电路板及用于电路板的电源管理系统.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201210449242.X

申请日:

2012.11.09

公开号:

CN103809719A

公开日:

2014.05.21

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 1/26申请日:20121109|||公开

IPC分类号:

G06F1/26

主分类号:

G06F1/26

申请人:

辉达公司

发明人:

赵宇; 王飞; 孙翔

地址:

美国加利福尼亚州

优先权:

专利代理机构:

北京市磐华律师事务所 11336

代理人:

董巍;徐丁峰

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内容摘要

本发明公开了一种电路板及用于电路板的电源管理系统,其包括:处理器,其包括核心电压输入端;和核心电压回馈端;以及电压调节装置,其包括设定端,其上提供有固定参考电压;检测端,其连接至核心电压回馈端,以检测来自核心电压回馈端的回馈核心电压;和核心电压输出端,其连接至核心电压输入端,以向其提供核心电压,其中,电压调节装置根据回馈核心电压调节核心电压,以使回馈核心电压等于固定参考电压,其中,处理器在核心电压输入端与核心电压回馈端之间提供偏置电压,使得偏置电压等于处理器所需要的核心电压与固定参考电压之差。该电源管理系统将进行电压调节的部分移至处理器中,从而降低了电路板的复杂度。

权利要求书

1.一种用于电路板的电源管理系统,包括:
处理器,其包括
核心电压输入端;和
核心电压回馈端;以及
电压调节装置,其包括
设定端,其上提供有固定参考电压;
检测端,其连接至所述核心电压回馈端,以检测来自所述核心电
压回馈端的回馈核心电压;和
核心电压输出端,其连接至所述核心电压输入端,以向其提供核
心电压,
其中,所述电压调节装置根据所述回馈核心电压调节所述核心电
压,以使所述回馈核心电压等于所述固定参考电压,
其中,所述处理器在所述核心电压输入端与所述核心电压回馈端之间
提供偏置电压,使得所述偏置电压等于所述处理器所需要的核心电压与所
述固定参考电压之差。
2.如权利要求1所述的电源管理系统,其特征在于,所述处理器包
括电压偏置电路,其中
所述电压偏置电路的两个偏置电压输出端分别连接至所述核心电压
输入端和所述核心电压回馈端,以在其之间提供所述偏置电压。
3.如权利要求1所述的电源管理系统,其特征在于,所述电压调节
装置中设有参考电压电源,所述参考电压电源的输出端提供所述固定参考
电压至所述设定端。
4.如权利要求1所述的电源管理系统,其特征在于,所述电压调节
装置包括:
控制部,所述设定端和所述检测端分别连接至所述控制部,所述控制
部根据所述固定参考电压和所述回馈核心电压输出多路脉宽调制信号;以

多相电源产生电路,其与所述控制部连接,其中
所述多相电源产生电路包括并联的多相降压式变换电路,每相所
述降压式变换电路接收一路所述脉宽调制信号;并且
所述并联的多相所述降压式变换电路的公共输出端形成所述核
心电压输出端。
5.如权利要求4所述的电源管理系统,其特征在于,所述核心电压
输出端与地电位之间设有输出电容。
6.如权利要求1所述的电源管理系统,其特征在于,所述处理器为
图形处理器、CPU或数字信号处理器。
7.如权利要求1所述的电源管理系统,其特征在于,所述处理器确
定所述处理器的负载,并根据所述负载确定所述处理器的所述所需要的核
心电压。
8.如权利要求1所述的电源管理系统,其特征在于,
所述核心电压输入端与所述核心电压输出端通过铜线连接;并且
所述核心电压回馈端与所述检测端通过铜线连接。
9.如权利要求1所述的电源管理系统,其特征在于,所述电压调节
装置在所述回馈核心电压低于所述固定参考电压时,增大所述核心电压,
并在所述回馈核心电压高于所述固定参考电压时,减小所述核心电压。
10.一种电路板,包括电源管理系统,所述电源管理系统包括:
处理器,其包括
核心电压输入端;和
核心电压回馈端;以及
电压调节装置,其包括
设定端,其上提供有固定参考电压;
检测端,其连接至所述核心电压回馈端,以检测来自所述核心电
压回馈端的回馈核心电压;和
核心电压输出端,其连接至所述核心电压输入端,以向其提供核
心电压,
其中,所述电压调节装置根据所述回馈核心电压调节所述核心电
压,以使所述回馈核心电压等于所述固定参考电压,
其中,所述处理器在所述核心电压输入端与所述核心电压回馈端之间
提供偏置电压,使得所述偏置电压等于所述处理器所需要的核心电压与所
述固定参考电压之差。
11.如权利要求10所述的电路板,其特征在于,所述处理器包括电压
偏置电路,其中
所述电压偏置电路的两个偏置电压输出端分别连接至所述核心电压
输入端和所述核心电压回馈端,以在其之间提供所述偏置电压。
12.如权利要求10所述的电路板,其特征在于,所述电压调节装置
中设有参考电压电源,所述参考电压电源的输出端提供所述固定参考电压
至所述设定端。
13.如权利要求10所述的电路板,其特征在于,所述电压调节装置
包括:
控制部,所述设定端和所述检测端分别连接至所述控制部,所述控制
部根据所述固定参考电压和所述回馈核心电压输出多路脉宽调制信号;以

多相电源产生电路,其与所述控制部连接,其中
所述多相电源产生电路包括并联的多相降压式变换电路,每相所
述降压式变换电路接收一路所述脉宽调制信号;并且
所述并联的多相所述降压式变换电路的公共输出端形成所述核
心电压输出端。
14.如权利要求13所述的电路板,其特征在于,所述核心电压输出
端与地电位之间设有输出电容。
15.如权利要求10所述的电路板,其特征在于,所述处理器为图形
处理器、CPU或数字信号处理器。
16.如权利要求10所述的电源管理系统,其特征在于,所述处理器
确定所述处理器的负载,并根据所述负载确定所述处理器的所述所需要的
核心电压。
17.如权利要求10所述的电路板,其特征在于,
所述核心电压输入端与所述核心电压输出端通过铜线连接;并且
所述核心电压回馈端与所述检测端通过铜线连接。
18.如权利要求10所述的电路板,其特征在于,所述电压调节装置
在所述回馈核心电压高于所述固定参考电压时,减小所述核心电压,并在
所述回馈核心电压低于所述固定参考电压时,增大所述核心电压。
19.如权利要求10所述的电路板,其特征在于,所述电路板为图形
卡。

