CN101727123B - 集成电路芯片智能自适应驱动级控制***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成电路芯片智能自适应驱动级控制***，包括芯片驱动电路、芯片输出电路、信号检测电路和控制逻辑电路，芯片驱动电路或芯片输出电路输出反馈信号接信号检测电路的输入端，信号检测电路对反馈信号进行采样比较，输出检测结果信号接控制逻辑电路的第一输入端，控制逻辑电路根据检测结果信号，输出控制信号给芯片驱动电路。本发明还提出了集成电路芯片智能自适应驱动级控制方法，能自动调节芯片驱动能力，可以应付驱动能力不足的情况，使同一块芯片可以应对各种不同大小的负载，减少所需的芯片数量和种类，降低厂商的生产设计成本，也使芯片的应用变得容易；也可以应付驱动能力过强的情况，更节能省电。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路芯片领域，尤其涉及对集成电路芯片进行智能自适应驱动级控制的***和方法。
背景技术
集成电路芯片在应用中一般需要后接负载或相当于负载的其他器件或芯片，芯片的驱动能力代表了芯片是否能够支持很多负载的能力，以及是否能提供足够的电流、电压或功率来对后级的正常工作进行支持的能力。芯片的驱动能力直接影响到芯片本身的功能，影响到芯片是否能在电路中得到充分发挥，甚至影响到整个电路***是否能按照设计正常地运行。
芯片所接的负载越大，对于芯片驱动能力的要求越高。如果一款特定驱动能力的芯片的下一级是其他负载芯片，如果芯片的负载驱动能力较低，在驱动大负载时，可能变得驱动能力不足。另外一种情况是芯片的输出接有多个负载，而挂接在其输出上的各负载输入端电容是并联的，信号在上升沿通过芯片驱动级对负载电容充电，信号下降时负载电容通过驱动芯片的输出级放电。芯片的输出端带的负载越多，并联的电容越大，电容充放电需要的时间则越长。因此，负载电容增大会造成信号上升及下降缓慢，使得芯片驱动能力变得不足。
在以上的两种情况下，芯片业界目前的做法是，设计驱动能力更大的芯片来应付大负载的情况，否则就只能减小负载，那么，需要设计不同大小驱动能力的芯片来应付各种负载情况，这样就增大了所需芯片的数量和种类，提高了厂商的生产设计成本，也增大了芯片使用的难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种集成电路芯片智能自适应驱动级控制***和方法，使同一款芯片在后接不同大小负载时能够自动调节芯片本身的驱动能力，也就是说，对于大负载增大芯片的驱动能力，而对于小负载则减小芯片的驱动能力。这样，对于不同的负载，一颗芯片就可以应付，而不需要使用不同的芯片来带动不同大小的负载。从而可以减少所需芯片的数量和种类，降低厂商的生产设计成本，也使芯片的应用变得容易。
本发明的技术方案是：一种集成电路芯片智能自适应驱动级控制***，包括芯片驱动电路、芯片输出电路、信号检测电路和控制逻辑电路，芯片驱动电路或芯片输出电路输出反馈信号接信号检测电路的输入端，信号检测电路对反馈信号进行采样比较，输出检测结果信号接控制逻辑电路的第一输入端，控制逻辑电路根据检测结果信号，输出控制信号给芯片驱动电路。
本发明的集成电路芯片智能自适应驱动级控制***更详细的技术方案是：所述芯片驱动电路或芯片输出电路输出的反馈信号为阶跃信号或具有快速高低变化的电流或电压信号。
所述控制逻辑电路的第二输入端接芯片驱动电路或芯片输出电路输出的反馈信号，所述控制逻辑电路检测到稳定的反馈信号后，发送控制信号给信号检测电路。
所述信号检测电路对输入的反馈信号进行处理，检测电压或电流信号高低两种水平之间的时间差，或者和时间差相关的电信号，信号检测电路还包括电荷泵和比较器，将反馈信号的处理结果和参考值进行比较，输出检测结果信号。
所述控制逻辑电路包括计数器，在检测到一定数量的检测结果信号后再输出控制信号给芯片驱动电路。
所述芯片驱动电路根据控制逻辑电路输出的控制信号的不同，增加、保持或者减少芯片的驱动能力。
