一种应用于ARM系统的合并供电电路的制作方法

文档序号:14989930发布日期:2018-07-20 22:00阅读:392来源:国知局

本发明涉及arm系统技术领域,尤其涉及一种应用于arm系统的合并供电电路。



背景技术:

arm系统的中央处理器(centralprocessingunit,cpu)和图形处理器(graphicalprocessingunit,gpu)在消费电子类的片上系统(systemonchip,soc)中应用越来越多,例如:cpu有cortex-a5,cortex-a7,cortex-a53,cortex-a73,cortex-a72等;gpu有mali-t830,mali-t820,mali-450mp2,mali-450mp3,mali-450mp4等。

为了充分发挥arm系统cpu和gpu的性能,目前业界都是利用dvfs方法,对cpu和gpu分别采用单独的dc-dc电源来供给,采用不同的电压来供给不同的频率。例如,对于主流的中高端arm系统---4核cortex-a53cpu+mali-450mp3gpu:

表1cpu理论工作频率和工作电压对应表

表2gpu理论工作频率和工作电压对应表

其中,cpu和gpu的供电控制,是通过软件对gpiodv_28(pd)和gpiodv_29(pd)控制,在不同的场景和模式下调整gpiodv_28(pd)vcck_pwm_d和gpiodv_29(pd)vddee_pwm_b的占空比来调整dc-dc的反馈电压fb,从而实现不同工作频率工作在不同电压值上,采用方式该弱点是极大的占用了系统软件资源。

采用单独的供电电路分别对cpu和gpu供电造成arm系统控制较复杂、物料清单(billofmaterials,bom)成本较高、pcb板上剩余空间较少、设计不灵活、整机功耗较大等。



技术实现要素:

针对现有技术中存在的问题,本发明提供了一种简化cpu和gpu的供电电路,降低系统成本及设计难度的应用于arm系统的合并供电电路。本发明采用如下技术方案:

一种应用于arm系统的合并供电电路,所述arm系统包括中央处理器和图像处理器,所述合并供电电路包括:

一直流转直流转换器,所述直流转直流转换器用于同时为所述arm系统中的所述中央处理器和所述图像处理器供电;所述直流转直流转换器包括:

一输入端,所述输入端连接一输入电压;

一控制端,所述控制端用于控制所述直流转直流转换器在高电平时为所述中央处理器和所述图像处理器供电,以及在低电平时停止供电;

一输出端,所述输出端连接所述中央处理器和所述图像处理器,所述输出端用于为所述中央处理器和所述图像处理器同时提供一输出电压;

一信号输入端,所述信号输入端用于接收控制信号,所述直流转直流转换器根据所述控制信号通过调节占空比动态调节所述输出电压;

一反馈端,所述反馈端用于通过反馈电阻来调整所述输出电压;

一信号调节端,所述信号调节用于对所述控制信号进行调节调节中央处理器输出的数字信号的占空比动态调节所述输出电压。

优选的,所述直流转直流转换器为sy8120b1abc。

优选的,所述sy8120b1abc包括一in引脚、一en引脚、一gnd引脚、一lx引脚、一bs引脚、一bs引脚及一fb引脚;

所述in引脚连接所述输入端;

所述en引脚连接所述控制端;

所述gnd引脚接地;

所述lx引脚连接所述输出端;

所述fb引脚连接所述反馈端、所述信号输入端及所述信号调节端。

优选的,所述in引脚连接多个第一电容,每个所述第一电容分别接地。

优选的,所述in引脚和所述en引脚之间连接一分压电路,所述分压电路包括:

第一电阻,所述第一电阻一端连接所述in引脚,另一端连接所述en引脚;

第二电阻,所述第二电阻一端连接所述en引脚,另一端接地。

优选的,所述lx引脚和所述输出端之间连接一第一电感和多个第二电容;

所述第一电感一端连接所述lx引脚,另一端连接所述输出端;

所述第二电容的一端连接所述输出端,另一端接地。

优选的,所述bs引脚和所述lx引脚之间连接一第三电容。

优选的,所述fb引脚和所述输出端之间连接一反馈电路,所述反馈电路包括:

第四电容,所述第四电容一端连接所述fb引脚,另一端连接所述输出端;

第三电阻,所述第三电阻一端连接所述fb引脚,另一端连接所述输出端,所述第三电阻为所述反馈电阻。

优选的,所述fb引脚和所述信号输入端之间连接一信号调节电路,所述信号调节端为所述信号调节电路,所述信号调节电路包括:

第四电阻,所述第四电阻一端连接所述fb引脚,另一端连接第五电阻,所述第四电阻两端还分别连接第七电阻和第五电容;

所述第五电阻,所述第五电阻一端连接所述第四电阻,另一端连接所述信号输入端;

第六电阻,所述第六电阻一端连接所述信号调节端,另一端连接上述中央处理器以接收上述中央处理器输出的所述数字信号;

第七电阻,所述第七电阻一端连接所述第四电阻,另一端接地;

第五电容,所述第五电容一端连接所述第四电阻,另一端接地。

本发明的有益效果:采用合并供电电路同时为中央处理器和图像处理器供电,同时保证cpu和gpu的运行性能,相比现有技术的分开供电模式,节省了一个供电电路,降低功耗及系统成本,简化系统设计方案,pcb板上能节省更多的空间,设计更加灵活,节省一个pwmio口,只需要一个pwmio来控制。

附图说明

图1为本发明的一种优选的实施例中,应用于arm系统的合并供电电路的电路示意图。

具体实施方式

需要说明的是,在不冲突的情况下,下述技术方案,技术特征之间可以相互组合。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明:

