CN114204774A - 跨电压域的供电电路和印刷电路板 - Google Patents
跨电压域的供电电路和印刷电路板 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114204774A CN114204774A CN202010902647.9A CN202010902647A CN114204774A CN 114204774 A CN114204774 A CN 114204774A CN 202010902647 A CN202010902647 A CN 202010902647A CN 114204774 A CN114204774 A CN 114204774A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- domain
- voltage domain
- supply circuit
- power supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
Abstract
本申请公开了一种跨电压域的供电电路和印刷电路板，该供电电路包括：输出导线，用于当与第一电压域连接时能够输出所述第一电压域的电压；电压转换电路，用于将所述第一电压域的电压转换为与所述第一电压域不同的第二电压域对应的电压，其中所述第二电压域包括两个以上不同的电压域。通过上述方式，本申请能够减少导线的数量，为减少PCB走线提供技术支持，为减少PCB成本提供技术支持。
Description
技术领域
本申请涉及电路设计技术领域，特别是涉及一种跨电压域的供电电路和印刷电路板。
背景技术
随着半导体工艺的发展，为了最大化电源的转换效率，印刷电路板(PCB，PrintedCircuit Boards)上采取芯片串联的供电方式，这种供电方式形成多级串联的电压域，每个电压域拥有一颗或几颗芯片。给芯片供电，除了对运算单元和/或存储单元供电，还需要对输入输出(I/O)部件、锁相环(PLL，Phase Locked Loop)回路等其他功能部件供电。为了简化电路节省成本，目前采取的是跨电压域的方式给芯片中的辅助功能部件供电。
但是，当电压域级数特别多的时候，跨电压域电压输入的线数较多，占用PCB的走线较多，增加PCB的成本。
发明内容
基于此，本申请提供一种跨电压域的供电电路和印刷电路板，能够减少导线的数量，为减少PCB走线提供技术支持，为减少PCB成本提供技术支持。
第一方面，本申请提供了一种跨电压域的供电电路，所述供电电路适用于多级电压域，包括：
输出导线，用于当与第一电压域连接时能够输出所述第一电压域的电压；
电压转换电路，用于将所述第一电压域的电压转换为与所述第一电压域不同的第二电压域对应的电压，其中所述第二电压域包括两个以上不同的电压域。
第二方面，本申请提供了一种印刷电路板，所述印刷电路板包括如上所述的跨电压域的供电电路。
本申请实施例提供了一种跨电压域的供电电路和印刷电路板，包括：输出导线和电压转换电路，输出导线用于当与第一电压域连接时能够输出所述第一电压域的电压，电压转换电路用于将所述第一电压域的电压转换为与所述第一电压域不同的第二电压域对应的电压，其中所述第二电压域包括两个以上不同的电压域。相比较于现有技术中一个电压域的电压只能转换为另一个电压域对应的电压，本申请实施例由于电压转换电路能够将输出的第一电压域的电压转换为两个以上不同的电压域，通过这种方式，能够减少输出导线的数量，为减少PCB走线提供技术支持，为减少PCB成本提供技术支持。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是跨电压域的方式给芯片中的辅助功能部件供电一应用的结构示意图；
图2是本申请跨电压域的供电电路一实施例的结构示意图；
图3是本申请跨电压域的供电电路另一实施例的结构示意图；
图4是本申请跨电压域的供电电路又一实施例的结构示意图；
图5是本申请跨电压域的供电电路又一实施例的结构示意图；
图6是本申请印刷电路板一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了最大化电源的转换效率，PCB上采取芯片串联的供电方式，每个芯片上分别形成一个电压域，串联供电芯片的电源电压形成n级串联的电压域，这种供电方式形成多级串联的电压域，每个电压域拥有一颗或几颗芯片。给芯片供电，除了对运算单元和/或存储单元供电，还需要对I/O部件、PLL回路等其他功能部件供电。为了简化电路节省成本，目前采取的是跨电压域的方式给芯片中的辅助功能部件供电，如图1所示，多个芯片1从上到下串联组成一组芯片1，多个芯片2从上到下串联组成一组芯片2，……，多个芯片n从上到下串联组成一组芯片n；每一级电压域包括并联的芯片1到芯片n形成的电压域，并联的芯片1到芯片n形成每一级芯片组。图中每四级电压，一个电压域要转换为另一个电压域的电压，为I/O部件、PLL回路供电。图中所示情况下，PCB上需要四根走线(输出导线)。当电压域级数特别多的时候，跨电压域电压输入的线数较多，占用PCB的走线较多，增加PCB的成本。