本发明还提出了一种实现集成电路芯片智能自适应驱动级控制***的方法，包括以下步骤：
步骤S1：所述芯片驱动电路或芯片输出电路输出反馈信号作为信号检测电路和控制逻辑电路的输入；
步骤S2：所述控制逻辑电路检测反馈信号，在检测到稳定的反馈信号后，输出使能控制信号给信号检测电路；
步骤S3：所述信号检测电路开始工作，对输入的反馈信号进行采样处理，并与参考值进行比较，输出检测结果信号给控制逻辑电路；
步骤S4：所述控制逻辑电路检测到至少一个检测结果信号后，输出控制信号给芯片驱动电路；
步骤S5：芯片驱动电路根据控制信号，做出相应的驱动能力调整处理。
本发明的集成电路芯片智能自适应驱动级控制方法更详细的技术方案是：所述步骤S4中，所述控制逻辑电路包括计数器，在检测到一定数量的检测结果信号后才开始判断；当在一定时间内和一定的比较器参考电压下，检测到一定数量的检测结果信号，则相应输出增驱动控制信号，保持驱动控制信号，或者减驱动控制信号。
所述步骤S5中，所述芯片驱动电路若收到增驱动控制信号，则开启更多驱动或者开启更大的驱动；若收到减驱动控制信号，则关闭部分驱动；若收到保持驱动控制信号，则不作改变。
进一步地，还包括步骤S6：芯片根据情况决定在完成智能驱动设置以后自动关闭或者不关闭检测电路，并定期或不定期重新开启检测电路以决定是否需要改变芯片的驱动能力，或者也可以根据情况不再重新开启检测电路。
本发明的优点是：可以检测芯片输出的阶跃信号(例如时钟信号和方波信号)或其他快速变化的信号的上升时间以及/或者下降时间，并通过这种检测使同一款芯片在后接不同大小负载时能够自动调节芯片本身的驱动能力，可以应付驱动能力不足的情况，使同一块芯片可以应对各种不同大小的负载，减少所需的芯片数量和种类，降低厂商的生产设计成本，也使芯片的应用变得容易；也可以应付驱动能力过强的情况，更节能省电。可以根据情况决定在完成智能驱动设置以后自动关闭以节省电能或者不关闭检测电路，并根据情况灵活决定定期或不定期重新开启检测电路以决定是否需要改变芯片的驱动能力，或者也可以不再重新开启检测电路。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的实施例1的结构框图；
图2为本发明的实施例2的结构框图；
图3为本发明的实施例的一种信号检测电路的部分结构示意图；
图4为本发明的增加或保持芯片驱动能力的芯片驱动电路的电路示意图；
图5为本发明的减少或保持芯片驱动能力的芯片驱动电路的电路示意图。
其中：1芯片驱动电路；2芯片输出电路；3信号检测电路；4控制逻辑电路。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，本实施例的集成电路芯片智能自适应驱动级控制***包括芯片驱动电路1、芯片输出电路2、信号检测电路3和控制逻辑电路4。在本实施例中，由芯片驱动电路1输出反馈信号分别连接信号检测电路3的输入端和控制逻辑电路4的第二输入端，信号检测电路3的信号输出端连接控制逻辑电路4的第一输入端，控制逻辑电路4的使能控制端连接信号检测电路的控制输入端，其输出端连接芯片驱动电路的控制输入端。
芯片驱动电路1输出信号给芯片输出电路2，芯片输出电路通常是芯片缓冲电路，由芯片输出电路输出信号给芯片的输出端。芯片驱动电路1的输出反馈信号为阶跃信号或具有陡上升沿和陡下降沿的快速高低变化的电流或电压信号。
控制逻辑电路4对芯片驱动电路输出的反馈信号进行检测，当反馈信号较稳定后，从使能控制端输出一个使能控制信号给信号检测电路3的控制输入端，控制信号检测电路3开始工作。具体实现为控制逻辑电路4包含计数器，对输入的反馈信号进行计数，当记到一定数值时再给信号检测电路3发使能控制信号。
