模拟电源装置及包括其的设备
阅读：2发布：2020-05-24
专利汇可以提供模拟电源装置及包括其的设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开提供一种模拟电源装置及包括其的设备，所述装置包括：电源，所述电源与用电器件电连接，用于为所述用电器件供电，所述用电器件中存储有推荐操作 电压 ；可变 电阻 器 ，所述可变 电阻器 与所述电源连接，用于通过变化的电阻值调节所述电源的供电电压； 控制器 ，所述控制器与所述可变电阻器连接，用于通过预设电源协议获取所述用电器件的推荐操作电压，并根据所述推荐操作电压控制所述可变电阻器的电阻值。控制器能够支持预设电源协议，可读取到用电器件的所需电压，从而能够控制电源满足用电器件的电压需求，因此电源无需支持预设电源协议即可为用电器件供电，避免了电源因不支持协议而无法使用的情况，提高电源的应用范围，降低电源选择难度。，下面是模拟电源装置及包括其的设备专利的具体信息内容。
1.一种模拟电源装置，其特征在于，所述装置包括：
电源，所述电源与用电器件电连接，用于为所述用电器件供电，所述用电器件中存储有推荐操作电压；
可变电阻器，所述可变电阻器与所述电源连接，用于通过变化的电阻值调节所述电源的供电电压；
控制器，所述控制器与所述可变电阻器连接，用于通过预设电源协议获取所述用电器件的推荐操作电压，并根据所述推荐操作电压控制所述可变电阻器的电阻值。
2.根据权利要求1所述的模拟电源装置，其特征在于，所述装置还具有处理器，所述处理器分别与所述用电器件和所述控制器连接，用于获取所述用电器件的推荐操作电压并通过预设电源协议将其发送至所述控制器。
3.根据权利要求2所述的模拟电源装置，其特征在于，所述用电器件具有第一寄存器，所述第一寄存器与所述处理器连接，用于存储所述推荐操作电压。
4.根据权利要求3所述的模拟电源装置，其特征在于，所述处理器与所述第一寄存器通过PCIE总线连接，以使所述处理器通过PCIE协议读取所述推荐操作电压。
5.根据权利要求2所述的模拟电源装置，其特征在于，所述处理器与所述控制器通过PMBUS总线连接，以使所述控制器通过PMBUS协议获取所述用电器件的推荐操作电压。
6.根据权利要求5所述的模拟电源装置，其特征在于，所述控制器内设有第二寄存器，所述第二寄存器与所述处理器通过PMBUS总线连接，用于通过PMBUS协议获取所述用电器件的推荐操作电压。
7.根据权利要求1所述的模拟电源装置，其特征在于，所述控制器与所述可变电阻器通过I2C总线或SPI总线连接，以使所述控制器通过I2C协议或SPI协议控制所述可变电阻器的电阻值。
8.根据权利要求1所述的模拟电源装置，其特征在于，所述可变电阻器包括数字电位器，所述控制器用于根据所述用电器件的推荐操作电压控制所述数字电位器的电阻值。
9.根据权利要求1所述的模拟电源装置，其特征在于，所述可变电阻器包括多个电阻值不同的电阻，所述控制器分别与多个所述电阻连接，用于根据所述推荐操作电压选择其中一个所述电阻与所述电源连接。
10.一种设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的模拟电源装置和用电器件，所述模拟电源装置和所述用电器件设于同一个电路板上。
模拟电源装置及包括其的设备
技术领域
[0001] 本公开涉及电源技术领域，具体涉及一种模拟电源装置及包括其的设备。
背景技术
[0002] 随着技术的发展，芯片的规模和性能屡创高峰，因此芯片的功率需求也急速攀升，主电源的电流达到200A或300A以上的大芯片屡见不鲜。如何解决功耗上升带来的散热和电源设计问题，成为亟需解决的问题。目前采用的方法是芯片在出厂时被分为高功耗芯片和低功耗芯片，高功耗芯片需要较高的电压才能达到其标称性能，低功耗的芯片只需较低的电压就可以达到其标称性能，这种芯片在出厂时即被写入了其所需的电压，使用时，需要通过特定的电源协议读取上述所需电压，并据此调整电源的供电电压；因此需要电源支持上述电源协议。发明内容
[0003] 本公开提供一种模拟电源装置及包括其的设备。
[0004] 具体地，本公开是通过如下技术方案实现的：
[0005] 第一方面，提供一种模拟电源装置，所述装置包括：
[0006] 电源，所述电源与用电器件电连接，用于为所述用电器件供电，所述用电器件中存储有推荐操作电压；
[0008] 控制器，所述控制器与所述可变电阻器连接，用于通过预设电源协议获取所述用电器件的推荐操作电压，并根据所述推荐操作电压控制所述可变电阻器的电阻值。
