一种片上系统的外围电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种片上系统的外围电路，用于解决SOC功耗过大时，芯片过热、安全性和可靠性低以及使用寿命短的问题，包括：节能子电路的输入端与片上系统中用于输出脉冲宽度调制信号的I/O口连接，且节能子电路的输出端与反馈分压子电路的输入端相连接，用于对片上系统输出的脉冲宽度调制信号进行处理，得到第一电压，并将第一电压传输至反馈分压子电路；反馈分压子电路根据第一电压和电源子电路的电压输出端的输出电压，生成反馈电压；电源子电路用于根据反馈电压，调整电源子电路的输出电压，并将调整后的输出电压输入到片上系统的供电电压输入端。降低了芯片的热度、提高了安全性和可靠性、延长了使用寿命。
【专利说明】
一种片上系统的外围电路
技术领域
[0001] 本发明涉及电路设计领域，尤其涉及一种片上系统的外围电路。
【背景技术】
[0002] 随着芯片设计与制造技术的发展，单个芯片上的片上系统（System on Chip，S0C) 的集成度越来越高，功能越来越强大，伴随而来的问题是S0C的功耗也越来越大。S0C的功耗 大会导致其所在的芯片出现过热现象，这样会降低芯片的可靠性和安全性，也会缩短了芯 片的使用寿命。
[0003] 现有技术中为了解决S0C的功耗过大引起的散热问题，采取增大散热片的厚度、面 积、印制线路板的面积和层数的方法，但却不能从改变S0C功耗方面来解决如何降热节能、 提高芯片的可靠性、延长芯片使用寿命的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种片上系统的外围电路，以解决S0C功耗过大时，芯片过 热、安全性和可靠性低以及使用寿命短的问题。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006] -种片上系统的外围电路，包括:节能子电路、反馈分压子电路以及电源子电路； 其中，
[0007] 所述节能子电路的输入端与片上系统中用于输出脉冲宽度调制信号的I/O 口连 接，且所述节能子电路的输出端与所述反馈分压子电路的输入端相连接，所述节能子电路 用于对所述片上系统输出的脉冲宽度调制信号进行处理，得到用于表征所述脉冲宽度调制 信号变化的第一电压，并将所述第一电压传输至所述反馈分压子电路；
[0008] 所述反馈分压子电路的输出端与所述电源子电路的输入端相连接，所述反馈分压 子电路用于根据所述第一电压和所述电源子电路的电压输出端的输出电压，生成反馈电 压；
[0009] 所述电源子电路的电压输出端与所述片上系统的供电电压输入端相连接，所述电 源子电路用于根据所述反馈电压，调整所述电源子电路的输出电压，并将调整后的输出电 压输入到所述片上系统的供电电压输入端。
[0010] 可选的，所述节能子电路包括:整流模块与限流模块；
[0011] 所述整流模块，用于对所述脉冲宽度调制信号，进行整流处理，形成直流电压，并 输出所述直流电压到限流模块，其中，所述脉冲宽度调制信号表示片上系统的输出脉冲信 号；
[0012] 所述限流模块，用于对所述整流模块输出的直流电压，进行限流分压处理，形成第 一电压，并将所述第一电压传输至反馈分压子电路。
[0013] 可选的，所述整流模块包括：
[0014] 至少一个电阻和至少一个电容形成的RC整流电路。
[0015] 可选的，所述限流模块包括:至少一个电阻形成的电阻支路。
[0016] 可选的，所述限流模块包括的电阻为至少两个时，所述至少两个电阻采用串联方 式连接。
[0017] 可选的，所述反馈分压子电路包括:第一电阻、第二电阻及第一电容；
[0018] 其中，所述第一电阻的一端与所述电源子电路的输出端相连接，所述第一电阻的 另一端通过节点分别与所述第二电阻的一端、所述节能子电路的输出端以及所述电源子电 路的输入端相连接；
[0019] 所述第二电阻的另一端与地相连接；
[0020] 所述第一电容的一端与所述电源子电路的输出端相连接，所述第一电容的另一端 通过所述节点分别与所述第二电阻的一端、所述节能子电路的输出端以及所述电源子电路 的输入端相连接。
[0021] 可选的，所述电源子电路的输出电压为：
[0023]其中，VQUT为所述电源子电路的输出电压，VFB为所述反馈电压。
[0024] 本发明实施例提供的一种片上系统的外围电路，用于动态调整片上系统的供电电 压的节能子电路与片上系统中用于输出脉冲宽度调制信号的I/O 口连接，输出第一电压，节 能子电路的输出端与反馈分压子电路的输入端相连接;反馈分压子电路根据第一电压和所 述电源子电路的输出电压，输出反馈电压，反馈分压子电路的输出端与电源子电路的输入 端相连接；电源子电路的电压输出端与片上系统的供电电压输入端相连接，根据接收到的 反馈电压，调整电源子电路的输出电压，调整后的所述输出电压输入到所述片上系统的供 电电压输入端。降低了芯片的热度、提高了安全性和可靠性、延长了使用寿命。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明实施例提供的一种片上系统的外围电路的示意图；
[0026] 图2为本发明实施例提供的一种片上系统的外围电路中节能子电路、反馈分压子 电路以及电源子电路示意图；
[0027] 图3为本发明实施例提供的一种脉冲宽度调制信号波形图。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合附图，对本发明实施例提供的技术方案进行详细说明。
[0029] 本发明实施例提供了一种片上系统的外围电路，如图1所示，用于为片上系统400 供电，包括:节能子电路1〇〇、反馈分压子电路200以及电源子电路300;