信号检测电路3在收到控制逻辑4的使能控制信号后开始检测工作，对输入的反馈信号进行采样处理，并与参考值进行比较，检测芯片输出的阶跃信号(例如时钟信号和方波信号)或其他快速变化的信号的上升时间以及/或者下降时间，并输出检测结果信号给控制逻辑电路。信号检测电路测量反馈信号的电压或电容高低两个水平的时间差，并将时间差转换成电信号，具体方式可以为：将输出反馈信号的上升沿和下降沿信号通过比较器进行采样比较，将电压或电流信号高低两水平间的时间差转换成电脉冲信号。时间差越长，说明芯片的驱动负载越大，芯片所需的驱动能力越大，时间差越小，说明芯片所需的驱动能力越小。信号检测电路包括一个电荷泵和若干比较器。如图3所示，电荷泵可以由2个场效应管和电容组成。电荷泵的第一输入端输入代表时间差的脉冲信号，脉冲给电荷泵充电，电荷泵的电容C1的电压增加，电容C1两端的电压和代表时间差的脉冲宽度成正比。电容C1的一端连接比较器的一个输入端，比较器的另一个输入端连接参考电压，参考电压可以通过软件或硬件等方式设定。
当芯片的负载较大时，电路的驱动可能不足，代表时间差的脉冲宽度很大，电容泵的电容两端的电压较大，当电压值大于参考电压的值时，电荷泵后的比较器输出一个触发脉冲，给控制逻辑电路4，此时说明芯片的驱动能力不足。若芯片的负载较小，电路的驱动能力足够时，代表时间差的脉冲不足以使电容C1的电压超过参考电压，则电荷泵后的比较器不会有脉冲信号输出，说明驱动足够。
控制逻辑电路4用于对芯片驱动电路进行控制，使其得到所需要的驱动能力。当控制逻辑电路4认定芯片的驱动能力过小时，则将开启更多或更强的驱动电路，若认定驱动能力未过大，则保持现有大小的驱动能力。控制逻辑电路4的计数器在一定的时间内对从信号检测电路发来的检测结果信号(即触发脉冲信号)进行计数，当检测到一定数量的检测结果脉冲时，再决定调整芯片的驱动能力，若需要增加芯片的驱动能力，则输出给芯片驱动电路1的控制信号hdrv为高电平，代表增驱动控制信号，否则hdrv为低电平，代表保持驱动控制信号。
如图4所示为芯片驱动电路的一种具体实现方式，当控制逻辑电路判断需要增加驱动时，高电平的hdrv信号使在的一路驱动电路工作的基础上，第二路驱动电路开启，否则低电平的hdrv信号(即高电平的hdrv_n信号)使只有第一路驱动电路工作，第二路驱动电路关闭不工作。信号enable是整个驱动电路的使能信号，由控制逻辑电路或由芯片其他部分产生，用来开启或关闭芯片驱动电路。
由于在实际使用的过程中，芯片接的负载在一定时间内不会变化，芯片所需的驱动能力也不变，因此并不需要时刻监测驱动能力，因此，控制逻辑电路可以设置在一定时间或者其他情况时由使能控制信号控制信号检测电路3关闭，停止工作，也可以通过使能控制信号控制信号检测电路3定期或不定期地开启或关闭，从而节约电能，避免不必要的浪费。定期或不定期的重新开启信号检测电路的目的是为了应对芯片的负载可能有变化的情况。在一些情况下，也可以根据情况不再重新开启信号检测电路。
实施例2：如图2所示，在本实施例中，由芯片输出电路2输出反馈信号分别连接信号检测电路3的输入端和控制逻辑电路4的第二输入端。输出反馈信号为阶跃信号或具有陡上升沿和陡下降沿的快速高低变化的电流或电压信号。控制逻辑电路4对芯片输出电路2输出的反馈信号进行检测，当发现反馈信号较稳定时，输出一个使能控制信号给信号检测电路3的控制输入端，控制信号检测电路3开始工作，对芯片输出电路2输出的反馈信号进行检测。在具体电路实现时，也可以将控制逻辑电路和信号检测电路组合在一起，构成信号检测控制电路。
图4的芯片驱动电路对应于在芯片使用过程中驱动能力可能不足的问题，图5的芯片驱动电路对应于的集成电路芯片智能自适应驱动级控制***是为在芯片使用过程中，驱动能力可能过高的情况设计的，这种情况下，芯片的驱动能力足够，而有时为了节能需要根据情况关闭一些驱动。在图5的实施例中，信号检测电路3的比较器的参考电压根据情况具体设置，当信号检测电路在特定的比较器参考电压下有脉冲输出时，代表芯片的驱动能力使用合理，不需要降低，并输出高电平的ldrv_n信号(即低电平的ldrv信号)，代表保持驱动控制信号，使驱动电路保持工作；否则，当信号检测电路在降低比较器参考电压到一定数值后仍然没有脉冲输出时，控制逻辑电路4判断认为芯片的驱动能力过高，需要降低驱动能力，输出低电平的ldrv_n信号(即高电平的ldrv信号)，代表减驱动控制信号，使第一路驱动电路保持工作，第二路驱动电路关闭不工作。如果在电路中需要有开关更多路驱动电路，可以照以上原理进行设计。不管是以芯片驱动电路1还是芯片输出电路2的输出作为反馈信号的***，都可以根据实际应用的需要，解决驱动能力可能不足或解决驱动能力可能过高的问题。