[0009] 可选地，所述装置还具有处理器，所述处理器分别与所述用电器件和所述控制器连接，用于获取所述用电器件的推荐操作电压并通过预设电源协议将其发送至所述控制器。
[0010] 可选地，所述用电器件具有第一寄存器，所述第一寄存器与所述处理器连接，用于存储所述推荐操作电压。
[0011] 可选地，所述处理器与所述第一寄存器通过PCIE总线连接，以使所述处理器通过PCIE协议读取所述推荐操作电压。
[0012] 可选地，所述处理器与所述控制器通过PMBUS总线连接，以使所述控制器通过PMBUS协议获取所述用电器件的推荐操作电压。
[0013] 可选地，所述控制器内设有第二寄存器，所述第二寄存器与所述处理器通过PMBUS总线连接，用于通过PMBUS协议获取所述用电器件的推荐操作电压。
[0014] 可选地，所述控制器与所述可变电阻器通过I2C总线或SPI总线连接，以使所述控制器通过I2C协议或SPI协议控制所述可变电阻器的电阻值。
[0015] 可选地，所述可变电阻器包括数字电位器，所述控制器用于根据所述用电器件的推荐操作电压控制所述数字电位器的电阻值。
[0016] 可选地，所述可变电阻器包括多个电阻值不同的电阻，所述控制器分别与多个所述电阻连接，用于根据所述推荐操作电压选择其中一个所述电阻与所述电源连接。
[0017] 第二方面，提供一种设备，包括任一项上述的模拟电源装置和用电器件，所述模拟电源装置和所述用电器件设于同一个电路板上。
[0018] 本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0019] 本公开实施例中，通过电源构成电源装置的供电主体，与电源连接的可变电阻器的电阻能够调节，且通过变化的电阻值能够调节所述电源的供电电压，而对可变电阻器的电阻值的调节是靠控制器完成的，且控制器是先通过预设电源协议获取到用电器件的推荐操作电压，再据此调节可变电阻器的电阻值的，这样电源的供电电压就能满足用电器件的固有功耗要求；控制器能够支持预设电源协议，可读取到用电器件的所需电压，从而能够控制电源满足用电器件的电压需求，因此电源无需支持预设电源协议即可为用电器件供电，避免了电源因不支持协议而无法使用的情况，提高了电源的应用范围，同时也降低了用电器件的电源选择难度。附图说明
[0020] 图1是本公开一示例性实施例示出的模拟电源装置的供电连接示意图；
[0021] 图2是本公开一示例性实施例示出的模拟电源装置的供电连接示意图；
[0022] 图3是本公开一示例性实施例示出的模拟电源装置中的电源的内部结构示意图。
具体实施方式
[0023] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0024] 在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0025] 应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
[0026] 随着技术的发展，芯片的规模和性能屡创高峰，因此芯片的功率需求也急速攀升，主电源的电流达到200A或300A以上的大芯片屡见不鲜。如何解决功耗上升带来的散热和电源设计问题，成为亟需解决的问题。目前采用的方法是芯片在出厂时被分为高功耗芯片和低功耗芯片，高功耗芯片需要较高的电压才能达到其标称性能，低功耗的芯片只需较低的电压就可以达到其标称性能，这种芯片在出厂时即被写入了其所需的电压(即推荐操作电压，Recommended Operating Voltage，ROV)。使用时，需要通过特定的电源协议读取上述所需电压(即推荐操作电压)，并据此调整电源的供电电压，这种技术需要电源支持上述协议。对一些传统的电源产品，虽然性能能达到要求，但是由于不支持上述协议，限制了这类电源产品的应用范围，造成资源的浪费；并且也增加了用电芯片的电源选择难度。
[0027] 基于此，如图1所示，本公开提出了一种模拟电源装置，所述装置包括：电源101，所述电源101与用电器件102电连接，用于为所述用电器件102供电，所述用电器件102中存储有推荐操作电压。
[0028] 其中的用电器件102(例如Broadcom Switch芯片)在出厂时即通过测试确定其推荐操作电压ROV，并且出厂前将推荐操作电压ROV写入用电器件102内，优选地写到用电器件102内的寄存器内，该寄存器支持特定的预设电源协议。
[0029] 可变电阻器104，所述可变电阻器104与所述电源101连接，用于通过变化的电阻值调节所述电源101的供电电压；
