CN203102140U - 可动态调整功率的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可动态调整功率的装置,包括:CPU,温度传感器,A/D转换器,和具有DC/DC器件的供电电路。其中,压力传感器用于检测装置的环境温度,并将检测的温度信号发送给A/D转换器;A/D转换器将检测的温度信号转换成数字温度信号并发送给CPU;CPU将数字温度信号与温度阈值进行比较,并根据比较结果输出相应的控制信号给供电电路;响应于控制信号,供电电路中的DC/DC器件根据控制信号的电流电平高低调整其输出电压,并将调整的输出电压提供给CPU。利用本实用新型,本实用新型可以根据电子产品温度的变化,动态地调整CPU的工作电压来调整其功耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术,尤其涉及一种可动态调整功率的装置。
背景技术
随着科技的发展,越来越多的各类电子产品提供给人们使用。现在,电子产品的功能越来越多,其内部的中央处理器(CPU)的工作频率也越来越高。因此,电子产品的功耗越来越大。电子产品工作时,对整机功耗影响比较大的是CPU本身的功耗。提供给CPU的电压越高,CPU的功耗越大,则其温度越高。
如果配置有CPU的电子产品的温度过高,则会影响其性能。众所周知,CPU的工作电压一般都可以在一定范围内进行调整。因此,如果检测到配置有CPU的电子产品的温度较高时,可以降低给CPU提供的工作电压,从而可以降低CPU功耗并减少CPU的发热,避免电子产品温度过高。
因此,现有技术中存在对一种能够根据电子产品的温度来调整CPU功率的装置的需要。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种电路装置,可以根据配置有CPU的电子产品的实际工作温度,在一定范围内动态调整CPU的工作电压,以达到动态调整功率的目的。
根据本实用新型的一个方面,提供了一种可动态调整功率的装置,包括:CPU,温度传感器,A/D转换器,和具有DC/DC器件的供电电路,其中,
所述压力传感器用于检测所述装置的环境温度,并将检测的温度信号发送给A/D转换器;
所述A/D转换器将检测的温度信号转换成数字温度信号并发送给CPU;
所述CPU将数字温度信号与温度阈值进行比较,并根据比较结果输出相应的控制信号给所述供电电路;
响应于所述控制信号,所述供电电路中的DC/DC器件根据所述控制信号的电流电平高低调整其输出电压,并将调整的输出电压提供给CPU。
其中,所述CPU将数字温度信号与温度阈值进行比较,并根据比较结果输出相应的控制信号给所述供电电路包括:
当数字温度信号高于温度阈值时,CPU输出高电流电平的控制信号给所述供电电路;
当数字温度信号低于温度阈值时,CPU输出低电流电平的控制信号给所述供电电路。
其中,响应于所述控制信号,所述供电电路中的DC/DC器件根据所述控制信号的电流电平高低调整其输出电压,并将调整的输出电压提供给CPU包括:
所述控制信号为高电平电流I时,所述供电电路中的DC/DC器件响应于所述高电流电平的控制信号调低其输出电压;
所述控制信号为低电平电流时,所述供电电路中的DC/DC器件响应于所述低电流电平的控制信号调高其输出电压。
其中,所述供电电路包括:
DC/DC器件,其输入端连接到输入电压Vin,输出端OUT提供输出电压Vcc,反馈端FB连接到分压电路的第二端;
所述分压电路的第三端连接所述输出电压Vcc,第四端接地;
控制电阻,其一端接收所述控制信号,另一端连接到所述分压电阻的第一端。
其中,所述分压电路包括:
阻值分别为R67,R72和R199的第一至第三分压电阻,第一和第三分压电阻的共同连接端与所述DC/DC器件的反馈端连接以将反馈电压Vfb输送给DC/DC器件;第一分压电阻的另一端连接到第二分压电阻的一端,第二分压电阻的另一端接地;所述控制信号经所述控制电阻输入到第一和第二分压电阻的共同连接端;第三分压电阻的另一端接所述输出电压。
其中,所述供电电路进一步包括:
滤波电容器,其一端与连接到第一和第二分压电阻的共同连接端的控制电阻的一端连接,另一端接地。
