CN204129648U - 一种电压调节电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电压调节电路，包括：电源芯片、电源电路、第一电阻、第一分压支路和限流电阻，处理器的脉冲宽度调制输出端输出的电压信号可改变第一分压支路的电压，使得第一分压支路的输出端的电压改变，进而使限流电阻两端的电压差值改变，导致限流电阻的电流方向改变，从而使电源电路的输出端的电压因流过限流电阻的电流方向的变化而变化，由于电源电路的输出端与处理器的供电端连接，因此，可以得出，通过改变第一分压支路的输出端的电压可实现对处理器的供电电压的调节。由于本实用新型提供的电压调节电路在对处理器的供电电压进行调节时，对处理器的型号没有要求，因此，本实用新型可以适用于任何型号的处理器。

Description

一种电压调节电路

技术领域

本实用新型涉及电压调节技术领域，更具体的说，涉及一种电压调节电路。

背景技术

电压动态调节是计算机系统结构中的一种电源管理技术，它可以根据处理器的实时使用情况，提高或降低电源电压。由于电源电压与电路的功耗存在平方的关系，因此，在处理器闲置或低速运行时，降低电源电压可以大大降低电路的功耗。

目前，为实现对处理器的电压动态调节，通常的做法是采用与处理器的型号相对应型号的电源管理芯片。

但是，由于一种型号的电源管理芯片只能对相对应型号的处理器进行电压动态调节，因此，当处理器更换为其它型号的处理器时，电源处理器也需要相对应的更换。所以如何提供一种电压调节电路以适用于任何型号的处理器是本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种电压调节电路，以实现一种电压调节电路可以对任何型号的处理器进行动态电压调节。

一种电压调节电路，应用于处理器，包括：电源芯片、电源电路、第一电阻、第一分压支路和限流电阻；

所述电源芯片的电源端连接外界电源；

所述电源芯片的地端连接接地端；

所述电源芯片的转换端连接所述电源电路的第一输入端；

所述电源电路的输出端连接所述处理器的供电端；

所述第一电阻、所述第一分压支路串联连接在所述电源电路的输出端和接地端之间；

所述处理器的脉冲宽度调制输出端连接所述第一电阻和所述第一分压支路的公共端，所述脉冲宽度调制输出端输出表征所述处理器当前电压大小的电压信号，以改变所述第一分压支路的电压；

所述电源芯片的反馈端连接所述电源电路的第二输入端；

所述电源芯片的反馈端通过所述限流电阻连接所述第一分压支路的输出端；

当所述第一分压支路的输出端的电压改变时，流过所述限流电阻的电流的方向改变，进而所述电源电路的输出端的电压改变。

优选的，所述第一分压支路包括：第二电阻和第三电阻；

所述第二电阻和所述第三电阻串联连接在所述处理器的脉冲宽度调制输出端和接地端之间；

所述第二电阻和所述第三电阻的公共端作为所述第一分压支路的输出端通过所述限流电阻连接所述电源芯片的反馈端。

优选的，还包括：第一电容器；

所述第一电容器的正极板连接所述第二电阻和所述第三电阻的公共端，所述第一电容器的负极板连接接地端。

优选的，所述第二电阻为阻值小于所述限流电阻的阻值的电阻。

优选的，所述第三电阻为阻值小于所述限流电阻的阻值的电阻。

优选的，所述电源电路包括：电感和第二分压支路；

所述电感的一端作为所述电源电路的第一输入端连接所述电源芯片的转换端；

所述电感的另一端通过所述第二分压支路连接接地端；

所述电感和所述第二分压支路的公共端作为所述电源电路的输出端连接所述处理器的供电端；

所述第二分压支路的输入端作为所述电源电路的第二输入端连接所述电源芯片的反馈端。

优选的，所述第二分压支路包括：第四电阻和第五电阻；

所述第四电阻的一端连接所述电感，所述第四电阻的另一端通过所述第五电阻连接接地端；

所述第四电阻和所述第五电阻的公共端作为所述第二分压支路的输入端连接所述电源芯片的反馈端。

优选的，还包括：第二电容器；

所述第二电容器的正极板连接所述电感和所述第二分压支路的公共端，所述第二电容器的负极板连接接地端。

优选的，所述限流电阻为阻值大于所述第一电阻的阻值的电阻。

优选的，所述电源芯片为直流电源芯片。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供了一种电压调节电路，包括：电源芯片、电源电路、第一电阻、第一分压支路和限流电阻，处理器的脉冲宽度调制输出端输出的电压信号可改变第一分压支路的电压，使得第一分压支路的输出端的电压改变，进而使限流电阻两端的电压差值改变，导致限流电阻的电流方向改变，从而使电源电路的输出端的电压因流过限流电阻的电流方向的变化而变化，由于电源电路的输出端与处理器的供电端连接，因此，可以得出，通过改变第一分压支路的输出端的电压可实现对处理器的供电电压的调节。由于本实用新型提供的电压调节电路在对处理器的供电电压进行调节时，对处理器的型号没有要求，因此，本实用新型可以适用于任何型号的处理器，从而解决了现有技术中的难题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种电压调节电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种电压调节电路，以实现一种电压调节电路可以对任何型号的处理器进行动态电压调节。

参加图1，本实用新型实施例公开的一种电压调节电路的电路图，该电压调节电路应用于处理器U2，该电压调节电路包括：电源芯片U1、电源电路01、第一电阻R1、第一分压支路02和限流电阻R0；

其中：

电源芯片U1的电源端VIN连接外界电源VIN；

电源芯片U1的地端GND连接接地端；

电源芯片U1的转换端SW连接电源电路01的第一输入端；

需要说明的一点是，本申请中的电源芯片U1为直流电源芯片，用于对外界电源VIN输入的直流电压进行降压，以供后续电路使用。

电源电路01的输出端Vout连接处理器U2的供电端；

第一电阻R1、第一分压支路02串联连接在电源电路01的输出端Vout和接地端之间；

处理器U2的脉冲宽度调制输出端PWM连接第一电阻R1和第一分压支路02的公共端，脉冲宽度调制输出端PWM输出表征处理器U2当前电压大小的电压信号，以改变第一分压支路02的电压；

需要说明的一点是，处理器U2的脉冲宽度调制输出端PWM输出的电压信号是一种方波信号，该方波信号的幅值可以增大第一电阻R1和第一分压支路02的公共端处的电压，即可以增大第一分压支路02的电压，由于第一分压支路02中各电阻的阻值不变，因此，第一分压支路02的输出端的电压也相应增大，其中，第一分压支路02的电压变化幅度与方波信号的幅值成正相关。

电源芯片U1的反馈端FB连接电源电路01的第二输入端；

电源芯片U1的反馈端FB通过限流电阻R0连接第一分压支路02的输出端；

当第一分压支路02的输出端的电压改变时，流过限流电阻R0的电流方向改变，进而电源电路01的输出端的电压改变。

电压调节电路对处理器U2动态电压调节的过程具体如下：

处理器U2的脉冲宽度调制输出端PWM输出的电压信号的幅值可增大第一分压支路02的电压，使得第一分压支路02的输出端的电压增大，因此通过改变电压信号的幅值可以对第一分压支路02的输出端的电压进行调节，进而可以改变限流电阻R0两端的电压差值，使限流电阻R0的电流方向改变，从而使得电源电路01的输出端的电压的因流过限流电阻R0的电流方向的变化而变化，由于电源电路02的输出端与处理器U2的供电端连接，因此，可以得出，通过改变第一分压支路02的输出端的电压可实现对处理器U2的供电电压的调节。

综上可以看出，本实用新型提供的电压调节电路在对处理器U2的供电电压进行调节时，对该处理器U2的型号没有要求，因此，本实用新型提供的电压调节电路可以适用于任何型号的处理器U2，从而解决了现有技术中的难题。

需要说明的一点是，限流电阻R0为阻值远远大于第一电阻R1的阻值的电阻。

其中，上述实施例中，第一分压支路02可以包括第二电阻R2和第三电阻R3；

第二电阻R2和第三电阻R3串联连接在处理器U2的脉冲宽度调制输出端PWM和接地端之间；

第二电阻R2和第三电阻R3的公共端作为第一分压支路02的输出端通过限流电阻R0连接电源芯片U1的反馈端FB。

因此，处理器U2的脉冲宽度调制输出端PWM输出的电压信号通过增大第一分压支路02的电压，使第一分压支路02的输出端的电压即第三电阻R3的电压增大。

具体的，假设电压信号的占空比为D，幅值为Vpp，则第三电阻R3的电压V_pwm参见公式(1)：

$V_{\mathrm{pwm}}=\frac{R_3}{R_2+R_3}\×V_{\mathrm{pp}}\×D---\left(1\right)$

需要说明的是，第二电阻R2为阻值远远小于限流电阻R0的阻值的电阻。

同样，第三电阻R3为阻值远远小于限流电阻R0的阻值的电阻。

需要说明的是，本实用新型为避免电压信号中的杂波对第三电阻R3的电压的影响，还包括：第一电容C1；

第一电容C1的正极板连接第二电阻R2和第三电阻R3的公共端，第一电容C1的负极板连接接地端。

因此，通过第一电容C1对流过第三电阻R3中电压信号中杂波的滤除，可以使获得的第三电阻R3的电压更准确。

为进一步优化上述实施例，电源电路01包括：电感L1和第二分压支路03；

电感L1的一端作为电源电路01的第一输入端连接电源芯片U1的转换端SW；

电感L1的另一端通过第二分压支路03连接接地端；

电感L1和第二分压支路03的公共端作为电源电路01的输出端Vout连接处理器U2的供电端；

第二分压支路03的输入端作为电源电路01的第二输入端连接电源芯片U1的反馈端FB。

其中，第二分压支路03可以包括：第四电阻R4和第五电阻R5；

第四电阻R4的一端连接电感L1，第四电阻R4的另一端通过第五电阻R5连接接地端；

第四电阻R4和第五电阻R5的公共端作为第二分压支路03的输入端连接电源芯片U1的反馈端FB。

因此，综上可以得出电源电路01的输出端Vout的电压V_out的电压，参见公式(2)：

$V_{\mathrm{out}}=(1+\frac{R_4}{R_5})V_{\mathrm{FB}}---\left(2\right)$

其中，电源芯片U1的反馈端FB的电压V_FB在稳定的系统中为一个固定值。

可以理解的是，为滤除电源电路01的输出端Vout的电压中的杂波，在电源电路01中还可以包括第二电容C2；

第二电容C2的正极板连接电感L1和第二分压支路03的公共端，第二电容C2的负极板连接接地端。

结合公式(1)和公式(2)得到电压调节电路对处理器U2的调压范围的过程如下：

公式中的参数为：电源芯片U1的反馈端FB的电压V_FB、第一分压支路02的输出端的电压V_pwm、电源电路01的输出端Vout的电压V_out、限流电阻R0、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。

节点VFB处可建立的方程如下：

1、当V_pwm＜V_FB时，得到公式(3)：

$\frac{V_{\mathrm{out}}-V_{\mathrm{FB}}}{R_4}=\frac{V_{\mathrm{FB}}}{R_5}+\frac{V_{\mathrm{FB}}-V_{\mathrm{pwm}}}{R_0}---\left(3\right)$

将公式(2)带入公式(3)，得到公式(4)：

$V_{\mathrm{out}}=(1+\frac{R_4}{R_5}+\frac{R_4}{R_0})V_{\mathrm{FB}}-\frac{R_4\×R_3}{R_0(R_2+R_3)}\×V_{\mathrm{pp}}\×D---\left(4\right)$

根据公式(4)可以看出，当电压信号的占空比D＝0时，电源电路01的输出端Vout的电压V_out取得最大值

2、当V_pwm＞V_FB时，得到公式(5)：

$\frac{V_{\mathrm{out}}-V_{\mathrm{FB}}}{R_4}+\frac{V_{\mathrm{pwm}}-V_{\mathrm{FB}}}{R_0}=\frac{V_{\mathrm{FB}}}{R_5}---\left(5\right)$

将公式(2)带入公式(5)，得到公式(6)：

$V_{\mathrm{out}}=(1+\frac{R_4}{R_5}+\frac{R_4}{R_0})V_{\mathrm{FB}}-\frac{R_4\×R_3}{R_0(R_2+R_3)}\×V_{\mathrm{pp}}\×D---\left(6\right)$

根据公式(6)可以看出，当电压信号的占空比D＝1时，电源电路01的输出端Vout的电压V_out取得最小值 $(1+\frac{R_4}{R_5}+\frac{R_4}{R_0})V_{\mathrm{FB}}-\frac{R_4\×R_3}{R_0(R_2+R_3)}\×V_{\mathrm{pp}}.$

综上可以得出，电压调节电路对处理器U2的调压范围为 $((1+\frac{R_4}{R_5}+\frac{R_4}{R_0})V_{\mathrm{FB}}-\frac{R_4\×R_3}{R_0(R_2+R_3)}\×V_{\mathrm{pp}},(1+\frac{R_4}{R_5}+\frac{R_4}{R_0})V_{\mathrm{FB}}).$

可以看出，处理器U2的脉冲宽度调制输出端PWM输出的电压信号，使第一分压支路02的输出端的电压即第三电阻R3的电压V_pwm改变后，可以依据电源芯片U1的反馈端FB的电压V_FB与第三电阻R3的电压V_pwm的大小(即限流电阻R0两端的电压差值)，确定限流电阻R0的电流的方向，从而得到电源电路01的输出端Vout的电压V_out取值，进而得到处理器U2的供电电压。因此，可以的得出，通过改变第一分压支路02的输出端的电压可实现对处理器U2的供电电压的调节。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电压调节电路，其特征在于，应用于处理器，包括：电源芯片、电源电路、第一电阻、第一分压支路和限流电阻；

所述电源芯片的电源端连接外界电源；

所述电源芯片的地端连接接地端；

所述电源芯片的转换端连接所述电源电路的第一输入端；

所述电源电路的输出端连接所述处理器的供电端；

所述第一电阻、所述第一分压支路串联连接在所述电源电路的输出端和接地端之间；

所述处理器的脉冲宽度调制输出端连接所述第一电阻和所述第一分压支路的公共端，所述脉冲宽度调制输出端输出表征所述处理器当前电压大小的电压信号，以改变所述第一分压支路的电压；

所述电源芯片的反馈端连接所述电源电路的第二输入端；

所述电源芯片的反馈端通过所述限流电阻连接所述第一分压支路的输出端；

当所述第一分压支路的输出端的电压改变时，流过所述限流电阻的电流的方向改变，进而所述电源电路的输出端的电压改变。

2.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述第一分压支路包括：第二电阻和第三电阻；

所述第二电阻和所述第三电阻串联连接在所述处理器的脉冲宽度调制输出端和接地端之间；

所述第二电阻和所述第三电阻的公共端作为所述第一分压支路的输出端通过所述限流电阻连接所述电源芯片的反馈端。

3.根据权利要求2所述的电压调节电路，其特征在于，还包括：第一电容器；

所述第一电容器的正极板连接所述第二电阻和所述第三电阻的公共端，所述第一电容器的负极板连接接地端。

4.根据权利要求2所述的电压调节电路，其特征在于，所述第二电阻为阻值小于所述限流电阻的阻值的电阻。

5.根据权利要求2所述的电压调节电路，其特征在于，所述第三电阻为阻值小于所述限流电阻的阻值的电阻。

6.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述电源电路包括：电感和第二分压支路；

所述电感的一端作为所述电源电路的第一输入端连接所述电源芯片的转换端；

所述电感的另一端通过所述第二分压支路连接接地端；

所述电感和所述第二分压支路的公共端作为所述电源电路的输出端连接所述处理器的供电端；

所述第二分压支路的输入端作为所述电源电路的第二输入端连接所述电源芯片的反馈端。

7.根据权利要求6所述的电压调节电路，其特征在于，所述第二分压支路包括：第四电阻和第五电阻；

所述第四电阻的一端连接所述电感，所述第四电阻的另一端通过所述第五电阻连接接地端；

所述第四电阻和所述第五电阻的公共端作为所述第二分压支路的输入端连接所述电源芯片的反馈端。

8.根据权利要求6所述的电压调节电路，其特征在于，还包括：第二电容器；

所述第二电容器的正极板连接所述电感和所述第二分压支路的公共端，所述第二电容器的负极板连接接地端。

9.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述限流电阻为阻值大于所述第一电阻的阻值的电阻。

10.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述电源芯片为直流电源芯片。