[0030] 在一个示例中，可变电阻器104可以选择数字电位器(Digital Potentiometer)，数字电位器亦称数控可编程电阻器，是一种新型CMOS数字、模拟混合信号处理的集成电路，数字电位器采用数控方式调节电阻值，具有使用灵活、调节精度高、抗干扰、体积小、寿命长等优点。
[0031] 在另一个示例中，也可以选择其他类型的可变电阻器104，或者设置多个不同电阻值的电阻，通过接入不同的电阻来改变电阻值。
[0032] 控制器103，所述控制器103与所述可变电阻器104连接，用于通过预设电源协议获取所述用电器件102的推荐操作电压，并根据所述推荐操作电压控制所述可变电阻器104的电阻值。
[0033] 在一个示例中，控制器103可以选择复杂可编程逻辑器件(CPLD)，相对于传统的可编程阵列逻辑器件(PAL)和通用阵列逻辑器件(GAL)，规模更大，结构更复杂，处理和运算的能力更强，控制的有效性和稳定性更强。
[0034] 控制器103支持预设电源协议，可读取到用电器件102的所需电压，从而能够控制电源101满足用电器件102的电压需求，因此电源101无需支持预设电源协议即可为用电器件102供电，避免了电源101因不支持协议而无法使用的情况，提高了电源101的应用范围，同时也降低了用电器件102的电源101选择难度。
[0035] 在本公开的一些实施例中，如图2所示，所述装置还具有处理器205，所述处理器205分别与所述用电器件202和所述控制器203连接，用于获取所述用电器件202的推荐操作电压并通过预设电源协议将其发送至所述控制器203，电源201、控制器203和可变电阻器
204的连接关系与图1中相同，此处不再做过多赘述。处理器205(CPU)能够同时支持不同的通讯协议，既能够与用电器件202通讯，又能够与控制器203通讯，其作为用电器件202与控制器203间的通讯中介，(例如通过PCIE协议)从用电器件202获取到其存储的推荐操作电压，再(例如通过PMBUS协议)将推荐操作电压发送至控制器203。本公开提供的模拟电源装置可以设置于电路板上，而处理器205(CPU)为电路板上的固有器件，且处理器205(CPU)与用电器件202间原本即有连接，能够通讯，只需在原来的通讯内容中增加一项获取推荐操作电压的操作；再者，需要在处理器205与控制器203间建立连接，且二者间能够通过预设电源协议(例如PMBUS协议)进行通讯。
204的连接关系与图1中相同，此处不再做过多赘述。处理器205(CPU)能够同时支持不同的通讯协议，既能够与用电器件202通讯，又能够与控制器203通讯，其作为用电器件202与控制器203间的通讯中介，(例如通过PCIE协议)从用电器件202获取到其存储的推荐操作电压，再(例如通过PMBUS协议)将推荐操作电压发送至控制器203。本公开提供的模拟电源装置可以设置于电路板上，而处理器205(CPU)为电路板上的固有器件，且处理器205(CPU)与用电器件202间原本即有连接，能够通讯，只需在原来的通讯内容中增加一项获取推荐操作电压的操作；再者，需要在处理器205与控制器203间建立连接，且二者间能够通过预设电源协议(例如PMBUS协议)进行通讯。
[0036] 在本公开的一些实施例中，如图2所示，所述用电器件202具有第一寄存器，所述第一寄存器与所述处理器205连接，用于存储所述推荐操作电压。第一寄存器具有寄存能力，且其支持预设的通信协议(例如PCIE协议)，支持相同的通信协议的处理器205能够读取第一寄存器的数据，因此处理器205设置为支持相同的通信协议，能够读取第一寄存器内寄存的推荐操作电压。
[0037] 在本公开的一些实施例中，如图2所示，所述处理器205与所述第一寄存器通过PCIE总线连接，以使所述处理器205通过PCIE协议读取所述推荐操作电压。PCIE总线的设置，便于处理器205与第一寄存器间的通讯，提高处理器205读取推荐操作电压的效率和准确性。
[0038] 在本公开的一些实施例中，如图2所示，所述处理器205与所述控制器203通过PMBUS总线连接，以使所述控制器203通过PMBUS协议获取所述用电器件202的推荐操作电压。PMBUS总线的设置，以PMBUS协议作为预设电源协议，便于控制器203与处理器205间的通讯，提高二者的通讯效率。其中的PMBUS(Power Management Bus，电源管理总线)协议为一群认为由于没有合适的标准而抑制了全数字电源管理解决方案的发展的电源和半导体生产商共同建立的，是一种开放标准的数字电源管理协议，并可通过定义传输和物理接口以及命令语言来促进与电源转换器或其他设备的通信。