说明书

电路板及用于电路板的电源管理系统

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域,尤其涉及一种电路板及用于电路板的
电源管理系统。

背景技术

在例如微机的电子设备的电路板中,经常会采用动态电压频率调整
(DVFS)技术以改善系统性能,减小系统功率消耗。具体地,电路板中的
处理器(例如图形卡中的GPU)根据当前的负载预测下一时间段系统需要
的性能,从而确定需要的频率,并根据新的频率计算新的电压,通知电压
调节装置,通过电压调节装置提供所需要的新的电压至处理器。处理器自
身就能实现频率调节,而电压调节则需要通过处理器向电压调节装置提供
与所需要的核心电压相关的信号,而电压调节装置根据该信号提供核心电
压至处理器而实现。

具体地,以GPU为例,如图1所示,GPU1’与电压调节装置2’通过并
行总线或串行总线连接,通过总线连接实现向电压调节装置2’输出与所需
要的核心电压相关的信号,电压调节装置中的参考电压设定模块26’接收
该信号,将其转换为GPU所需要的核心电压Vn,并输出给电压调节装置
中的控制部24’。控制部的设定端接收上述所需要的核心电压Vn,同时控
制部的检测端接收GPU的核心电压Vc以形成闭环控制。该控制部根据所
需要的核心电压Vn和检测端接收的核心电压Vc调节输出电压Vcc,直到
核心电压Vc等于所需要的核心电压Vn。

由于处理器与电压调节装置之间需要有串行或并行总线连接,增加了
电路板的复杂度。同时,总线通信的方式增大了对处理器的核心电压的闭
环调节的时间,影响系统的瞬变性能的改善。

因此,需要提供一种电路板及用于电路板的电源管理系统,以解决上
述问题。

发明内容

为解决上述技术问题,根据本发明的一个方面,提供了一种用于电路
板的电源管理系统,其包括:处理器,其包括核心电压输入端;和核心电
压回馈端;以及电压调节装置,其包括设定端,其上提供有固定参考电压;
检测端,其连接至核心电压回馈端,以检测来自核心电压回馈端的回馈核
心电压;和核心电压输出端,其连接至核心电压输入端,以向其提供核心
电压,其中,电压调节装置根据回馈核心电压调节核心电压,以使回馈核
心电压等于固定参考电压,其中,处理器在核心电压输入端与核心电压回
馈端之间提供偏置电压,使得偏置电压等于处理器所需要的核心电压与固
定参考电压之差。

进一步地,处理器包括电压偏置电路,其中电压偏置电路的两个偏置
电压输出端分别连接至核心电压输入端和核心电压回馈端,以在其之间提
供偏置电压。

进一步地,电压调节装置中设有参考电压电源,参考电压电源的输出
端提供固定参考电压至设定端。

进一步地,电压调节装置包括:控制部,设定端和检测端分别连接至
控制部,控制部根据固定参考电压和回馈核心电压输出多路脉宽调制信号;
以及多相电源产生电路,其与控制部连接,其中多相电源产生电路包括并
联的多相降压式变换电路,每相降压式变换电路接收一路脉宽调制信号;
并且并联的多相降压式变换电路的公共输出端形成核心电压输出端。

进一步地,核心电压输出端与地电位之间设有输出电容。

进一步地,处理器为图形处理器、CPU或数字信号处理器。

进一步地,处理器确定处理器的负载,并根据负载确定处理器的所需
要的核心电压。

进一步地,核心电压输入端与核心电压输出端通过铜线连接;并且核
心电压回馈端与检测端通过铜线连接。

进一步地,电压调节装置在回馈核心电压低于固定参考电压时,增大
核心电压,并在回馈核心电压高于固定参考电压时,减小核心电压。

根据本发明的另一个方面,提供了一种电路板,包括电源管理系统,
述电源管理系统包括:处理器,其包括核心电压输入端;和核心电压回馈
端;以及电压调节装置,其包括设定端,其上提供有固定参考电压;检测
端,其连接至核心电压回馈端,以检测来自核心电压回馈端的回馈核心电
压;和核心电压输出端,其连接至核心电压输入端,以向其提供核心电压,
其中,电压调节装置根据回馈核心电压调节核心电压,以使回馈核心电压
等于固定参考电压,其中,处理器在核心电压输入端与核心电压回馈端之
间提供偏置电压,使得偏置电压等于处理器所需要的核心电压与固定参考
电压之差。

进一步地,处理器包括电压偏置电路,其中电压偏置电路的两个偏置
电压输出端分别连接至核心电压输入端和核心电压回馈端,以在其之间提
供偏置电压。

进一步地,电压调节装置中设有参考电压电源,参考电压电源的输出
端提供固定参考电压至设定端。

进一步地,电压调节装置包括:控制部,设定端和检测端分别连接至
控制部,控制部根据固定参考电压和回馈核心电压输出多路脉宽调制信号;
以及多相电源产生电路,其与控制部连接,其中多相电源产生电路包括并
联的多相降压式变换电路,每相降压式变换电路接收一路脉宽调制信号;
并且并联的多相降压式变换电路的公共输出端形成核心电压输出端。

进一步地,核心电压输出端与地电位之间设有输出电容。

进一步地,处理器为图形处理器、CPU或数字信号处理器。

进一步地,处理器确定处理器的负载,并根据负载确定处理器的所需
要的核心电压。

进一步地,核心电压输入端与核心电压输出端通过铜线连接;并且核
心电压回馈端与检测端通过铜线连接。

进一步地,电压调节装置在回馈核心电压高于固定参考电压时,减小
核心电压,并在回馈核心电压低于固定参考电压时,增大核心电压。

进一步地,电路板为图形卡。

本发明具有以下技术效果:

