CN102723861B - 一种芯片供电电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种芯片供电电路，包括：电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容和芯片；所述电源的第一端与所述第三电阻的第一端相连，所述第三电阻的第二端与所述芯片相连；所述电源的第二端与所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端相连；所述第一电阻的第二端与所述第三电阻的第一端相连；所述第二电阻的第二端与所述芯片相连；所述电容并联在所述第二电阻的两端。

Description

一种芯片供电电路
技术领域
本发明涉及芯片领域，特别地涉及一种芯片供电电路。
背景技术
随着芯片技术的发展，运算速度越来越高的芯片对电源要求亦愈来愈高，高速芯片的应用场景要求电源动态能力强，电压纹波噪声小。现有技术通常采用开关电源为芯片供电，开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，虽然开关电源的效率比较高，但在高速芯片的应用场景，开关电源的工作过程无法及时响应负载电流变化，进而造成电压纹波的产生。由于开关电源频率的限制，一般开关电源的环路带宽无法做的很高，导致电源输出动态响应能力不强，芯片上的电压纹波大，而这种电压纹波是业界不需要看到的，因为这种电压纹波会影响芯片的性能，因此，业界一直在努力降低芯片上电压波动的幅度，为芯片提供更优的供电环境。
发明内容
本发明实施例提供了一种芯片供电电路，能够在负载电流变化时，降低芯片负载电压的变化幅度，保证芯片的运算性能。
本发明实施例提供的芯片供电电路，包括：电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容和芯片；所述电源的第一端与所述第三电阻的第一端相连，所述第三电阻的第二端与所述芯片相连；所述电源的第二端与所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端相连；所述第一电阻的第二端与所述第三电阻的第一端相连；所述第二电阻的第二端与所述芯片相连；所述电容并联在所述第二电阻的两端。
本发明实施例提供的芯片供电电路通过运用一系列的具有适当阻抗的电阻，大幅度降低了芯片负载电压的变化幅度，降低了电压变化幅度对芯片运算性能造成的消极影响。
附图说明
图1所示为本发明实施例提供的芯片负载电压随负载电流和时间变化情况的示意图；
图2所示为本发明实施例提供的芯片供电电路的结构示意图。
具体实施方式
基于高速芯片的结构特点，高速芯片的用电要求有其自身的特点，其中最为显著的一个特点就是：高速芯片的用电电流，表现为负载电流大，且波动剧烈，电流围绕一个中心值呈上下波动的态势，电流波动完毕随即恢复到中心值。本发明针对高速芯片用电场景的这一特点，提供了一种简单有效的方式，可以降低电源输出电压的纹波，进而减小芯片电压波动的幅度，使芯片更好的发挥其运算性能。
如图1所示，现有技术中，负载电压变化随着负载电流变化的过程为：负载电流在0-t1阶段为i1，此阶段芯片上的负载电压未发生波动，芯片稳定运行着；负载电流在t1时刻发生突变，即负载电流由i1突升至i2，此时芯片上的负载电压也发生突变，负载电压由V降低到V-V1负载；在t1-t2阶段，负载电流保持i2不变，芯片负载电压缓慢由V-V1上升至V，而后芯片负载电压保持V不变；负载电流在t2时刻由i2突降至i1，此时芯片负载电压由原先的V突升至V+V1。通过上述过程可以看出在0-t2这一阶段芯片负载电压的变化幅度为2V1。
针对上述问题，本发明实施例考虑了芯片用电的要求，结合芯片集成在印刷电路板PCB上的应用实情，提供了一种芯片供电设备，所述芯片供电设备能够在负载电流突变时降低芯片电压变化幅度，为芯片提供一个更为优化的供电环境。
如图2所示，本发明实施例提供的芯片供电电路200包括：电源201、第三电阻202、芯片203、第一电阻204、第二电阻205和电容206，电源201的第一端与第三电阻202的第一端相连，第三电阻202的第二端与芯片203相连，电源201的第二端与第一电阻204的第一端和第二电阻205的第一端相连，第一电阻204的第二端与第三电阻202的第一端相连，第二电阻205的第二端与芯片203相连，电容206并联在第二电阻205的两端。其中，电源201可以是带远端感知Sense功能的开关电源，第一电阻204和第二电阻205的阻值远大于第三电阻202的阻值，这里第三电阻的阻值可以设定为固定不变，第三电阻可以是印刷电路板PCB，其阻值即为PCB的阻值。
针对芯片供电电路200做如下分析：设V定为电源设定电压，电源闭环调节感知到的V感点电压等于V定，设V远为芯片电压，R3为第三电阻的阻抗，I为负载电流，V出为电源输出电压，第一电阻204为R1，第二电阻205为R2，那么则有：1)、V远＝V出-I*R3；2)、V定＝V感＝(V出-V远)*R2/(R1+R2)+V远，将1)中V出带入2)中得出V定-V远＝I*R3*R2/(R2+R1)，其中V定是定值，可以看出负载电压V远随电流I升高而降低，降低的比例即为R3*R2/(R2+R1)。
采用芯片供电电路200给芯片203供电时，芯片203上的电流、电压变化情况如图1所示：负载电流在0-t1阶段为i1，此阶段芯片上的负载电压未发生波动，芯片稳定运行；在t1时刻负载电流由i1突增至i2时，芯片负载电压V远降低，降低的电压通过电容206传递给电源201，电源201会主动响应上述电压降低进行补偿，但由于响应速度跟不上，最终的结果为V远瞬间由V降低了V1；在t1-t2阶段，负载电流保持i2不变，芯片负载电压由V-V1缓慢变为V变，由上面的分析可知，V变＝(i2-i1)*R3*R2/(R2+R1)，设计R1、R2，使V变＝V1，这里(i2-i1)可记为I增；在t2时刻，电流由i2突降至i1，芯片负载电压瞬态的升高V1，这个升高的V1是在V变的基础上升高的，但由于在t1-t2阶段，已经经过调整R1、R2使得V变＝V1，所以这一阶段负载电压的变化实际上是负载芯片电压在下降V1的基础之上又升高了V1变为V。可见，在用芯片供电设备为芯片供电时，在电流整个变化过程中，芯片负载电压的波动幅度只有V1，而现有技术中芯片负载电压的波动幅度为2V1。在上述论述中，可以发现，R1和R2的阻值选取要满足一定的关系，即使I增*R3*R2/(R2+R1)＝V1，这一点至关重要，在实际运用时可以先对R1和R2的阻值进行调校，而后进行运用。
考虑到芯片的应用场景，即大部份芯片都会被集成在印刷电路板PCB上应用，因此，上述第三电阻可以是印刷电路板PCB上所述芯片与所述电源之间电路的电阻。
由上述可见，本发明实施例提供的芯片供电电路通过运用第三电阻自身的固定的阻抗并结合适当阻值的第一电阻和第二电阻，大幅度降低了芯片负载电压的变化幅度，降低了电压变化幅度对芯片运算性能造成的消极影响。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种芯片供电电路，其特征在于，包括：电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容和芯片；
所述电源的第一端与所述第三电阻的第一端相连,所述第三电阻的第二端与所述芯片相连；
所述电源的第二端与所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端相连；所述第一电阻的第二端与所述第三电阻的第一端相连；所述第二电阻的第二端与所述芯片相连；
所述电容并联在所述第二电阻的两端；所述第一电阻的阻值R1、所述第二电阻的阻值R2和所述第三电阻的阻值R3的大小满足等式V1＝I增·R3·R2/(R1+R2)，其中所述I增为所述芯片瞬间增大的电流，所述V1为所述芯片电流突然增大I增时所述芯片上的电压变化幅度。
2.如权利要求1所述的芯片供电电路，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻的阻值远大于所述第三电阻的阻值，所述第三电阻的阻值为固定值。
3.如权利要求1所述的芯片供电电路，其特征在于，所述第三电阻是印刷电路板PCB上所述芯片与所述电源之间电路的电阻。
4.如权利要求1所述的芯片供电电路，其特征在于，所述电源是带远端感知Sense功能的开关电源。
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