如图1所示,一种应用于arm系统的合并供电电路,上述arm系统包括中央处理器和图像处理器,上述合并供电电路包括:

一直流转直流转换器,上述直流转直流转换器用于同时为上述arm系统中的上述中央处理器和上述图像处理器供电;上述直流转直流转换器包括:

一输入端(ao-5v),上述输入端连接一输入电压;

一控制端,上述控制端用于控制上述直流转直流转换器在高电平时为上述中央处理器和上述图像处理器供电,以及在低电平时停止供电;

一输出端(cpu&gpu),上述输出端连接上述中央处理器和上述图像处理器,上述输出端用于为上述中央处理器和上述图像处理器同时提供一输出电压;

一信号输入端(vddee-pwm-b),上述信号输入端用于接收控制信号,上述直流转直流转换器根据上述控制信号通过调节占空比动态调节上述输出电压;

一反馈端,上述反馈端用于通过反馈电阻来调整上述输出电压;

一信号调节端(cpu&gpu-pwm),上述信号调节用于调节中央处理器输出的数字信号(cpu的pwm)的占空比动态调节上述输出电压。

在本实施例中,降低系统的bom成本,由2个dc-dc方案,简化为1个dc-dc方案,节约1rmb左因为减少了一个dc-dc和附带的电路器件(功率电感,电容,电阻等),pcb板上能节省更多的空间,设计更加灵活;节省一个pwmio口,两个dc-dc方案,需要2个pwmio控制动态调压,节省为一个dc-dc方案,只需要一个pwmio来控制。

合并armcpu&gpu供电方式,采用固定电压(例如1.07v来供给)时,同时将cpu和gpu的频率和供电电压供应关系变为:

表3cpu实际工作频率和工作电压对应表

表4gpu实际工作频率和工作电压对应表

对比cpu和gpu分开和合并不同测试场景的功耗(mw)测试结果如下:

表5cpu和gpu分开供电的功耗表

表6cpu和gpu合并供电的功耗表

由表5和6可知,合并供电后的功耗与分开供电时的功耗较少。

较佳的实施例中,上述直流转直流转换器为sy8120b1abc。

较佳的实施例中,上述sy8120b1abc包括一in引脚、一en引脚、一gnd引脚、一lx引脚、一bs引脚、一bs引脚及一fb引脚;

上述in引脚连接上述输入端;

上述en引脚连接上述控制端;

上述gnd引脚接地;

上述lx引脚连接上述输出端;

上述fb引脚连接上述反馈端、上述信号输入端及上述信号调节端。

较佳的实施例中,上述in引脚连接多个第一电容,每个上述第一电容分别接地。

在本实施例中,如图1所示,采用两个第一电容c0805,对应参数均为10uf_16v。

较佳的实施例中,上述in引脚和上述en引脚之间连接一分压电路,上述控制端为上述分压电路,且上述分压电路包括:

第一电阻,上述第一电阻一端连接上述in引脚,另一端连接上述en引脚;

第二电阻,上述第二电阻一端连接上述en引脚,另一端接地。

在本实施例中,如图1所示,采用一个第一电阻r0402,对应的参数为10k,采用一个第二电阻r0402,对应的参数为nc/10k。

较佳的实施例中,上述lx引脚和上述输出端之间连接一第一电感和多个第二电容;

上述第一电感一端连接上述lx引脚,另一端连接上述输出端;

上述第二电容的一端连接上述输出端,另一端接地。

在本实施例中,如图1所示,采用一个第一电感l5050,对应的参数为2.2uh_2a,采用两个第二电容c0805,对应的参数为22uf_6.3v。

较佳的实施例中,上述bs引脚和上述lx引脚之间连接一第三电容。

在本实施例中,如图1所示,采用一个第三电容c0402,对应的参数为22uf。

较佳的实施例中,上述fb引脚和上述输出端之间连接一反馈电路,上述反馈端为上述反馈电路,且上述反馈电路包括:

第四电容,上述第四电容一端连接上述fb引脚,另一端连接上述输出端;

第三电阻,上述第三电阻一端连接上述fb引脚,另一端连接上述输出端,上述第三电阻为上述反馈电阻。

在本实施例中,如图1所示,采用一个第四电容c0402,对应的参数为27pf_6.3v,采用一第三电阻r0402,对应的参数为100k_1%。

较佳的实施例中,上述fb引脚和上述信号输入端之间连接一信号调节电路,上述信号调节端为上述信号调节电路,上述信号调节电路包括:

第四电阻,上述第四电阻一端连接上述fb引脚,另一端连接第五电阻,上述第四电阻两端还分别连接第七电阻和第五电容;

上述第五电阻,上述第五电阻一端连接上述第四电阻,另一端连接上述信号输入端;

第六电阻,上述第六电阻一端连接上述信号调节端,另一端连接上述中央处理器以接收上述中央处理器输出的所述数字信号;

第七电阻,上述第七电阻一端连接上述第四电阻,另一端接地;

第五电容,上述第五电容一端连接上述第四电阻,另一端接地。

在本实施例中,如图1所示,采用一个第四电阻r0402,对应的参数为1m_1%,采用一第五电阻r0402,对应的参数为100k_1%,采用一第六电阻r0402,对应的参数为10k,采用一第七电阻r0402,对应的参数为120k_1%,采用一第五电容c0402,对应的参数为1nf。

通过说明和附图,给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例,基于本发明精神,还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例,然而,这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言,阅读上述说明后,各种变化和修正无疑将显而易见。因此,所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容,都应认为仍属本发明的意图和范围内。

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