[0039] 在本公开的一些实施例中，如图2所示，所述控制器203内设有第二寄存器，所述第二寄存器与所述处理器205通过PMBUS总线连接，用于通过PMBUS协议获取所述用电器件202的推荐操作电压。第二寄存器是按照PMBUS协议设计的，因此当处理器205与第二寄存器通讯时，会将控制器203作为一个支持PMBUS协议的电源，也就会允许控制器203获取处理器205内的推荐操作电压。
[0040] 在本公开的一些实施例中，如图1、图2所示，所述控制器103、203与所述可变电阻器104、204通过I2C总线或SPI总线连接，以使所述控制器103、203通过I2C协议或SPI协议控制所述可变电阻器104、204的电阻值。可变电阻器104、204可以选择由数字输入控制的数字电位器，I2C总线或者SPI总线能够使控制器103、203得以对数字电位器进行数字输入，数字电位器根据该输入产生一个模拟量的输出，增加了可变电阻器104、204的电阻值控制的准确性和响应的速率。
[0041] 在一些实施例中，如图3所示，电源300具有输出端302，输出端302处的电压即为输出电压VOUT，也就是为如图1、图2所示的供电器件102、202供电的供电电压，输出端302向内依次连接第一电阻304和第二电阻305后接地，第一电阻304与第二电阻305间为反馈点303，反馈点303处的电压即为反馈电压VFB，而反馈点303还与电源300内的参考点301连接，参考点301处的电压即为参考电压VREF，而且反馈电压VFB与参考电压VREF时时相等，输出电压VOUT与反馈电压VFB的关系取决于第一电阻304和第二电阻305的电阻值的比例，例如第一电阻304的电阻值为R1，第二电阻305的电阻值为R2，则VOUT＝VFB*(1+R1*VFB/R2)。一般电源300的参考电压VREF是固定的，因此只需调节两个电阻的电阻值比例，即可对输出电压VOUT进行调整，也就是两个电阻中的至少一个的电阻值改变，即可引起输出电压VOUT的改变。
[0042] 在一些实施例中，如图1、图2所示的可变电阻器104、204设置在上述如图3所示的第一电阻304的位置或第二电阻305的位置，当可变电阻器104、204的电阻值改变，由于另外一个电阻的电阻值恒定，因此两个电阻的电阻值比例发生改变，从而改变了电源101、201、300的供电电压，例如将可变电阻器104、204设置在第一电阻304的位置，则增大可变电阻器
104、204的电阻值，能够增大输出电压VOUT，也就是增大电源101、201、300的供电电压，减小可变电阻器104、204的电阻值，能够减小输出电压VOUT，也就是减小电源101、201、300的供电电压，具体的，可变电阻器104、204的电阻值变化值和供电电压的变化值间的关系，根据VOUT＝VFB*(1+R1*VFB/R2)确定，具体的按照下述方式进行确定：以推荐操作电压ROV作为电源
101、102、300的输出电压VOUT，再通过公式VOUT＝VFB*(1+R1*VFB/R2)计算得到可变电阻器104、
204的电阻值，然后控制可变电阻器104、204的电阻值调节到计算结果的电阻值，例如可变电阻器104、204为数字电位器，可以以计算结果作为输入，则可变电阻器104、204的输出电阻能够做出相应的调整；可变电阻器104、204为多个电阻时，则将与计算结果相同的电阻接入到电源101、102、300内。
104、204的电阻值，能够增大输出电压VOUT，也就是增大电源101、201、300的供电电压，减小可变电阻器104、204的电阻值，能够减小输出电压VOUT，也就是减小电源101、201、300的供电电压，具体的，可变电阻器104、204的电阻值变化值和供电电压的变化值间的关系，根据VOUT＝VFB*(1+R1*VFB/R2)确定，具体的按照下述方式进行确定：以推荐操作电压ROV作为电源
101、102、300的输出电压VOUT，再通过公式VOUT＝VFB*(1+R1*VFB/R2)计算得到可变电阻器104、
204的电阻值，然后控制可变电阻器104、204的电阻值调节到计算结果的电阻值，例如可变电阻器104、204为数字电位器，可以以计算结果作为输入，则可变电阻器104、204的输出电阻能够做出相应的调整；可变电阻器104、204为多个电阻时，则将与计算结果相同的电阻接入到电源101、102、300内。
[0043] 第二方面，提供一种设备，包括任一项上述的模拟电源装置和用电器件，所述模拟电源装置和所述用电器件设于同一个电路板上。
[0044] 在一个示例中，用电器件为Broadcom Switch芯片，其内存储有推荐操作电压ROV。