[0030] 其中，所述节能子电路的输入端与片上系统中用于输出脉冲宽度调制信号的I/O 口连接，且所述节能子电路的输出端与所述反馈分压子电路的输入端相连接，所述节能子 电路用于对所述片上系统输出的脉冲宽度调制信号进行处理，得到用于表征所述脉冲宽度 调制信号变化的第一电压，并将所述第一电压传输至所述反馈分压子电路；
[0031] 所述反馈分压子电路的输出端与所述电源子电路的输入端相连接，所述反馈分压 子电路用于根据所述第一电压和所述电源子电路的电压输出端的输出电压，生成反馈电 压；
[0032]所述电源子电路的电压输出端与所述片上系统的供电电压输入端相连接，所述电 源子电路用于根据所述反馈电压，调整所述电源子电路的输出电压，并将调整后的输出电 压输入到所述片上系统的供电电压输入端。
[0033]本发明实施例提供的一种片上系统的外围电路，节能子电路与片上系统中用于输 出脉冲宽度调制信号的I/O 口连接，且所述节能子电路的输出端与所述反馈分压子电路的 输入端相连接，所述节能子电路用于对所述片上系统输出的脉冲宽度调制信号进行处理， 输出第一电压至所述反馈分压子电路，所述反馈分压子电路根据第一电压和所述电源子电 路的输出电压，输出反馈电压，反馈分压子电路的输出端与电源子电路的输入端相连接;电 源子电路的电压输出端与片上系统的供电电压输入端相连接，根据接收到的反馈电压，调 整电源子电路的输出电压，调整后的所述输出电压输入到所述片上系统的供电电压输入 端。降低了芯片的热度、提高了安全性和可靠性、延长了使用寿命。
[0034] 本发明实施例中，所述节能子电路包括:整流模块与限流模块；
[0035] 所述整流模块，用于对所述脉冲宽度调制信号，进行整流处理，形成直流电压，并 输出所述直流电压到限流模块，其中，所述脉冲宽度调制信号表示片上系统输出脉冲信号， 其中，所述整流模块由至少一个电阻和至少一个电容形成的RC整流电路；
[0036] 所述限流模块，用于对所述整流模块输出的直流电压，进行限流分压处理，形成第 一电压，并将所述第一电压传输至反馈分压子电路，其中，所述限流模块包括:至少一个电 阻形成的电阻支路;若所述限流模块包括的电阻为至少两个时，所述至少两个电阻采用串 联方式连接。
[0037]下面通过一个具体实施例，对本发明实施例中的一种片上系统的外围电路实现进 行详细说明，如图2所示。
[0038] 片上系统输出的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号，连接至电阻 R62与电容C78组成的整流电路，进行整流，形成直流电压，该直流电压经过电阻R65、R64与 R63串联组成的限流电路，进行限流分压，形成第一电压，其中，电容C78接地，P丽信号的波 形如图3所示；
[0039] 电源子电路的SW引脚输出供电电压，经过电感L11输入至由电阻R61、R68、R69以及 电容C73组成的反馈分压子电路，与所述第一电压形成反馈电压VFB;其中，电感L11为储能元 件，起到稳定电源子电路输出的供电电压的作用；电阻R61、R68、R69起到分压的作用，电容 C73起到滤波的作用。
[0040]当片上系统的工作模式变化时，其输出的PWM信号的占空比和/或幅值随之变化。 由于整流电路接收到的PWM信号的占空比和/或幅值发生了变化，因此整流模块输出的直流 电压随之变化；由于限流电路接收到的直流电压发生了变化，因此限流电路输出的第一电 压发生变化；由于反馈分压子电路接收到的第一电压发生了变化，因此反馈分压子电路输 出的反馈电压发生了变化。
[0041 ] 其中，反馈电压VFB等于电阻R68与R69之和再乘以流经电阻R68与R69的电流。
[0042] 所述反馈电压VFB输入至电源子电路的VFB引脚，电源子电路通过所述反馈电压计 算出SW引脚的输出电压，该输出电压为片上系统供电。
[0043] 本发明实施例中，所述反馈分压子电路包括:第一电阻、第二电阻及第一电容；其 中，所述第一电阻的一端与所述电源子电路的输出端相连接，所述第一电阻的另一端通过 节点分别与所述第二电阻的一端、所述节能子电路的输出端以及所述电源子电路的输入端 相连接;所述第二电阻的另一端与地相连接;所述第一电容的一端与所述电源子电路的输 出端相连接，所述第一电容的另一端通过所述节点分别与所述第二电阻的一端、所述节能 子电路的输出端以及所述电源子电路的输入端相连接;本发明对所述第二电阻的数量不作 限定。
[0044]所述电源子电路的输出电压为：
[0046] 其中，VQUT为所述电源子电路的输出电压，VFB为所述反馈电压。
[0047] 举例说明，所述反馈分压子电路的结构，如图2所示，包括：电阻R61为所述第一电 阻、R68与R69串联为所述第二电阻、电容C73为所述第一电容，
[0048] 所述电阻R61的一端与所述电源子电路的输出端相连接，所述电阻R61的另一端通 过节点A分别与所述电阻R68的一端、所述节能子电路的输出端以及所述电源子电路的输入 端相连接;所述R69的一端与地相连接;所述电容C73的一端与所述电源子电路的输出端相 连接，所述电容C73的另一端通过所述节点分别与所述电阻R68的一端、所述节能子电路的 输出端以及所述电源子电路的输入端相连接。
[0049]其中，电源子电路的输出电压按照如下公式确定：
[0051 ] 其中，Vciut为电源子电路的输出电压，Vfb为反馈电压。