本申请实施例提供了一种跨电压域的供电电路和印刷电路板，包括：输出导线和电压转换电路，输出导线用于当与第一电压域连接时能够输出所述第一电压域的电压，电压转换电路用于将所述第一电压域的电压转换为与所述第一电压域不同的第二电压域对应的电压，其中所述第二电压域包括两个以上不同的电压域。相比较于现有技术中一个电压域的电压只能转换为另一个电压域对应的电压，本申请实施例由于电压转换电路能够将输出的第一电压域的电压转换为两个以上不同的电压域，通过这种方式，能够减少输出导线的数量，为减少PCB走线提供技术支持，为减少PCB成本提供技术支持。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参见图2，图2是本申请跨电压域的供电电路一实施例的结构示意图，所述供电电路适用于多级电压域。
多电压域可以是将芯片内部的逻辑分为多个部分，每个部分对应的电源电压不一样，由其对应的电源电压进行供电。多电压域的设计通常根据具体应用、实际需要而定。在PCB领域，为了最大化电源的转换效率，PCB上采取待供电单元(例如芯片，或者每个芯片上的待供电单元)串联的供电方式，每个待供电单元上分别形成一个电压域，这种串联供电器件的电源电压形成n级串联的电压域，n为大于1的整数。
所述跨电压域的供电电路100包括：输出导线10和电压转换电路20。
输出导线10用于当与第一电压域连接时能够输出所述第一电压域的电压；电压转换电路20用于将所述第一电压域的电压转换为与所述第一电压域不同的第二电压域对应的电压，其中所述第二电压域包括两个以上不同的电压域：电压域1、电压域、……、电压域m。
本申请实施例中，第一电压域的电压可以大于第二电压域的电压，也可以小于第二电压域的电压。第二电压域的两个以上不同的电压域可以是两个以上相邻的电压域，也可以是两个以上不相邻的电压域。两个以上不同的电压域可以是两个以上级数不同的电压域，那么第二电压域的两个以上不同的电压域可以是两个以上相邻级数的电压域，也可以是两个以上不相邻级数的电压域。
当跨电压域的供电电路100的输出导线10与第一电压域连接时，输出导线10能够将第一电压域的电压输出至电压转换电路20，电压转换电路20能够将所述第一电压域的电压转换为与所述第一电压域不同的第二电压域对应的电压，其中所述第二电压域包括两个以上不同的电压域，即将所述第一电压域的电压转换为与所述第一电压域不同的两个以上不同级数的电压域。
本申请实施例的跨电压域的供电电路包括：输出导线和电压转换电路，输出导线用于当与第一电压域连接时能够输出所述第一电压域的电压，电压转换电路用于将所述第一电压域的电压转换为与所述第一电压域不同的第二电压域对应的电压，其中所述第二电压域包括两个以上不同的电压域。相比较于现有技术中一个电压域的电压只能转换为另一个电压域对应的电压，本申请实施例由于电压转换电路能够将输出的第一电压域的电压转换为两个以上不同的电压域，通过这种方式，能够减少输出导线的数量，为减少PCB走线提供技术支持，为减少PCB成本提供技术支持。
参见图3，在一实施例中，所述电压转换电路20包括两个以上并联连接的电压转换子电路201和电压调节单元202，所述电压调节单元与相邻的两个所述电压转换子电路串联。
电压转换子电路201的输入电压通常有一个输入电压范围，当电压转换子电路201的输入电压超出该输入电压范围时，输入电压在输入到电压转换子电路201之前，可以通过电压调节单元202将输入电压调节至电压转换子电路201的输入电压范围。
在相邻两个电压转换子电路201之间，两个电压转换子电路201并联，两个电压转换子电路201连接同一个输入端，当两个电压转换子电路201的输入电压范围相差较大时，如输入端的输入电压在其中一个电压转换子电路201的输入电压范围内，在另一个电压转换子电路201的输入电压范围外，可以通过电压调节单元202将输入端的输入电压调节到另一个电压转换子电路201的输入电压范围内。
其中，所述电压转换子电路201包括电压转换器。电压转换器可以采用模拟电路来非常方便地实现，其方向通常是固定的，无论是从高电压域到低电压域还是从低电压域到高电压域的转换方向都是固定的，所以对应的有两种电压转换器，分别是从高到低的电压转换器和从低到高的电压转换器。对于串联方式的供电电路，比较常用的是从高电压域到低电压域的转换。
其中，所述电压调节单元202包括二极管。二极管具有单向导电性能，给二极管阳极和阴极加上正向电压时，二极管导通，给阳极和阴极加上反向电压时，二极管截止。二极管的主要原理就是利用PN结的单向导电性，在PN结上加上引线和封装就成了一个二极管。在PN结外加正向电压V，在这个外加电场的作用下，PN结的平衡状态被打破，P区中的空穴和N区的电子都要PN结移动，空穴和PN结P区的负离子中和，电子和PN结N区的正离子中和，这样就使PN结变窄。随着外加电场的增加，扩散运动进一步增强，漂移运动减弱。当外加电压超过门槛电压，PN结相当于一个阻值很小的电阻，也就是PN结导通。
实际应用时，需要根据电流、电压转换子电路201的输入电压范围进行计算，选择合适的导通电压的二极管。其中，也可以使用多颗二极管，但需要根据电流和二极管的导通电压来计算电压的变化范围，是否可以满足电压转换子电路201的输入电压范围。
另外，温度变化会影响电流的变化，进而导致电压差变化，由于二极管的导通电压是一个电压范围，因此二极管的导通与否不会随电路中电压、电路的波动而波动，采用二极管有助于稳定电路。
其中，电压调节单元202也可以采用合适的电阻，具体应用时需要进行计算。