本发明的用于电路板的电源管理系统中,在电压调节装置的设定端上
提供固定参考电压而非所需要的核心电压;同时处理器中设置有核心电压
输入端和核心电压回馈端,该核心电压回馈端连接至电压调节装置的检测
端。处理器在核心电压输入端与核心电压回馈端之间提供偏置电压,使得
偏置电压等于处理器所需要的核心电压与固定参考电压之差。同时,电压
调节装置一直以固定参考电压为目标值且以核心电压回馈端的回馈核心电
压为检测值而调节其核心电压输出端的输出电压,从而调节向处理器的核
心电压输入端处的核心电压。

这样,当需要的核心电压等于固定参考电压时,将偏置电压调为0V,
电压调节装置调节输出电压(从而调节处理器的核心电压输入端的核心电
压),直至检测到的回馈核心电压等于固定参考电压。当需要升高核心电压
时,处理器调节偏置电压,使偏置电压等于处理器所需要的核心电压与固
定参考电压之差,则回馈核心电压降低(降低量为所需要的核心电压与固
定参考电压之差),这时,电压调节装置则会由于回馈核心电压的降低而升
高输出电压,从而使核心电压升高,直到回馈核心电压的升高量为所需要
的核心电压与固定参考电压之差(此时核心电压的升高量也为所需要的核
心电压与固定参考电压之差),从而核心电压达到所需要的核心电压的值。
同样道理,当需要降低核心电压时,通过上述方法调节偏置电压,也能够
实现核心电压达到所需要的核心电压的值。

可以理解,通过在电压调节装置中的设定端提供固定参考电压而非所
需要的核心电压,并根据所需要的核心电压而在处理器中提供偏置电压以
促使电压调节装置输出的核心电压发生改变,本发明的电源管理系统将进
行电压调节的部分从电压调节装置中移至处理器中,从而避免了对处理器
与电压调节装置之间的通信总线的要求,降低了电路板的复杂度。同时,
由于处理器和电压调节装置之间无须总线通信,大大降低了对处理器的核
心电压的闭环调节的时间,改善了系统的瞬变性能。

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方
式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要
求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要
求保护的技术方案的保护范围。

以下结合附图,详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中
示出了本发明的实施例及其描述,用来解释本发明的原理。在附图中,

图1是现有技术中的用于电路板的电源管理系统的连接关系示意图;
以及

图2是根据本发明的实施例的用于电路板的电源管理系统的连接关系
示意图。

具体实施方式

现在,将更为详细地描述本发明的优选实施方式,其示例在附图中示
出。本领域普通技术人员应认识到,下面的描述仅仅是示例性的而并非意
图进行任何方式的限定。

为了彻底了解本发明,将在下列的描述中提出详细的结构和连接关系。
显然,本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本
发明的较佳实施例详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本发明还可
以具有其他实施方式。

如图2所示,根据本发明的实施例的用于电路板的电源管理系统包括
处理器1和电压调节装置2。该处理器1包括核心电压输入端11和核心电
压回馈端12。该电压调节装置2包括设定端21、检测端22和核心电压输
出端23。在设定端21上提供有固定参考电压Vf;检测端22连接至核心电
压回馈端12,以检测来自核心电压回馈端12的回馈核心电压Vs;核心电
压输出端23连接至处理器1的核心电压输入端11,以向其提供核心电压
Vc(该核心电压输出端23处的输出电压Vcc与处理器1的核心电压输入
端11处接收的核心电压Vc由于连接线的电阻等因素影响而略有不同)。
其中,电压调节装置2根据回馈核心电压Vs调节输出电压Vcc,从而调节
核心电压Vc,以使回馈核心电压Vs等于固定参考电压Vf,也就是,电压
调节装置2调节输出电压Vcc的值,从而调节核心电压Vc的值,直到回
馈核心电压Vs等于固定参考电压Vf时停止输出电压Vcc及核心电压Vc
的改变。电压调节装置2在回馈核心电压Vs低于固定参考电压Vf时,增
大核心电压Vc,并在回馈核心电压Vs高于固定参考电压Vf时,减小核
心电压Vc。处理器1在核心电压输入端11与核心电压回馈端12之间提供
偏置电压Vo,使得该偏置电压Vo等于处理器1所需要的核心电压Vn与
固定参考电压Vf之差。可以理解,回馈核心电压Vs=Vc-Vo。

在本实施例的用于电路板的电源管理系统中,在电压调节装置2的设
定端21上提供固定参考电压Vf而非所需要的核心电压,同时处理器1在
核心电压输入端11与核心电压回馈端12之间提供偏置电压Vo,使得偏置
电压Vo等于处理器11所需要的核心电压Vn与固定参考电压Vf之差。同
时,电压调节装置2一直以固定参考电压Vf为目标值且以核心电压回馈端
12的回馈核心电压Vs为检测值而调节其核心电压输出端23的输出电压
Vcc,从而调节处理器1的核心电压输入端11处的核心电压Vc。

这样,当需要的核心电压Vn等于固定参考电压Vf时,将偏置电压
Vo调为0V(此时Vs=Vc,所以电压调节装置2的检测端22接收到的电压
为核心电压Vc),电压调节装置2调节输出电压Vcc(从而调节核心电压
Vc),直至检测到的回馈核心电压Vs等于固定参考电压Vf(Vs=Vf)。当
需要升高核心电压Vc时,处理器1调节偏置电压Vo,使偏置电压Vo等
于处理器1所需要的核心电压Vn与固定参考电压Vf之差(使Vo=Vn-Vf),
从而回馈核心电压Vs降低(降低量为所需要的核心电压Vn与固定参考电
压Vf之差Vn-Vf)),这时,电压调节装置2则会由于回馈核心电压Vf的
降低而升高输出电压Vcc,从而使核心电压Vc升高,直到回馈核心电压
Vs的升高量为Vn-Vf(此时核心电压Vc的升高量也为Vn-Vf),从而核心
电压Vc达到所需要的核心电压Vn的值。同样道理,当需要降低核心电压
Vc时,通过上述方法调节偏置电压Vo,也能够实现核心电压Vc达到所需
要的核心电压Vn的值。

可以理解,通过在电压调节装置2中的设定端21提供固定参考电压
Vf而非所需要的核心电压Vn,并根据所需要的核心电压Vn而在处理器1
中提供偏置电压Vo以促使电压调节装置2的输出电压Vcc发生改变,从
而改变核心电压Vcc,本发明的电源管理系统将进行电压调节的部分从电
压调节装置2中移至处理器1中,从而避免了对处理器1与电压调节装置
2之间的通信总线的要求,降低了电路板的复杂度。同时,由于处理器1
和电压调节装置2之间无须总线通信,大大降低了对处理器1的核心电压
的闭环调节的时间,改善了系统的瞬变性能。

该偏置电压Vo可以通过各种适合的方式施加,优选地,本实施例中,
处理器1包括电压偏置电路13,该电压偏置电路13的两个偏置电压输出
端分别连接至核心电压输入端11和核心电压回馈端12,以在其之间提供
偏置电压Vo。处理器1通过控制偏置电路13的输出电压即可调节偏置电
压Vo。

可以通过外部电源向电压调节装置2的设定端21提供固定参考电压
Vf。优选地,本实施例中,在电压调节装置2中设有参考电压电源26,该
参考电压电源26的输出端提供固定参考电压Vf至设定端21。

电压调节装置2可以采取任何能够实现上述输出电压的功能的结构。
优选地,本实施例中,如图2所示,电压调节装置2包括控制部24和多相
电源产生电路25。其中,上述设定端21和检测端22分别连接至控制部24,
该控制部24根据来自设定端21的固定参考电压Vf和来自检测端22的回
馈核心电压Vs而输出对应于输出电压Vcc的多路脉宽调制信号。该多相
电源产生电路25与控制部24连接,其中多相电源产生电路包括并联的多
相降压式变换电路,每相降压式变换电路接收一路上述脉宽调制信号。并
且并联的多相降压式变换电路的公共输出端形成上述核心电压输出端23,
以输出上述输出电压Vcc。电压调节装置2的此结构简单且输出电压稳定。

更优选地,在该核心电压输出端23与地电位之间设有输出电容C,以
对输出电压Vcc进行滤波,以使输出电压Vcc更精确。

本发明中提到的处理器1为图形处理器,在实践中,处理器1也可以
为CPU或数字信号处理器等任何其他形式的适合的处理器。并且,处理器
1确定处理器1的负载,并根据负载确定处理器1的所需要的核心电压Vn。

另外,核心电压输入端11与核心电压输出端23之间、核心电压回馈
端12与检测端22可以以任何合适的连接方式连接,优选地,核心电压输
入端11与核心电压输出端23通过铜线连接;并且核心电压回馈端12与检
测端22通过铜线连接。

本发明还提供了一种电路板,该电路板可以包括上文所述的任何一种
电源管理系统,该电源管理系统中各个部件的性质、特点及其之间的连接
关系见上文所述,在此不再赘述。

该电路板的电源管理系统将进行电压调节的部分从电压调节装置2中
移至处理器1中,从而避免了对处理器1与电压调节装置2之间的通信总
线的要求,降低了电路板的复杂度。同时,由于处理器1和电压调节装置
2之间无须总线通信,大大降低了对处理器1的核心电压的闭环调节的时
间,改善了系统的瞬变性能。

该电路板可以为包含上述电源管理系统的任何功能、类型的电路板,
优选地,本实施例中,该电路板为图形卡。

本发明已经通过上述实施例进行了说明,但应当理解的是,上述实施例
只是用于举例和说明的目的,而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围
内。此外本领域技术人员可以理解的是,本发明并不局限于上述实施例,根
据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改,这些变型和修改均落在本
发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等
效范围所界定。

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电路板及用于电路板的电源管理系统.pdf_第3页
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1、(10)申请公布号 CN 103809719 A (43)申请公布日 2014.05.21 CN 103809719 A (21)申请号 201210449242.X (22)申请日 2012.11.09 G06F 1/26(2006.01) (71)申请人 辉达公司 地址 美国加利福尼亚州 (72)发明人 赵宇 王飞 孙翔 (74)专利代理机构 北京市磐华律师事务所 11336 代理人 董巍 徐丁峰 (54) 发明名称 电路板及用于电路板的电源管理系统 (57) 摘要 本发明公开了一种电路板及用于电路板的电 源管理系统, 其包括 : 处理器, 其包括核心电压输 入端 ; 和核心电压回馈端 ;。

2、 以及电压调节装置, 其 包括设定端, 其上提供有固定参考电压 ; 检测端, 其连接至核心电压回馈端, 以检测来自核心电压 回馈端的回馈核心电压 ; 和核心电压输出端, 其 连接至核心电压输入端, 以向其提供核心电压, 其 中, 电压调节装置根据回馈核心电压调节核心电 压, 以使回馈核心电压等于固定参考电压, 其中, 处理器在核心电压输入端与核心电压回馈端之间 提供偏置电压, 使得偏置电压等于处理器所需要 的核心电压与固定参考电压之差。该电源管理系 统将进行电压调节的部分移至处理器中, 从而降 低了电路板的复杂度。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 1 页 (1。

3、9)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103809719 A CN 103809719 A 1/2 页 2 1. 一种用于电路板的电源管理系统, 包括 : 处理器, 其包括 核心电压输入端 ; 和 核心电压回馈端 ; 以及 电压调节装置, 其包括 设定端, 其上提供有固定参考电压 ; 检测端, 其连接至所述核心电压回馈端, 以检测来自所述核心电压回馈端的回馈核心 电压 ; 和 核心电压输出端, 其连接至所述核心电压输入端, 以向其提供核心电压, 其中, 所述电压调节装置根据所述回馈核心电压调节所述核心电压, 以使。

4、所述回馈核 心电压等于所述固定参考电压, 其中, 所述处理器在所述核心电压输入端与所述核心电压回馈端之间提供偏置电压, 使得所述偏置电压等于所述处理器所需要的核心电压与所述固定参考电压之差。 2. 如权利要求 1 所述的电源管理系统, 其特征在于, 所述处理器包括电压偏置电路, 其 中 所述电压偏置电路的两个偏置电压输出端分别连接至所述核心电压输入端和所述核 心电压回馈端, 以在其之间提供所述偏置电压。 3. 如权利要求 1 所述的电源管理系统, 其特征在于, 所述电压调节装置中设有参考电 压电源, 所述参考电压电源的输出端提供所述固定参考电压至所述设定端。 4. 如权利要求 1 所述的电源管。

5、理系统, 其特征在于, 所述电压调节装置包括 : 控制部, 所述设定端和所述检测端分别连接至所述控制部, 所述控制部根据所述固定 参考电压和所述回馈核心电压输出多路脉宽调制信号 ; 以及 多相电源产生电路, 其与所述控制部连接, 其中 所述多相电源产生电路包括并联的多相降压式变换电路, 每相所述降压式变换电路接 收一路所述脉宽调制信号 ; 并且 所述并联的多相所述降压式变换电路的公共输出端形成所述核心电压输出端。 5. 如权利要求 4 所述的电源管理系统, 其特征在于, 所述核心电压输出端与地电位之 间设有输出电容。 6. 如权利要求 1 所述的电源管理系统, 其特征在于, 所述处理器为图形处。

6、理器、 CPU 或 数字信号处理器。 7. 如权利要求 1 所述的电源管理系统, 其特征在于, 所述处理器确定所述处理器的负 载, 并根据所述负载确定所述处理器的所述所需要的核心电压。 8. 如权利要求 1 所述的电源管理系统, 其特征在于, 所述核心电压输入端与所述核心电压输出端通过铜线连接 ; 并且 所述核心电压回馈端与所述检测端通过铜线连接。 9. 如权利要求 1 所述的电源管理系统, 其特征在于, 所述电压调节装置在所述回馈核 心电压低于所述固定参考电压时, 增大所述核心电压, 并在所述回馈核心电压高于所述固 定参考电压时, 减小所述核心电压。 10. 一种电路板, 包括电源管理系统,。

7、 所述电源管理系统包括 : 权 利 要 求 书 CN 103809719 A 2 2/2 页 3 处理器, 其包括 核心电压输入端 ; 和 核心电压回馈端 ; 以及 电压调节装置, 其包括 设定端, 其上提供有固定参考电压 ; 检测端, 其连接至所述核心电压回馈端, 以检测来自所述核心电压回馈端的回馈核心 电压 ; 和 核心电压输出端, 其连接至所述核心电压输入端, 以向其提供核心电压, 其中, 所述电压调节装置根据所述回馈核心电压调节所述核心电压, 以使所述回馈核 心电压等于所述固定参考电压, 其中, 所述处理器在所述核心电压输入端与所述核心电压回馈端之间提供偏置电压, 使得所述偏置电压等于。

8、所述处理器所需要的核心电压与所述固定参考电压之差。 11. 如权利要求 10 所述的电路板, 其特征在于, 所述处理器包括电压偏置电路, 其中 所述电压偏置电路的两个偏置电压输出端分别连接至所述核心电压输入端和所述核 心电压回馈端, 以在其之间提供所述偏置电压。 12. 如权利要求 10 所述的电路板, 其特征在于, 所述电压调节装置中设有参考电压电 源, 所述参考电压电源的输出端提供所述固定参考电压至所述设定端。 13. 如权利要求 10 所述的电路板, 其特征在于, 所述电压调节装置包括 : 控制部, 所述设定端和所述检测端分别连接至所述控制部, 所述控制部根据所述固定 参考电压和所述回馈。

9、核心电压输出多路脉宽调制信号 ; 以及 多相电源产生电路, 其与所述控制部连接, 其中 所述多相电源产生电路包括并联的多相降压式变换电路, 每相所述降压式变换电路接 收一路所述脉宽调制信号 ; 并且 所述并联的多相所述降压式变换电路的公共输出端形成所述核心电压输出端。 14. 如权利要求 13 所述的电路板, 其特征在于, 所述核心电压输出端与地电位之间设 有输出电容。 15. 如权利要求 10 所述的电路板, 其特征在于, 所述处理器为图形处理器、 CPU 或数字 信号处理器。 16. 如权利要求 10 所述的电源管理系统, 其特征在于, 所述处理器确定所述处理器的 负载, 并根据所述负载确。

10、定所述处理器的所述所需要的核心电压。 17. 如权利要求 10 所述的电路板, 其特征在于, 所述核心电压输入端与所述核心电压输出端通过铜线连接 ; 并且 所述核心电压回馈端与所述检测端通过铜线连接。 18. 如权利要求 10 所述的电路板, 其特征在于, 所述电压调节装置在所述回馈核心电 压高于所述固定参考电压时, 减小所述核心电压, 并在所述回馈核心电压低于所述固定参 考电压时, 增大所述核心电压。 19. 如权利要求 10 所述的电路板, 其特征在于, 所述电路板为图形卡。 权 利 要 求 书 CN 103809719 A 3 1/5 页 4 电路板及用于电路板的电源管理系统 技术领域 。