[0052]本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序 产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实 施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机 可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产 品的形式。
[0053]本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程 图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流 程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序 指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产 生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实 现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。 [0054]这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特 定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指 令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或 多个方框中指定的功能。
[0055]这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计 算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或 其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一 个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0056] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造 性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优 选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0057] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种片上系统的外围电路，其特征在于，包括:节能子电路、反馈分压子电路W及电 源子电路;其中， 所述节能子电路的输入端与片上系统中用于输出脉冲宽度调制信号的I/O 口连接，且 所述节能子电路的输出端与所述反馈分压子电路的输入端相连接，所述节能子电路用于对 所述片上系统输出的脉冲宽度调制信号进行处理，得到用于表征所述脉冲宽度调制信号变 化的第一电压，并将所述第一电压传输至所述反馈分压子电路； 所述反馈分压子电路的输出端与所述电源子电路的输入端相连接，所述反馈分压子电 路用于根据所述第一电压和所述电源子电路的电压输出端的输出电压，生成反馈电压； 所述电源子电路的电压输出端与所述片上系统的供电电压输入端相连接，所述电源子 电路用于根据所述反馈电压，调整所述电源子电路的输出电压，并将调整后的输出电压输 入到所述片上系统的供电电压输入端。2. 根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述节能子电路包括:整流模块与限流模 块； 所述整流模块，用于对所述脉冲宽度调制信号，进行整流处理，形成直流电压，并输出 所述直流电压到限流模块，其中，所述脉冲宽度调制信号表示片上系统的输出脉冲信号； 所述限流模块，用于对所述整流模块输出的直流电压，进行限流分压处理，形成第一电 压，并将所述第一电压传输至反馈分压子电路。3. 根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述整流模块包括： 至少一个电阻和至少一个电容形成的RC整流电路。4. 根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述限流模块包括:至少一个电阻形成的 电阻支路。5. 根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述限流模块包括的电阻为至少两个时， 所述至少两个电阻采用串联方式连接。6. 根据权利要求1~5中任一项所述的电路，其特征在于，所述反馈分压子电路包括:第 一电阻、第二电阻及第一电容； 其中，所述第一电阻的一端与所述电源子电路的输出端相连接，所述第一电阻的另一 端通过节点分别与所述第二电阻的一端、所述节能子电路的输出端W及所述电源子电路的 输入端相连接； 所述第二电阻的另一端与地相连接； 所述第一电容的一端与所述电源子电路的输出端相连接，所述第一电容的另一端通过 所述节点分别与所述第二电阻的一端、所述节能子电路的输出端W及所述电源子电路的输 入端相连接。7. 根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述电源子电路的输出电压为：其中，Vout为所述电源子电路的输出电压，Wb为所述反馈电压。
【文档编号】G06F1/26GK105912085SQ201610209979
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】杨元成, 郭登科, 肖龙光, 岳光生
【申请人】青岛海信电器股份有限公司