耗，以满足接口设备自身的功耗需求，也可以有效避免电流提升造成电源路径上压降过大与能量损耗；再通过接口设备将提升后的电压转换为标准的工作电压，保证了系统工作的稳定性。另外，在主机设备添加升压控制器不影响与传统接口设备的连接和使用，保证了兼容性。
实施例三
参见图7，是本发明实施例三提供的一种电压控制系统300的结构示意图。所述电压控制系统300包括接口设备和主机设备，所述接口设备与所述主机设备连接；其中，所述接口设备包括如实施例一所述的电压控制装置100；所述主机设备包括如实施例二所述的电压控制装置200。所述电压控制装置100和电压控制装置200的具体结构装置参考上述实施例一和实施例二，在此不再赘述。
参见图8，是本发明实施例三提供的一种电压控制系统300工作时的流程示意图。当所述接口设备的MINI PCIE接口插入到所述主机设备的MINI PCIE插槽时，所述主机设备为所述接口设备提供标准电压3.3V，通过MINI PCIE插槽传输至所述MINI PCIE接口。所述接口设备接收到所述标准电压，所述降压控制模块121的使能控制单元1211输出低电平信号，所述降压控制模块121的开关管Q1导通，降压模块122的降压芯片U1处于关闭状态，所述终端设备以接收到的标准电压3.3V作为工作电压；所述终端设备的中央控制模块110发出升压请求至所述主机设备的CPU模块210，所述CPU模块210在接收到升压请求后，发送升压指令至所述升压控制模块221，所述升压控制模块221根据所述升压指令，为所述升压模块222提供汲取电流，所述升压模块222根据所述汲取电流对输出电压提升至目标电压3.3V～10V，并通过所述MINI PCIE插槽发送至所述接口设备的MINI PCIE接口。所述MINI PCIE接口接收到的目标电压大于标准电压3.3V，所述降压控制模块121的使能控制单元1211输出高电平信号，所述降压控制模块121的开关管Q1不导通，所述降压模块122的降压芯片U1开启，将目标电压转换为所述标准电压3.3V，供所述接口设备正常工作。
本发明实施例三供了一种电压控制系统300，通过接口设备发送升压请求至主机设备，以使主机设备对输出电压进行提升，从而提高了接口设备的总功耗，以满足接口设备自身的功耗需求，也可以有效避免电流提升造成电源路径上压降过大与能量损耗；再通过接口设备将提升后的电压转换为标准的工作电压，保证了系统工作的稳定性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电压控制装置，其特征在于，包括：中央控制模块、降压控制器和接口模块；其中，所述降压控制器分别与所述中央控制模块和所述接口模块连接，所述中央控制模块与所述接口模块连接，所述接口模块还用于连接主机设备；
所述中央控制模块用于发送升压请求至所述主机设备，以使所述主机设备判断自身是否具备升压功能，并在具备升压功能时将输出电压提升至目标电压并输出；
所述接口模块接收所述目标电压；
当所述主机设备具备升压功能且所述目标电压大于预设的标准电压时，所述降压控制器将所述目标电压降低至等于所述标准电压，以作为工作电压；
当所述主机设备具备升压功能且所述目标电压等于标准电压时，以所述目标电压作为工作电压；
其中，所述降压控制器包括降压控制模块和降压模块；所述降压控制模块包括使能控制单元和开关管；所述降压控制模块的输入端与所述中央控制模块连接，所述降压控制模块的第一输出端与所述降压模块的第一输入端连接，所述降压控制模块的第二输出端用于连接主板电路；所述降压模块的第二输入端与所述接口模块连接，所述降压模块的输出端用于连接所述主板电路；
所述使能控制单元的输入端与所述降压控制模块的输入端连接，所述使能控制单元的输出端与所述开关管的栅极连接；所述开关管的源极与所述降压控制模块的输入端连接，所述开关管的漏极与所述降压控制模块的第二输出端连接；所述使能控制单元的输出端还与所述降压控制模块的第一输出端连接；
当所述目标电压大于所述标准电压时，所述使能控制单元生成高电平信号，并分别输出至所述降压模块和所述开关管的栅极，以使所述开关管不导通，所述降压模块将所述目标电压降低至等于所述标准电压；
当所述目标电压等于所述标准电压时，所述使能控制单元生成低电平信号，并分别输出至所述降压模块和所述开关管的栅极，以使所述降压模块处于关闭状态，所述开关管导通。
2.如权利要求1所述的电压控制装置，其特征在于，当所述主机设备不具备升压功能时，所述接口模块接收所述主机设备的输出电压，以所述主机设备的输出电压作为工作电压。
3.如权利要求1所述的电压控制装置，其特征在于，所述主机设备包括CPU模块、升压控制器和插口模块，所述升压控制器分别与所述CPU模块和所述插口模块连接，所述插口模块还用于与所述接口模块连接；
所述CPU模块在接收到所述升压请求后，发送升压指令至所述升压控制器；
所述升压控制器将所述主机设备的输出电压提升至所述目标电压，并传输至所述插口模块；
所述插口模块将所述目标电压输出。
4.一种电压控制装置，其特征在于，包括CPU模块、升压控制器和插口模块；其中，所述升压控制器分别与所述CPU模块和所述插口模块连接，所述CPU模块与所述插口模块连接，所述插口模块还用于连接接口设备；其中，所述接口设备为权利要求1所述的电压控制装置；
当与所述接口设备建立连接时，所述CPU模块判断是否接收到所述接口设备发送的升压请求；
若是，则所述升压控制器根据所述升压请求将自身的输出电压提升至目标电压，所述插口模块将所述目标电压输出至所述接口设备，以使所述接口设备在判断到所述目标电压大于预设的标准电压时，对所述目标电压进行降压以作为工作电压，并在判断到所述目标电压等于所述标准电压时，以所述目标电压作为工作电压；
若否，则将自身的输出电压通过所述插口模块输出至所述接口设备，以使所述接口设备将所述输出电压作为工作电压。
5.如权利要求4所述的电压控制装置，其特征在于，所述升压控制器包括升压控制模块和升压模块；其中，所述CPU模块与所述升压控制模块连接，所述升压控制模块与所述升压模块连接，所述升压模块与所述插口模块连接；
当所述CPU模块接收到所述升压请求时，发送升压指令至所述升压控制模块；
所述升压控制模块根据所述升压指令，向所述升压模块提供汲取电流；
所述升压模块根据所述汲取电流将所述输出电压提升至所述目标电压，并通过所述插口模块输出。
6.如权利要求5所述的电压控制装置，其特征在于，所述接口设备包括中央控制模块、降压控制器和接口模块；所述降压控制器分别与所述中央控制模块和所述接口模块连接，所述接口模块用于与所述插口模块连接；
所述中央控制模块用于发送升压请求至所述CPU模块；
所述接口模块用于接收所述目标电压；
当所述目标电压大于所述标准电压时，所述降压控制器将所述目标电压降低至等于所述标准电压，并作为所述接口设备的工作电压；
当所述目标电压等于所述标准电压时，所述接口设备以所述目标电压作为工作电压。
7.一种电压控制系统，包括接口设备和主机设备，所述接口设备与所述主机设备连接；其中，所述接口设备包括上述权利要求1～3中任一项所述的电压控制装置；所述主机设备包括上述权利要求4～6中任一项所述的电压控制装置。
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