11、0001 本发明涉及电子设备技术领域, 尤其涉及一种电路板及用于电路板的电源管理系 统。 背景技术 0002 在例如微机的电子设备的电路板中, 经常会采用动态电压频率调整 (DVFS) 技术以 改善系统性能, 减小系统功率消耗。具体地, 电路板中的处理器 (例如图形卡中的 GPU) 根据 当前的负载预测下一时间段系统需要的性能, 从而确定需要的频率, 并根据新的频率计算 新的电压, 通知电压调节装置, 通过电压调节装置提供所需要的新的电压至处理器。 处理器 自身就能实现频率调节, 而电压调节则需要通过处理器向电压调节装置提供与所需要的核 心电压相关的信号, 而电压调节装置根据该信号提供核心电压。

12、至处理器而实现。 0003 具体地, 以 GPU 为例, 如图 1 所示, GPU1 与电压调节装置 2 通过并行总线或串行 总线连接, 通过总线连接实现向电压调节装置 2 输出与所需要的核心电压相关的信号, 电 压调节装置中的参考电压设定模块26 接收该信号, 将其转换为GPU所需要的核心电压Vn, 并输出给电压调节装置中的控制部 24 。控制部的设定端接收上述所需要的核心电压 Vn, 同时控制部的检测端接收 GPU 的核心电压 Vc 以形成闭环控制。该控制部根据所需要的核 心电压 Vn 和检测端接收的核心电压 Vc 调节输出电压 Vcc, 直到核心电压 Vc 等于所需要的 核心电压 Vn。。

13、 0004 由于处理器与电压调节装置之间需要有串行或并行总线连接, 增加了电路板的复 杂度。 同时, 总线通信的方式增大了对处理器的核心电压的闭环调节的时间, 影响系统的瞬 变性能的改善。 0005 因此, 需要提供一种电路板及用于电路板的电源管理系统, 以解决上述问题。 发明内容 0006 为解决上述技术问题, 根据本发明的一个方面, 提供了一种用于电路板的电源管 理系统, 其包括 : 处理器, 其包括核心电压输入端 ; 和核心电压回馈端 ; 以及电压调节装置, 其包括设定端, 其上提供有固定参考电压 ; 检测端, 其连接至核心电压回馈端, 以检测来自 核心电压回馈端的回馈核心电压 ; 和核。

14、心电压输出端, 其连接至核心电压输入端, 以向其提 供核心电压, 其中, 电压调节装置根据回馈核心电压调节核心电压, 以使回馈核心电压等于 固定参考电压, 其中, 处理器在核心电压输入端与核心电压回馈端之间提供偏置电压, 使得 偏置电压等于处理器所需要的核心电压与固定参考电压之差。 0007 进一步地, 处理器包括电压偏置电路, 其中电压偏置电路的两个偏置电压输出端 分别连接至核心电压输入端和核心电压回馈端, 以在其之间提供偏置电压。 0008 进一步地, 电压调节装置中设有参考电压电源, 参考电压电源的输出端提供固定 参考电压至设定端。 0009 进一步地, 电压调节装置包括 : 控制部, 。

15、设定端和检测端分别连接至控制部, 控制 说 明 书 CN 103809719 A 4 2/5 页 5 部根据固定参考电压和回馈核心电压输出多路脉宽调制信号 ; 以及多相电源产生电路, 其 与控制部连接, 其中多相电源产生电路包括并联的多相降压式变换电路, 每相降压式变换 电路接收一路脉宽调制信号 ; 并且并联的多相降压式变换电路的公共输出端形成核心电压 输出端。 0010 进一步地, 核心电压输出端与地电位之间设有输出电容。 0011 进一步地, 处理器为图形处理器、 CPU 或数字信号处理器。 0012 进一步地, 处理器确定处理器的负载, 并根据负载确定处理器的所需要的核心电 压。 001。

16、3 进一步地, 核心电压输入端与核心电压输出端通过铜线连接 ; 并且核心电压回馈 端与检测端通过铜线连接。 0014 进一步地, 电压调节装置在回馈核心电压低于固定参考电压时, 增大核心电压, 并 在回馈核心电压高于固定参考电压时, 减小核心电压。 0015 根据本发明的另一个方面, 提供了一种电路板, 包括电源管理系统, 述电源管理系 统包括 : 处理器, 其包括核心电压输入端 ; 和核心电压回馈端 ; 以及电压调节装置, 其包括 设定端, 其上提供有固定参考电压 ; 检测端, 其连接至核心电压回馈端, 以检测来自核心电 压回馈端的回馈核心电压 ; 和核心电压输出端, 其连接至核心电压输入端。

17、, 以向其提供核心 电压, 其中, 电压调节装置根据回馈核心电压调节核心电压, 以使回馈核心电压等于固定参 考电压, 其中, 处理器在核心电压输入端与核心电压回馈端之间提供偏置电压, 使得偏置电 压等于处理器所需要的核心电压与固定参考电压之差。 0016 进一步地, 处理器包括电压偏置电路, 其中电压偏置电路的两个偏置电压输出端 分别连接至核心电压输入端和核心电压回馈端, 以在其之间提供偏置电压。 0017 进一步地, 电压调节装置中设有参考电压电源, 参考电压电源的输出端提供固定 参考电压至设定端。 0018 进一步地, 电压调节装置包括 : 控制部, 设定端和检测端分别连接至控制部, 控制。

18、 部根据固定参考电压和回馈核心电压输出多路脉宽调制信号 ; 以及多相电源产生电路, 其 与控制部连接, 其中多相电源产生电路包括并联的多相降压式变换电路, 每相降压式变换 电路接收一路脉宽调制信号 ; 并且并联的多相降压式变换电路的公共输出端形成核心电压 输出端。 0019 进一步地, 核心电压输出端与地电位之间设有输出电容。 0020 进一步地, 处理器为图形处理器、 CPU 或数字信号处理器。 0021 进一步地, 处理器确定处理器的负载, 并根据负载确定处理器的所需要的核心电 压。 0022 进一步地, 核心电压输入端与核心电压输出端通过铜线连接 ; 并且核心电压回馈 端与检测端通过铜线。

19、连接。 0023 进一步地, 电压调节装置在回馈核心电压高于固定参考电压时, 减小核心电压, 并 在回馈核心电压低于固定参考电压时, 增大核心电压。 0024 进一步地, 电路板为图形卡。 0025 本发明具有以下技术效果 : 0026 本发明的用于电路板的电源管理系统中, 在电压调节装置的设定端上提供固定参 说 明 书 CN 103809719 A 5 3/5 页 6 考电压而非所需要的核心电压 ; 同时处理器中设置有核心电压输入端和核心电压回馈端, 该核心电压回馈端连接至电压调节装置的检测端。处理器在核心电压输入端与核心电压 回馈端之间提供偏置电压, 使得偏置电压等于处理器所需要的核心电压。

20、与固定参考电压之 差。同时, 电压调节装置一直以固定参考电压为目标值且以核心电压回馈端的回馈核心电 压为检测值而调节其核心电压输出端的输出电压, 从而调节向处理器的核心电压输入端处 的核心电压。 0027 这样, 当需要的核心电压等于固定参考电压时, 将偏置电压调为 0V, 电压调节装置 调节输出电压 (从而调节处理器的核心电压输入端的核心电压) , 直至检测到的回馈核心电 压等于固定参考电压。 当需要升高核心电压时, 处理器调节偏置电压, 使偏置电压等于处理 器所需要的核心电压与固定参考电压之差, 则回馈核心电压降低 (降低量为所需要的核心 电压与固定参考电压之差) , 这时, 电压调节装置。

21、则会由于回馈核心电压的降低而升高输出 电压, 从而使核心电压升高, 直到回馈核心电压的升高量为所需要的核心电压与固定参考 电压之差 (此时核心电压的升高量也为所需要的核心电压与固定参考电压之差) , 从而核心 电压达到所需要的核心电压的值。 同样道理, 当需要降低核心电压时, 通过上述方法调节偏 置电压, 也能够实现核心电压达到所需要的核心电压的值。 0028 可以理解, 通过在电压调节装置中的设定端提供固定参考电压而非所需要的核心 电压, 并根据所需要的核心电压而在处理器中提供偏置电压以促使电压调节装置输出的核 心电压发生改变, 本发明的电源管理系统将进行电压调节的部分从电压调节装置中移至处。

22、 理器中, 从而避免了对处理器与电压调节装置之间的通信总线的要求, 降低了电路板的复 杂度。 同时, 由于处理器和电压调节装置之间无须总线通信, 大大降低了对处理器的核心电 压的闭环调节的时间, 改善了系统的瞬变性能。 0029 在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念, 这将在具体实施方式部分中进 一步详细说明。 本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特 征和必要技术特征, 更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。 0030 以下结合附图, 详细说明本发明的优点和特征。 附图说明 0031 本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。 附图中示出。

23、了本发 明的实施例及其描述, 用来解释本发明的原理。在附图中, 0032 图 1 是现有技术中的用于电路板的电源管理系统的连接关系示意图 ; 以及 0033 图 2 是根据本发明的实施例的用于电路板的电源管理系统的连接关系示意图。 具体实施方式 0034 现在, 将更为详细地描述本发明的优选实施方式, 其示例在附图中示出。 本领域普 通技术人员应认识到, 下面的描述仅仅是示例性的而并非意图进行任何方式的限定。 0035 为了彻底了解本发明, 将在下列的描述中提出详细的结构和连接关系。 显然, 本发 明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。 本发明的较佳实施例详细描述 如下, 然而除。

24、了这些详细描述外, 本发明还可以具有其他实施方式。 0036 如图 2 所示, 根据本发明的实施例的用于电路板的电源管理系统包括处理器 1 和 说 明 书 CN 103809719 A 6 4/5 页 7 电压调节装置 2。该处理器 1 包括核心电压输入端 11 和核心电压回馈端 12。该电压调节 装置 2 包括设定端 21、 检测端 22 和核心电压输出端 23。在设定端 21 上提供有固定参考电 压 Vf ; 检测端 22 连接至核心电压回馈端 12, 以检测来自核心电压回馈端 12 的回馈核心电 压 Vs ; 核心电压输出端 23 连接至处理器 1 的核心电压输入端 11, 以向其提供核。

25、心电压 Vc (该核心电压输出端 23 处的输出电压 Vcc 与处理器 1 的核心电压输入端 11 处接收的核心 电压 Vc 由于连接线的电阻等因素影响而略有不同) 。其中, 电压调节装置 2 根据回馈核心 电压 Vs 调节输出电压 Vcc, 从而调节核心电压 Vc, 以使回馈核心电压 Vs 等于固定参考电压 Vf, 也就是, 电压调节装置 2 调节输出电压 Vcc 的值, 从而调节核心电压 Vc 的值, 直到回馈 核心电压 Vs 等于固定参考电压 Vf 时停止输出电压 Vcc 及核心电压 Vc 的改变。电压调节 装置 2 在回馈核心电压 Vs 低于固定参考电压 Vf 时, 增大核心电压 Vc。

26、, 并在回馈核心电压 Vs 高于固定参考电压 Vf 时, 减小核心电压 Vc。处理器 1 在核心电压输入端 11 与核心电压 回馈端12之间提供偏置电压Vo, 使得该偏置电压Vo等于处理器1所需要的核心电压Vn与 固定参考电压 Vf 之差。可以理解, 回馈核心电压 Vs=Vc-Vo。 0037 在本实施例的用于电路板的电源管理系统中, 在电压调节装置2的设定端21上提 供固定参考电压 Vf 而非所需要的核心电压, 同时处理器 1 在核心电压输入端 11 与核心电 压回馈端 12 之间提供偏置电压 Vo, 使得偏置电压 Vo 等于处理器 11 所需要的核心电压 Vn 与固定参考电压Vf之差。 同。

27、时, 电压调节装置2一直以固定参考电压Vf为目标值且以核心 电压回馈端 12 的回馈核心电压 Vs 为检测值而调节其核心电压输出端 23 的输出电压 Vcc, 从而调节处理器 1 的核心电压输入端 11 处的核心电压 Vc。 0038 这样, 当需要的核心电压 Vn 等于固定参考电压 Vf 时, 将偏置电压 Vo 调为 0V(此 时 Vs=Vc, 所以电压调节装置 2 的检测端 22 接收到的电压为核心电压 Vc) , 电压调节装置 2 调节输出电压 Vcc (从而调节核心电压 Vc) , 直至检测到的回馈核心电压 Vs 等于固定参考电 压 Vf(Vs=Vf) 。当需要升高核心电压 Vc 时,。

28、 处理器 1 调节偏置电压 Vo, 使偏置电压 Vo 等 于处理器 1 所需要的核心电压 Vn 与固定参考电压 Vf 之差 (使 Vo=Vn-Vf) , 从而回馈核心电 压 Vs 降低 (降低量为所需要的核心电压 Vn 与固定参考电压 Vf 之差 Vn-Vf) ) , 这时, 电压调 节装置 2 则会由于回馈核心电压 Vf 的降低而升高输出电压 Vcc, 从而使核心电压 Vc 升高, 直到回馈核心电压 Vs 的升高量为 Vn-Vf(此时核心电压 Vc 的升高量也为 Vn-Vf) , 从而核 心电压 Vc 达到所需要的核心电压 Vn 的值。同样道理, 当需要降低核心电压 Vc 时, 通过上 述方。

29、法调节偏置电压 Vo, 也能够实现核心电压 Vc 达到所需要的核心电压 Vn 的值。 0039 可以理解, 通过在电压调节装置 2 中的设定端 21 提供固定参考电压 Vf 而非所需 要的核心电压 Vn, 并根据所需要的核心电压 Vn 而在处理器 1 中提供偏置电压 Vo 以促使电 压调节装置 2 的输出电压 Vcc 发生改变, 从而改变核心电压 Vcc, 本发明的电源管理系统将 进行电压调节的部分从电压调节装置 2 中移至处理器 1 中, 从而避免了对处理器 1 与电压 调节装置 2 之间的通信总线的要求, 降低了电路板的复杂度。同时, 由于处理器 1 和电压调 节装置2之间无须总线通信, 。

30、大大降低了对处理器1的核心电压的闭环调节的时间, 改善了 系统的瞬变性能。 0040 该偏置电压Vo可以通过各种适合的方式施加, 优选地, 本实施例中, 处理器1包括 电压偏置电路 13, 该电压偏置电路 13 的两个偏置电压输出端分别连接至核心电压输入端 11 和核心电压回馈端 12, 以在其之间提供偏置电压 Vo。处理器 1 通过控制偏置电路 13 的 说 明 书 CN 103809719 A 7 5/5 页 8 输出电压即可调节偏置电压 Vo。 0041 可以通过外部电源向电压调节装置2的设定端21提供固定参考电压Vf。 优选地, 本实施例中, 在电压调节装置 2 中设有参考电压电源 2。

31、6, 该参考电压电源 26 的输出端提供 固定参考电压 Vf 至设定端 21。 0042 电压调节装置 2 可以采取任何能够实现上述输出电压的功能的结构。优选地, 本 实施例中, 如图 2 所示, 电压调节装置 2 包括控制部 24 和多相电源产生电路 25。其中, 上述 设定端 21 和检测端 22 分别连接至控制部 24, 该控制部 24 根据来自设定端 21 的固定参考 电压 Vf 和来自检测端 22 的回馈核心电压 Vs 而输出对应于输出电压 Vcc 的多路脉宽调制 信号。该多相电源产生电路 25 与控制部 24 连接, 其中多相电源产生电路包括并联的多相 降压式变换电路, 每相降压式。

32、变换电路接收一路上述脉宽调制信号。并且并联的多相降压 式变换电路的公共输出端形成上述核心电压输出端 23, 以输出上述输出电压 Vcc。电压调 节装置 2 的此结构简单且输出电压稳定。 0043 更优选地, 在该核心电压输出端 23 与地电位之间设有输出电容 C, 以对输出电压 Vcc 进行滤波, 以使输出电压 Vcc 更精确。 0044 本发明中提到的处理器 1 为图形处理器, 在实践中, 处理器 1 也可以为 CPU 或数字 信号处理器等任何其他形式的适合的处理器。并且, 处理器 1 确定处理器 1 的负载, 并根据 负载确定处理器 1 的所需要的核心电压 Vn。 0045 另外, 核心电。

33、压输入端 11 与核心电压输出端 23 之间、 核心电压回馈端 12 与检测 端 22 可以以任何合适的连接方式连接, 优选地, 核心电压输入端 11 与核心电压输出端 23 通过铜线连接 ; 并且核心电压回馈端 12 与检测端 22 通过铜线连接。 0046 本发明还提供了一种电路板, 该电路板可以包括上文所述的任何一种电源管理系 统, 该电源管理系统中各个部件的性质、 特点及其之间的连接关系见上文所述, 在此不再赘 述。 0047 该电路板的电源管理系统将进行电压调节的部分从电压调节装置 2 中移至处理 器 1 中, 从而避免了对处理器 1 与电压调节装置 2 之间的通信总线的要求, 降低。

34、了电路板的 复杂度。同时, 由于处理器 1 和电压调节装置 2 之间无须总线通信, 大大降低了对处理器 1 的核心电压的闭环调节的时间, 改善了系统的瞬变性能。 0048 该电路板可以为包含上述电源管理系统的任何功能、 类型的电路板, 优选地, 本实 施例中, 该电路板为图形卡。 0049 本发明已经通过上述实施例进行了说明, 但应当理解的是, 上述实施例只是用于 举例和说明的目的, 而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人 员可以理解的是, 本发明并不局限于上述实施例, 根据本发明的教导还可以做出更多种的 变型和修改, 这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由 附属的权利要求书及其等效范围所界定。 说 明 书 CN 103809719 A 8 1/1 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103809719 A 9 。

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