在一实施例中，所述多级电压域中的每一级电压域包括每一级芯片或芯片组形成的电压域。即所述多级电压域中的每一级电压域包括每一级芯片形成的电压域，或者包括每一级芯片组形成的电压域。其中，每一级芯片组可以包括并联的、处于同一级电压域的多个芯片组成。
其中，所述电压转换电路20包括输入输出与锁相环电压转换电路。
给芯片上供电除了给芯片的运算单元和/或存储单元供电外，还需要对输入输出(I/O)部件、锁相环(PLL，Phase Locked Loop)回路等其他功能部件供电，这些部件所需要的工作电压往往不同，对这些部件进行额外的电源供电会增加供电电路的线路布线和器件成本，也会降低电路整体的电源转换效率。
本申请实施例的输入输出与锁相环电压转换电路能够将某一级的电压域的电压转换成I/O部件的工作电压和PLL部件的工作电路，因此可以不再提供额外的电源给I/O部件和PLL部件供电，能够简化供电电路的线路布线，降低器件成本，也会提高电路整体的电源转换效率。
为了在满足给I/O部件和PLL部件供电的情况，尽可能减少供电电路的线路布线，所述第一电压域与所述第二电压域之间相差至少四级电压域。
其中，所述第二电压域包括两个相邻的电压域，也可以包括四个相邻的电压域。
参见图4和图5，在一实施方式中，多个芯片1从上到下串联组成一组芯片1，多个芯片2从上到下串联组成一组芯片2，……，多个芯片n从上到下串联组成一组芯片n；每一级电压域包括并联的芯片1到芯片n形成的电压域，并联的芯片1到芯片n形成每一级芯片组。图中每四级电压，一个电压域要转换为另一个电压域的电压，为I/O部件、PLL回路供电。
如图4所示，第二电压域包括两个相邻的电压域，采用两个跨电压域的供电电路，每个跨电压域的供电电路的走线(即输出导线)输出的电压经IO/PLL电压转换电路(即输入输出与锁相环电压转换电路)后，输出两个相邻的电压域，其中电压调节单元采用的是二极管，二极管与相邻的两个IO/PLL电压转换电路串联。与图1相比，走线由4根变为2根，能够减少导线的数量，为减少PCB走线、减少PCB占用面积提供技术支持，为减少PCB成本提供技术支持。
如图5所示，第二电压域包括四个相邻的电压域，采用一个跨电压域的供电电路，该跨电压域的供电电路的走线(即输出导线)输出的电压经IO/PLL电压转换电路(即输入输出与锁相环电压转换电路)后，输出四个相邻的电压域，其中电压调节单元采用的是二极管，二极管与相邻的两个IO/PLL电压转换电路串联。与图1相比，走线由4根变为1根，能够减少导线的数量，为减少PCB走线、减少PCB占用面积提供技术支持，为减少PCB成本提供技术支持。
参见图6，图6是本申请印刷电路板一实施例的结构示意图，所述印刷电路板300包括如上任一项所述的跨电压域的供电电路100。相关内容的详细说明，请参见上述跨电压域的供电电路部分，在此不再赘叙。
本申请实施例的印刷电路板包括跨电压域的供电电路，该跨电压域的供电电路包括：输出导线和电压转换电路，输出导线用于当与第一电压域连接时能够输出所述第一电压域的电压，电压转换电路用于将所述第一电压域的电压转换为与所述第一电压域不同的第二电压域对应的电压，其中所述第二电压域包括两个以上不同的电压域。相比较于现有技术中一个电压域的电压只能转换为另一个电压域对应的电压，本申请实施例由于电压转换电路能够将输出的第一电压域的电压转换为两个以上不同的电压域，通过这种方式，能够减少输出导线的数量，减少PCB走线，减少PCB占用面积，减少PCB成本。
应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
以上所述，仅为本申请的具体实施例，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种跨电压域的供电电路，其特征在于，所述供电电路适用于多级电压域，包括：
输出导线，用于当与第一电压域连接时能够输出所述第一电压域的电压；
电压转换电路，用于将所述第一电压域的电压转换为与所述第一电压域不同的第二电压域对应的电压，其中所述第二电压域包括两个以上不同的电压域。
2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述第二电压域包括两个以上相邻的电压域。
3.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述电压转换电路包括两个以上并联连接的电压转换子电路和电压调节单元，所述电压调节单元与相邻的两个所述电压转换子电路串联。
4.根据权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述电压转换子电路包括电压转换器。
5.根据权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述电压调节单元包括二极管。
6.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述多级电压域中的每一级电压域包括每一级芯片或芯片组形成的电压域。
7.根据权利要求6所述的供电电路，其特征在于，所述电压转换电路包括输入输出与锁相环电压转换电路。
8.根据权利要求7所述的供电电路，其特征在于，所述第一电压域与所述第二电压域之间相差至少四级电压域。