以上所述，仅为本发明的优选实施例，并不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求及说明书内容所作的简单的变换，皆应仍属于本发明覆盖的保护范围。
Claims (7)
1.一种集成电路芯片智能自适应驱动级控制***，其特征在于：包括芯片驱动电路(1)、芯片输出电路(2)、信号检测电路(3)和控制逻辑电路(4)，芯片驱动电路(1)或芯片输出电路(2)输出反馈信号给信号检测电路(3)的输入端，信号检测电路(3)对反馈信号进行采样比较，输出检测结果信号给控制逻辑电路(4)的第一输入端，控制逻辑电路(4)根据检测结果信号，输出控制信号给芯片驱动电路(1)；所述芯片驱动电路(1)或芯片输出电路(2)输出的反馈信号为阶跃信号或具有陡上升沿和陡下降沿的快速高低变化的电流或电压信号；所述信号检测电路(3)对输入的反馈信号进行处理，检测电压或电流信号高低两种水平之间的时间差，或者和时间差相关的电信号，信号检测电路包括比较器，将反馈信号的处理结果和参考值进行比较，输出检测结果信号；所述芯片驱动电路(1)根据控制逻辑电路(4)输出的控制信号的不同，增加、保持或者减少芯片的驱动能力。
2.根据权利要求1中所述的集成电路芯片智能自适应驱动级控制***，其特征在于：所述控制逻辑电路(4)的第二输入端接入芯片驱动电路(1)或芯片输出电路(2)输出的反馈信号，所述控制逻辑电路(4)检测到稳定的反馈信号后，发送控制信号给信号检测电路(3)。
3.根据权利要求1中所述的集成电路芯片智能自适应驱动级控制***，其特征在于：所述控制逻辑电路(4)包括计数器，在检测到一定数量的检测结果信号后再输出控制信号给芯片驱动电路(1)。
4.一种权利要求1所述的集成电路芯片智能自适应驱动级控制***的自适应驱动级控制方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S1：所述芯片驱动电路(1)或芯片输出电路(2)输出反馈信号作为信号检测电路(3)和控制逻辑电路(4)的输入；
步骤S2：所述控制逻辑电路(4)检测输入的反馈信号，在检测到稳定的反馈信号后，输出使能控制信号给信号检测电路(3)；
步骤S3：所述信号检测电路(3)开始工作，对输入的反馈信号进行采样处理，并与参考值进行比较，检测芯片输出的阶跃信号或其他快速变化的信号的上升时间以及/或者下降时间，并输出检测结果信号给控制逻辑电路(4)；
步骤S4：所述控制逻辑电路(4)检测到至少一个检测结果信号后，输出控制信号给芯片驱动电路(1)；
步骤S5：芯片驱动电路(1)根据控制信号，做出相应的驱动能力调整处理。
5.根据权利要求4中所述的自适应驱动级控制方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述控制逻辑电路(4)包括计数器，在检测到一定数量的检测结果信号后才开始判断；当在一定时间内和一定的比较器参考电压下，检测到一定数量的检测结果信号，则相应输出增驱动控制信号、保持驱动控制信号、或者减驱动控制信号。
6.根据权利要求5中所述的自适应驱动级控制方法，其特征在于：所述步骤S5中，所述芯片驱动电路(1)若收到增驱动控制信号，则开启更多驱动或者开启更大的驱动；若收到减驱动控制信号，则关闭部分驱动；若收到保持驱动控制信号，则不作改变。
7.根据权利要求4中所述的自适应驱动级控制方法，其特征在于还包括步骤S6：所述控制***可在完成智能驱动设置以后自动关闭或者不关闭信号检测电路(3)，并定期或不定期重新开启信号检测电路(3)，或不再重新开启信号检测电路(3)。
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