[0045] 本说明书中描述的主题及功能操作的实施例可以在以下中实现：数字电子电路、有形体现的计算机软件或固件、包括本说明书中公开的结构及其结构性等同物的计算机硬件、或者它们中的一个或多个的组合。本说明书中描述的主题的实施例可以实现为一个或多个计算机程序，即编码在有形非暂时性程序载体上以被数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作的计算机程序指令中的一个或多个模块。可替代地或附加地，程序指令可以被编码在人工生成的传播信号上，例如机器生成的电、光或电磁信号，该信号被生成以将信息编码并传输到合适的接收机装置以由数据处理装置执行。计算机存储介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、随机或串行存取存储器设备、或它们中的一个或多个的组合。
[0046] 本说明书中描述的处理及逻辑流程可以由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程计算机执行，以通过根据输入数据进行操作并生成输出来执行相应的功能。所述处理及逻辑流程还可以由专用逻辑电路—例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)来执行，并且装置也可以实现为专用逻辑电路。
[0047] 适合用于执行计算机程序的计算机包括，例如通用和/或专用微处理器，或任何其他类型的中央处理单元。通常，中央处理单元将从只读存储器和/或随机存取存储器接收指令和数据。计算机的基本组件包括用于实施或执行指令的中央处理单元以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。通常，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储设备，例如磁盘、磁光盘或光盘等，或者计算机将可操作地与此大容量存储设备耦接以从其接收数据或向其传送数据，抑或两种情况兼而有之。然而，计算机不是必须具有这样的设备。此外，计算机可以嵌入在另一设备中，例如移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频或视频播放器、游戏操纵台、全球定位系统(GPS)接收机、或例如通用串行总线(USB)闪存驱动器的便携式存储设备，仅举几例。
[0048] 适合于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、媒介和存储器设备，例如包括半导体存储器设备(例如EPROM、EEPROM和闪存设备)、磁盘(例如内部硬盘或可移动盘)、磁光盘以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可由专用逻辑电路补充或并入专用逻辑电路中。
[0049] 虽然本说明书包含许多具体实施细节，但是这些不应被解释为限制任何发明的范围或所要求保护的范围，而是主要用于描述特定发明的具体实施例的特征。本说明书内在多个实施例中描述的某些特征也可以在单个实施例中被组合实施。另一方面，在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个实施例中分开实施或以任何合适的子组合来实施。此外，虽然特征可以如上所述在某些组合中起作用并且甚至最初如此要求保护，但是来自所要求保护的组合中的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中去除，并且所要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变型。
[0050] 类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但是这不应被理解为要求这些操作以所示的特定顺序执行或顺次执行、或者要求所有例示的操作被执行，以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施例中的各种系统模块和组件的分离不应被理解为在所有实施例中均需要这样的分离，并且应当理解，所描述的程序组件和系统通常可以一起集成在单个软件产品中，或者封装成多个软件产品。
[0051] 由此，主题的特定实施例已被描述。其他实施例在所附权利要求书的范围以内。在某些情况下，权利要求书中记载的动作可以以不同的顺序执行并且仍实现期望的结果。此外，附图中描绘的处理并非必需所示的特定顺序或顺次顺序，以实现期望的结果。在某些实现中，多任务和并行处理可能是有利的。
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