9.根据权利要求7所述的供电电路，其特征在于，所述第二电压域包括两个相邻的电压域。
10.根据权利要求7所述的供电电路，其特征在于，所述第二电压域包括四个相邻的电压域。
11.一种印刷电路板，其特征在于，所述印刷电路板包括如权利要求1-10任一项所述的跨电压域的供电电路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010902647.9A CN114204774A (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 跨电压域的供电电路和印刷电路板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010902647.9A CN114204774A (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 跨电压域的供电电路和印刷电路板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114204774A true CN114204774A (zh) | 2022-03-18 |
Family
ID=80644376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010902647.9A Pending CN114204774A (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 跨电压域的供电电路和印刷电路板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114204774A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100259299A1 (en) * | 2009-04-13 | 2010-10-14 | International Business Machines Corporation | Voltage conversion and integrated circuits with stacked voltage domains |
| US20130200695A1 (en) * | 2012-02-08 | 2013-08-08 | Dr. Ing. H.C.F. Porsche Aktiengesellschaft | Converter apparatus for a motor vehicle comprising a high-voltage system and operating method for a high-voltage system comprising a corresponding converter apparatus |
| CN204290709U (zh) * | 2014-11-28 | 2015-04-22 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 一种电源电路 |
| CN104899531A (zh) * | 2015-05-12 | 2015-09-09 | 广州中大微电子有限公司 | 一种应用于阅读器的二级电源管理电路及方法 |
| US20170052552A1 (en) * | 2015-08-21 | 2017-02-23 | Qualcomm Incorporated | Single ldo for multiple voltage domains |
-
2020
- 2020-08-31 CN CN202010902647.9A patent/CN114204774A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100259299A1 (en) * | 2009-04-13 | 2010-10-14 | International Business Machines Corporation | Voltage conversion and integrated circuits with stacked voltage domains |
| US20130200695A1 (en) * | 2012-02-08 | 2013-08-08 | Dr. Ing. H.C.F. Porsche Aktiengesellschaft | Converter apparatus for a motor vehicle comprising a high-voltage system and operating method for a high-voltage system comprising a corresponding converter apparatus |
| CN204290709U (zh) * | 2014-11-28 | 2015-04-22 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 一种电源电路 |
| CN104899531A (zh) * | 2015-05-12 | 2015-09-09 | 广州中大微电子有限公司 | 一种应用于阅读器的二级电源管理电路及方法 |