其中,第一至第三分压电阻至少之一为可变电阻。
其中,所述DC/DC器件的输出端OUT与地之间连接电容器。
本实用新型中,根据温度传感器检测的电子产品的温度信号,CPU将温度信号与温度阈值进行比较以确定输出的控制信号是高电平还是低电平电流。当检测的温度信号高于温度阈值时,CPU输出高电平电流的控制信号给供电电路,高电平电流的控制信号使供电电路中的DC/DC器件的反馈端电压升高,DC/DC器件根据升高的反馈端电压相应地降低输出电压Vcc;当检测的温度信号低于温度阈值时,CPU输出低电平电流的控制信号给供电电路,低电平电流的控制信号使供电电路中的DC/DC器件的反馈端电压降低,DC/DC器件根据降低的反馈端电压相应地升高输出电压Vcc。输出电压Vcc供给CPU,因此,CPU根据Vcc的变化相应地调整其功耗,从而改变CPU的发热量,进而调整电子产品的整机温度。可见,本实用新型可以根据电子产品温度的变化,动态地调整CPU的工作电压来调整其功耗,从而相应地改变电子产品的温度。
附图说明
图1示出了本实用新型的可动态调整功率的装置原理示意图。
图2示出了根据本实施例的CPU供电电路的组成示意图。
图3示出了用于CPU的供电电路的一个实例的电路原理示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下参照附图并举出优选实施例,对本实用新型进一步详细说明。然而,需要说明的是,说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解,即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。
一般地,CPU的工作电压可Vcc以在一个范围内变化,可以假设该范围为Vcc1至Vcc2,Vcc1小于Vcc2。本实用新型中,用于电子产品的可动态调整功率的装置中的CPU根据温度信号所表示的温度高低,向CPU的供电电路16提供电流控制信号。响应于所述电流控制信号,CPU的供电电路16调整其输出电压,并将调整后的输出电压提供给CPU。CPU的供电电路16由DC/DC器件及包括分压电路的外围电路构成。电流控制信号输入到分压电路的第一端,并且分压电路经第二端输出的分压与DC/DC器件的反馈端连接。分压电路的第三端连接到输出电压Vcc,第四端接地。DC/DC器件将根据反馈端的电压调整输出电压Vcc。当电流控制信号为高电平时,分压电路反馈到DC/DC器件的反馈端的电压上升,DC/DC器件将调低输出电压Vcc至Vcc1;当电流控制信号为0时,分压电路反馈到DC/DC器件的反馈端的电压降低,DC/DC器件将调高输出电压Vcc至Vcc2。CPU将根据调整后的输出电压进行工作,从而相应地调整所产生的热量以调整电子产品整机的温度。
下面结合附图详细说明本实用新型实施例的技术方案。
图1示出了本实用新型的可动态调整功率的装置原理示意图。可动态调整功率的装置包括中央处理器(CPU)10,A/D转换器12,温度传感器14和CPU的供电电路16。温度传感器14用于实时检测电子产品整机的温度即可动态调整功率的装置的环境温度,并将检测的温度信号传送给A/D转换器12。A/D转换器12将温度信号从模拟信号变换为数字温度信号并提供给CPU。CPU10负责对电子产品的工作进行控制,并且可以根据电子产品温度的高低来输出电流控制信号。温度传感器14检测的温度信号经A/D转换器12变换成数字信号之后送到CPU 10,CPU 10将接收到的温度信号与内部预先设置的温度阈值T1。如果接收的数字温度信号高于温度阈值T1,则CPU 10输出的电流控制信号I为高电平。接收到高电平的电流控制信号后,CPU供电电路中的DC/DC器件将响应于高电平的电流控制信号调低输出电压Vcc。因此,CPU 10的供电电压被调低,从而降低了功率,减少发热,有助于电子产品的温度降低。如果接收的数字温度信号低于温度阈值T1,则CPU 10输出的电流控制信号I为低电平,例如I为0。接收到低电平的电流控制信号后,CPU供电电路中的DC/DC器件将响应于低电平的电流控制信号调高输出电压Vcc。因此,CPU 10的供电电压被调高,从而增加功率,使得发热增加,有助于提升电子产品的温度。
图2示出了根据本实施例的CPU的供电电路的组成示意图。如图2所示,CPU的供电电路16包括DC/DC器件161和第一至第三分压电阻162,163,166(电阻分别为R67,R72,R199),阻值为R66的控制电阻164以及电容为C198的滤波电容器165。第一至第三分压电阻组成分压电路。DC/DC器件161的输入端IN接电源电压Vin,输出端OUT输出电压Vcc,反馈端FB连接到第一和第三分压电阻162,166的共同连接端(即分压电路的第二端)以接收反馈电压Vfb。第一分压电阻162的另一端连接到第二分压电阻163的一端,第二分压电阻163的另一端(即分压电路的第四端)接地。来自CPU的控制信号与控制电阻164的一端(即分压电路的第一端)连接,控制电阻164的另一端连接到滤波电容器165的一端以及第一和第二分压电阻162,163的共同连接端。滤波电容器165的另一端接地。滤波电容器165对控制信号进行滤波,以避免调整电压过程中引入噪声。本领域技术人员可以理解,滤波电容器165不是必须的,即控制电阻164的另一端也可以只连接到第一和第二分压电阻162,163的共同连接端。第三分压电阻166的另一端(即分压电路的第三端)连接到输出电压Vcc。一般地,DC/DC器件内部设置有MOS管。DC/DC器件通过采样反馈电压的大小来调整MOS管开关的时间,进而达到控制输出电压的目的。一个周期内MOS管打开的时间越长,输出电压Vcc越大;一个周期内MOS管打开的时间越短,输出电压Vcc越小。根据DC/DC器件的工作特性,在输入电压Vin一定时,DC/DC器件可以根据来自反馈端FB的反馈电压调节输出电压Vcc。在本实施例中,构成分压电路的第一至第三电阻的至少之一可以是可变电阻。通过调节可变电阻的阻值,可以改变输出电压Vcc的大小。可选地,也可以在DC/DC器件的输出端OUT与地之间连接电容器,以对输出电压Vcc进行滤波。
CPU根据实际测量的温度信号输出控制信号来供电电路的输出电压,以调整CPU本身的工作电压。当电子产品的温度升高超过温度阈值T1时,CPU通过控制信号来调低工作电压;当电子产品的温度低于T1时,CPU通过控制信号来调高工作电压,以达到动态调整功率的目的。
具体地,DC/DC器件的输出电压Vcc的大小是通过采样反馈电压Vfb进行控制调节的。如图2所示,通过使用不同的第一至第三分压电阻(R67、R72、R199)控制反馈电压Vfb,来得到不同的输出电压Vcc。
如图2所示,如果电子产品正常工作,那么CPU没有输出,即从CPU输出到供电电路的控制信号的电流I为低电平,即为0。此时,反馈电压Vfb如下:
Vfb=Vcc*(R67+R72)/(R67+R72+R199) (公式1)。
根据此反馈电压,DC/DC器件161调整其输出电压为Vcc2。
如果CPU确定温度传感器14检测到的电子产品的整机温度的温度信号高于温度阈值T1,则输出高电平的电流控制信号I。此时,反馈电压Vfb为:
Vfb=Vcc*(R67+R72)/(R67+R72+R199)+I*R72 (公式2)。
显然,当CPU检测到温度升高超过温度阈值T1时,由于CPU输出高电平的控制电流I,DC/DC器件161的反馈端的反馈电压Vfb增大。响应于增大的反馈电压Vfb,DC/DC器件161自动降低输出电压至Vcc至Vcc1,从而降低系统的功耗。随着输出电压Vcc的降低,CPU功耗降低,电子产品的整机温度也会相应地降低。
反之,如果CPU确定温度传感器14检测到的电子产品的整机温度的温度信号高于温度阈值T1,CPU关掉输出的电流控制信号I,即使I=0。此时,反馈电压Vfb为:
Vfb=Vcc*(R67+R72)/(R67+R72+R199)。
显然,当检测到温度低于温度阈值T1时,由于反馈电压Vfb降低,DC/DC器件将根据反馈电压Vfb将输出电压Vcc升高,从而使输出电压Vcc自动恢复为Vcc2。随着输出电压Vcc的升高,CPU功耗增加,电子产品的整机温度也会相应地升高。
图3示出了用于CPU的供电电路的一个具体构造实例。图3中,U1为DC/DC器件,U1的输入端IN接输入电压Vin,输出端OUT接输出电压Vcc,反馈端FB接到由电阻R67,R72和R199组成的分压电路上。分压电路连接在Vcc和地之间。控制信后经控制电阻R66连接到分压电阻R67和R72的共同连接端。较佳地,DC/DC器件的输出端SW外接电感L已进行滤波,输出电压Vcc和地之间设置电容以滤波。图3中,CPU控制引脚提供控制信号。图3的供电电路的具体工作过程与图2所示的电路类似,在此不再赘述。
本实用新型的可调整功率的装置中,根据温度传感器检测的电子产品的温度信号,CPU将温度信号与温度阈值进行比较以确定输出的控制信号是高电平还是低电平电流。当检测的温度信号高于温度阈值时,CPU输出高电平电流的控制信号给供电电路,高电平电流的控制信号使供电电路中的DC/DC器件的反馈端电压升高,DC/DC器件根据升高的反馈端电压相应地降低输出电压Vcc;当检测的温度信号低于温度阈值时,CPU输出低电平电流的控制信号给供电电路,低电平电流的控制信号使供电电路中的DC/DC器件的反馈端电压降低,DC/DC器件根据降低的反馈端电压相应地升高输出电压Vcc。输出电压Vcc供给CPU,因此CPU根据Vcc的变化相应地调整其功耗,从而改变CPU的发热量,进而调整电子产品的整机温度。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种可动态调整功率的装置,其特征在于,包括:中央处理器CPU,温度传感器,A/D转换器,和具有DC/DC器件的供电电路,其中,
所述压力传感器用于检测所述装置的环境温度,并将检测的温度信号发送给A/D转换器;
所述A/D转换器将检测的温度信号转换成数字温度信号并发送给CPU;
所述CPU将数字温度信号与温度阈值进行比较,并根据比较结果输出相应的控制信号给所述供电电路;
响应于所述控制信号,所述供电电路中的DC/DC器件根据所述控制信号的电流电平高低调整其输出电压,并将调整的输出电压提供给CPU。
2.如权利要求1所述的装置,其中,所述CPU将数字温度信号与温度阈值进行比较,并根据比较结果输出相应的控制信号给所述供电电路包括:
当数字温度信号高于温度阈值时,CPU输出高电流电平的控制信号给所述供电电路;
当数字温度信号低于温度阈值时,CPU输出低电流电平的控制信号给所述供电电路。
3.如权利要求2所述的装置,其中,响应于所述控制信号,所述供电电路中的DC/DC器件根据所述控制信号的电流电平高低调整其输出电压,并将调整的输出电压提供给CPU包括:
所述控制信号为高电平电流I时,所述供电电路中的DC/DC器件响应于所述高电流电平的控制信号调低其输出电压;
所述控制信号为低电平电流时,所述供电电路中的DC/DC器件响应于所述低电流电平的控制信号调高其输出电压。
4.如权利要求1所述的装置,其中,所述供电电路包括:
DC/DC器件,其输入端连接到输入电压Vin,输出端OUT提供输出电压Vcc,反馈端FB连接到分压电路的第二端;
所述分压电路的第三端连接所述输出电压Vcc,第四端接地;
控制电阻,其一端接收所述控制信号,另一端连接到所述分压电阻的第一端。
5.如权利要求4所述的装置,其中,所述分压电路包括:
阻值分别为R67,R72和R199的第一至第三分压电阻,第一和第三分压电阻的共同连接端与所述DC/DC器件的反馈端连接以将反馈电压Vfb输送给DC/DC器件;第一分压电阻的另一端连接到第二分压电阻的一端,第二分压电阻的另一端接地;所述控制信号经所述控制电阻输入到第一和第二分压电阻的共同连接端;第三分压电阻的另一端接所述输出电压。
6.如权利要求5所述的装置,其中,所述供电电路进一步包括:
滤波电容器,其一端与连接到第一和第二分压电阻的共同连接端的控制电阻的一端连接,另一端接地。
7.如权利要求5所述的装置,其中,第一至第三分压电阻至少之一为可变电阻。
8.如权利要求4所述的装置,其中,所述DC/DC器件的输出端OUT与地之间连接电容器。
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