| US20170052552A1 (en) * | 2015-08-21 | 2017-02-23 | Qualcomm Incorporated | Single ldo for multiple voltage domains |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 徐继光主编: "计算机主板检测与维修", 31 July 2008, 哈尔滨工程大学出版社, pages: 146 - 148 * |
| 朱晓冬、王世明: "多时钟域处理器架构的性能和功耗分析", 计算机工程, no. 24, pages 75 - 77 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6600296B2 (en) | Method and semiconductor die with multiple phase power converter | |
| US11329599B2 (en) | Method and system for connecting solar cells or slices in a panel system | |
| US9912228B2 (en) | Start-up circuit and method using a depletion mode transistor | |
| US11394288B2 (en) | Negative voltage generation circuit and power conversion device using same | |
| KR960016135A (ko) | 신호 전압 레벨 변환회로 및 출력 버퍼회로 | |
| US20170229952A1 (en) | Semiconductor device and semiconductor module | |
| EP2883298B1 (en) | Multiple power supply systems and methods | |
| CN101741249A (zh) | 电流平衡电路和方法 | |
| US20030155897A1 (en) | Multi-cell voltage regulator and method thereof | |
| US6958924B2 (en) | Multi-cell energy conversion device | |
| US11646666B2 (en) | Daisy chain clock distribution system | |
| US10008926B2 (en) | Switched capacitor DC-DC power converter circuit and voltage output method using the same | |
| US20080030077A1 (en) | Multi-stage power conversion and distribution | |
| CN114204774A (zh) | 跨电压域的供电电路和印刷电路板 | |
| US20070200615A1 (en) | Driver Circuit | |
| KR101412352B1 (ko) | 직류- 직류 컨버터 | |
| JP2007089335A (ja) | 電力用スイッチング素子の電圧検出方法及びこれを用いた電力変換装置 | |
| WO2022033507A1 (zh) | 电压转换电路及方法、电源管理芯片和移动终端 | |
| WO2010122085A1 (en) | Method and apparatus for controlling the operation of a snubber circuit | |
| Fan et al. | A high-voltage low-power switched-capacitor DC-DC converter based on GaN and SiC devices for LED drivers | |
| Cantrell et al. | Seven reasons why power designers should implement 48 v to 1 v direct conversion | |
| KR101741719B1 (ko) | 전력 변환 방법 및 장치 | |
| CN114546089B (zh) | 芯片供电电路与电子设备 | |
| Song et al. | A 96.3%-Efficiency Wide-Voltage-Range Three-Level Boost Converter with Loop-Free Self-Balancing and Dead-Zone PWM Control for Backlight LED Drivers | |
| CN109861499B (zh) | 一种输入串联系统的均压控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |