CN113110727A - 一种龙芯3a4000供电***、设计方法及处理器*** - Google Patents

Abstract

一种龙芯3A4000供电***、设计方法及处理器***，龙芯3A4000供电***包括：第一变电单元，用于依次输出第一中间电压、第一输出电压；第二变电单元，用于在第一输出电压的使能下将输入电源转换为第二输出电压、第三输出电压、第四输出电压，第三输出电压、第四输出电压皆在第二输出电压后输出；第三变电单元，用于将第一输出电压转换为第五输出电压、第六输出电压、第二中间电压，第六输出电压、第二中间电压在第五输出电压后输出；第四变电单元，用于在第二中间电压的使能下将输入电源转换为第七输出电压、第八输出电压。本发明具备极高的顺控能力，电路结构简单，且无需电源控制器，并能在保证供电稳定的前提下降低成本，适合产业化推广。

Description

一种龙芯3A4000供电***、设计方法及处理器***

技术领域

本发明属于计算机数据处理领域，具体涉及一种龙芯3A4000供电***、设计方法及处理器***。

背景技术

龙芯3A4000是一款功能强大国产的处理器，其具有良好的数据处理能力，且因为是国产处理器，所以在很多重要领域都得到了较为深入的应用，以避免国外的技术封锁。保证一款处理器能够实现稳定运行的因素很多，其中主要因素之一便是具有一个良好的供电***。目前，在针对龙芯3A4000供电***方面，各大配套厂商也推出了一些配套产品，但是却普遍存在两个问题：一方面，大多数产品不具备良好的电源顺控能力，容易导致供电顺序出现误差，导致龙芯3A4000运行不稳定，另一方面，为了保证顺控能力，设计的***供电电路结构过于复杂，部分产品甚至需要加入专门的电源控制器辅助控制，导致成本高，且维修困难。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种龙芯3A4000供电***，所述龙芯3A4000供电***解决了供电***顺控能力差、电路结构复杂的问题。本发明还提出了一种龙芯3A4000供电***设计方法和一种处理器***。

根据本发明第一方面实施例的龙芯3A4000供电***，包括以下步骤：

第一变电单元，具有一个输入端和两个输出端，用于将与输入端连接的输入电源转换为第一中间电压、第一输出电压并由第一输出端、第二输出端对应输出；所述第一输出电压在所述第一中间电压后输出；

第二变电单元，具有三个输出端、与所述输入电源连接的输入端以及与所述第一变电单元第二输出端连接的使能端，用于在所述第一输出电压的使能下将所述输入电源转换为第二输出电压、第三输出电压、第四输出电压并分别由第一输出端、第二输出端、第三输出端对应输出，所述第三输出电压、第四输出电压皆在所述第二输出电压后输出；

第三变电单元，其具有三个输出端、以及与所述第一变电单元第二输出端连接的输入端，用于将所述第一输出电压转换为第五输出电压、第六输出电压、第二中间电压并分别由第一输出端、第二输出端、第三输出端对应输出，所述第六输出电压、第二中间电压在所述第五输出电压后输出；

第四变电单元，其具有两个输出端、与所述输入电源连接的输入端以及与所述第三变电单元的第三输出端连接的使能端，用于在所述第二中间电压的使能下将所述输入电源转换为第七输出电压、第八输出电压，并分别由两个输出端对应输出；所述第一输出电压至所述第八输出电压皆用于为主处理器供电。

根据本发明实施例的龙芯3A4000供电***，至少具有如下技术效果：第一变电单元、第二变电单元、第三变电单元、第四变电单元能够实现对输入电源进行不同的电压转换，从而能够满足整个供电***能够满足龙芯3A4000对多电压供电需求。同时，通过严格控制每一个变电单元输出的先后、以及巧妙的利用前一级变电单元作为后一级变电单元的使能信号的方式，实现了对多个输出电压先后输出的控制，从而满足了龙芯3A4000对供电电压顺序的需求。本发明实施例的龙芯3A4000供电***相较于其他的供电***而言，具备极高的顺控能力，电路结构极为简单，且不需要增加电源控制器，能够在保证供电稳定的前提下，有效的降低供电***成本，适合产业化推广。

根据本发明的一些实施例，所述第一变电单元包括：

第一主电源模块，其具有输入端、第一输出端、第二输出端以及分别控制第一输出端、第二输出端输出状态的第一使能端和第二使能端，其输入端和第一使能端皆与所述输入电源连接，第一输出端用于输出第三中间电压，第二输出端用于输出第一输出电压；

第二主电源模块，其输入端与所述第一主电源模块的第一输出端连接，输出端与所述第一主电源模块的第二使能端连接，用于将所述第三中间电压转换为第一中间电压并输出。

根据本发明的一些实施例，所述第二变电单元包括：

第三主电源模块，其具有输入端、第一输出端、第二输出端以及分别控制第一输出端、第二输出端输出状态的第一使能端和第二使能端，其输入端与所述输入电源连接，第二使能端与所述第一变电单元的第二输出端连接，第二输出端用于输出第二输出电压，第一使能端用于接收所述第二输出电压，第一输出端用于输出第三输出电压；

第四主电源模块，其具有输入端、第一输出端以及控制第一输出端输出状态的第一使能端，其输入端与所述输入电源连接，第一使能端与所述第三主电源模块的第二输出端连接，第一输出端用于输出第四输出电压。

根据本发明的一些实施例，所述第三变电单元包括：

第五主电源模块，其输入端与所述第一变电单元的第二输出端连接，输出端用于输出由所述第一输出电压转换之后的第五输出电压；

第六主电源模块，其输入端与所述第五主电源模块的输出端连接，输出端与所述第四变电单元的使能端连接，用于将所述第五输出电压转换为第二中间电压并输出；

第七主电源模块，其输入端与所述第五主电源模块的输出端连接，输出端用于输出由所述第五输出电压转换之后的第六输出电压。

根据本发明的一些实施例，所述第四变电单元包括：

第八主电源模块，其具有输入端、输出端以及控制输出端输出状态的使能端，其输入端与所述输入电源连接，使能端与所述第三变电单元的第三输出端输连接，输出端用于输出第七输出电压；

第九主电源模块，其具有输入端、输出端以及控制输出端输出状态的使能端，其输入端与所述输入电源连接，使能端与所述第三变电单元的第三输出端输连接，输出端用于输出第八输出电压。

根据本发明的一些实施例，所述龙芯3A4000供电***还包括：

第一内存电源模块，其输入端与所述第一变电单元的第二输出端连接，输出端用于输出第一内存供电电压；

第二内存电源模块，其具有输入端、输出端、基准电压端，其输入端与所述第一变电单元的第二输出端连接，基准电压端与所述第二变电单元的第二输出端连接，输出端用于输出第二内存供电电压；

第三内存电源模块，其具有输入端、输出端、基准电压端，其输入端与所述第一变电单元的第一输出端连接，基准电压端与所述第二变电单元的第三输出端连接，输出端用于输出第三内存供电电压。

根据本发明的一些实施例，所述龙芯3A4000供电***还包括：

第一桥片电源模块，其输入端与所述第一变电单元的第一输出端连接，输出端用于输出第一桥片供电电压；

第二桥片电源模块，其输入端与所述第三变电单元的第一输出端连接，输出单用于输出第二桥片供电电压；

第三桥片电源模块，其输入端与所述第三变电单元的第一输出端连接，输出单用于输出第四中间电压；

第四桥片电源模块，其具有输入端、输出端、基准电压端，其输入端与所述第一变电单元的第一输出端连接，基准电压端与所述第三桥片电源模块的输出端连接，输出端用于输出第三桥片供电电压。

根据本发明的一些实施例，所述龙芯3A4000供电***还包括：

第十主电源模块，其输入端与所述第三变电单元的第一输出端连接，输出单用于输出第九输出电压，所述第九输出电压与第六输出电压的输出路径一致。

据本发明第二方面实施例的龙芯3A4000供电***设计方法，用于完成上述的龙芯3A4000供电***，包括以下步骤：

依据主处理器多个供电端口所需的供电电压，设计第一变电单元、第二变电单元、第三变电单元、第四变电单元；

依据所述主处理器的多个所述供电端口的供电顺序，将所述第一变电单元的第二输出端分别与所述第二变电单元的使能端、第三变电单元的输入端连接，将所述第三变电单元的第三输出端与所述第四变电单元的使能端连接。

根据本发明实施例的龙芯3A4000供电***设计方法，至少具有如下技术效果：本发明实施例的龙芯3A4000供电***设计方法依据龙芯3A4000的供电需要设计了第一变电单元、第二变电单元、第三变电单元、第四变电单元，同时通过严格设计每一个变电单元输出的先后、以及巧妙的利用前一级变电单元作为后一级变电单元的使能信号的方式，实现了对多个输出电压先后输出的控制，从而满足了龙芯3A4000对供电电压顺序的需求。依据本发明实施例的龙芯3A4000供电***设计方法设计的供电***相较于其他的供电***而言，具备极高的顺控能力，电路结构极为简单，且不需要增加电源控制器，能够在保证供电稳定的前提下，有效的降低供电***成本，适合产业化推广。

根据本发明的一些实施例，上述龙芯3A4000供电***设计方法还包括以下步骤：

依据内部存储器的多个供电端口所需的供电电压，设计第一内存电源模块、第二内存电源模块、第三内存电源模块；

依据所述内部存储器的多个所述供电端口的供电顺序，将所述第一内存电源模块的输入端与所述第一变电单元的第二输出端连接，将所述第二内存电源模块的输入端与所述第一变电单元的第二输出端连接、基准电压端与所述第二变电单元的第二输出端连接，将所述第三内存电源模块的输入端与所述第一变电单元的第一输出端连接、基准电压端与所述第二变电单元的第三输出端连接。

根据本发明的一些实施例，上述龙芯3A4000供电***设计方法还包括以下步骤：

依据桥片的多个供电端口所需的供电电压，设计第一桥片电源模块、第二桥片电源模块、第三桥片电源模块、第四桥片电源模块；

依据所述桥片的多个所述供电端口的供电顺序，将所述第一桥片电源模块的输入端与所述第一变电单元的第一输出端连接，将所述第二桥片电源模块和第三桥片电源模块的输入端皆与所述第三变电单元的第一输出端连接，将所述第四桥片电源模块的输入端与所述第一变电单元的第一输出端连接、基准电压端与所述第三桥片电源模块的输出端连接。

据本发明第三方面实施例的处理器***，包括主处理器以及与所述主处理器连接的上述任一龙芯3A4000供电***。

根据本发明实施例的处理器***，至少具有如下技术效果：通过在主处理器龙芯3A4000***增加上述龙芯3A4000供电***，能够有效的保证龙芯3A4000的稳定运行，且通过将龙芯3A4000和上述龙芯3A4000供电***集成化之后，也便于实现产业化推广。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的龙芯3A4000供电***部分设计图a；

图2是本发明实施例的龙芯3A4000供电***部分设计图b；

图3是本发明实施例的第一主电源模块的电路原理图；

图4是本发明实施例的第二主电源模块的电路原理图；

图5是本发明实施例的第二内存电源模块的电路原理图。

附图标记：

第一变电单元100、第一主电源模块110、第二主电源模块120、

第二变电单元200、第三主电源模块210、第四主电源模块220、

第三变电单元300、第五主电源模块310、第六主电源模块320、第七主电源模块330、

第四变电单元400、第八主电源模块410、第九主电源模块420、

第一内存电源模块510、第二内存电源模块520、第三内存电源模块530、

第一桥片电源模块610、第二桥片电源模块620、第三桥片电源模块630、第四桥片电源模块640、

第十主电源模块710。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面参考图1至图5描述根据本发明第一方面实施例的龙芯3A4000供电***。

根据本发明第一方面实施例的龙芯3A4000供电***，包括：第一变电单元100、第二变电单元200、第三变电单元300、第四变电单元400。

第一变电单元100，具有一个输入端和两个输出端，用于将与输入端连接的输入电源12V_IN转换为第一中间电压VCC3_SB、第一输出电压VCC3并由第一输出端、第二输出端对应输出；第一输出电压VCC3在第一中间电压VCC3_SB后输出；

第二变电单元200，具有三个输出端、与输入电源12V_IN连接的输入端以及与第一变电单元100第二输出端连接的使能端，用于在第一输出电压VCC3的使能下将输入电源12V_IN转换为第二输出电压VCC1_3V_VDDP、第三输出电压VCC1_2V_DDR4、第四输出电压VCC1_2V_DDR4_C2并分别由第一输出端、第二输出端、第三输出端对应输出，第三输出电压VCC1_2V_DDR4、第四输出电压VCC1_2V_DDR4_C2皆在第二输出电压VCC1_3V_VDDP后输出；

第三变电单元300，其具有三个输出端、以及与第一变电单元100第二输出端连接的输入端，用于将第一输出电压VCC3转换为第五输出电压VCC1_8V、第六输出电压VCC1_15V_C0_PLL、第二中间电压VCC1_2V_PCH并分别由第一输出端、第二输出端、第三输出端对应输出，第六输出电压VCC1_15V_C0_PLL、第二中间电压VCC1_2V_PCH在第五输出电压VCC1_8V后输出；

第四变电单元400，其具有两个输出端、与输入电源12V_IN连接的输入端以及与第三变电单元300的第三输出端连接的使能端，用于在第二中间电压VCC1_2V_PCH的使能下将输入电源12V_IN转换为第七输出电压VCORE1_15V、第八输出电压VCORE1_15V_C2，并分别由两个输出端对应输出；第一输出电压VCC3至第八输出电压VCORE1_15V_C2皆用于为主处理器供电。

参考图1、图2，第一变电单元100具备使能端，但是其使能端直接与输入端连接，因此只需要输入端有电，便可以对输入电源12V_IN进行转换，转换过程中会先后转换出第一中间电压VCC3_SB、第一输出电压VCC3，且第一输出电压VCC3的产生只能在第一中间电压VCC3_SB产生之后才能转换出，这样便可以保证输入电源12V_IN、第一中间电压VCC3_SB、第一输出电压VCC3按照时间顺序输出。

第二变电单元200转换的同样是输入电源12V_IN，但是为了保证第二变电单元200输出的电压能够在第一输出电压VCC3之后，使用了第一输出电压VCC3作为第二变电单元200的使能端的输入，只有在第一输出电压VCC3输入时才会将输入电源12V_IN转换为第二输出电压VCC1_3V_VDDP、第三输出电压VCC1_2V_DDR4、第四输出电压VCC1_2V_DDR4_C2。为了保证第三输出电压VCC1_2V_DDR4、第四输出电压VCC1_2V_DDR4_C2一定在第二输出电压VCC1_3V_VDDP后输出，使用第二输出电压VCC1_3V_VDDP作为第三输出电压VCC1_2V_DDR4、第四输出电压VCC1_2V_DDR4_C2输出的使能信号即可。

第三变电单元300转换是第一输出电压VCC3，这里便已经决定了第三变电单元300的输出一定在第一变电单元100之后。第三变电单元300将第一输出电压VCC3转换为第五输出电压VCC1_8V并由第一输出端，并进一步将第五输出电压VCC1_8V转换为第六输出电压VCC1_15V_C0_PLL、第二中间电压VCC1_2V_PCH并分别由第二输出端、第三输出端对应输出，这样便可以严格的保证第六输出电压VCC1_15V_C0_PLL、第二中间电压VCC1_2V_PCH会在第五输出电压VCC1_8V之后输出，以满足时序要求。

第四变电单元400转换的仍然是输入电源12V_IN，但是其使能端的输入电压是第三变电单元300输出的第二中间电压VCC1_2V_PCH，因此第四变电单元400会在第三变电单元300输出后，再分别由两个输出端输出由输入电源12V_IN转换来的第七输出电压VCORE1_15V、第八输出电压VCORE1_15V_C2。

第一变电单元100、第二变电单元200、第三变电单元300、第四变电单元400实质上皆是不同的电源转换电路，具体转换出来的输出电压则依据龙芯3A4000的需求进行设计，保证能够满足所有电压需求即可。且在多个电源转换电路设计好之后，巧妙的利用使能信号进行多个电路之间的串联，完成严格的时序控制，实现了对龙芯3A4000的稳定供电。

根据本发明实施例的龙芯3A4000供电***，第一变电单元100、第二变电单元200、第三变电单元300、第四变电单元400皆能够实现对输入电源12V_IN的转换，从而能够满足整个供电***能够满足龙芯3A4000对多电压供电需求。同时，通过严格控制每一个变电单元输出的先后、以及巧妙的利用前一级变电单元作为后一级变电单元的使能信号的方式，实现了对多个输出电压先后输出的控制，从而满足了龙芯3A4000对供电电压顺序的需求。本发明实施例的龙芯3A4000供电***相较于其他的供电***而言，具备极高的顺控能力，电路结构极为简单，且不需要增加电源控制器，能够在保证供电稳定的前提下，有效的降低供电***成本，适合产业化推广。

这里对第一输出电压VCC3至第八输出电压VCORE1_15V_C2给龙芯3A4000供电的具体端口进行简单说明：

第一输出电压VCC3：VDDE_IO、VDDE_3V3端口；

第二输出电压VCC1_3V_VDDP：VDDP端口；

第三输出电压VCC1_2V_DDR4和第四输出电压VCC1_2V_DDR4_C2：VDDE_DDR、VDDE_1V2端口；

第五输出电压VCC1_8V：VDDE_1V8端口；

第六输出电压VCC1_15V_C0_PLL：PLL_SYS_AVDD、PLL_SE_VDD、PLL_SE_VDD、PLL_HT1_DVDD、PLL_HT1_AVDD、PLL_HT0_DVDD、PLL_HT0_AVDD、PLL_DDRPHY_VDD、PLL_DDR_DVDD、PLL_DDR_AVDD端口；

第七输出电压VCORE1_15V和第八输出电压VCORE1_15V_C2：VDD端口。

在本发明的一些实施例中，第一变电单元100包括：第一主电源模块110、第二主电源模块120。

第一主电源模块110，其具有输入端、第一输出端、第二输出端以及分别控制第一输出端、第二输出端输出状态的第一使能端和第二使能端，其输入端和第一使能端皆与输入电源12V_IN连接，第一输出端用于输出第三中间电压VCC，第二输出端用于输出第一输出电压VCC3；

第二主电源模块120，其输入端与第一主电源模块110的第一输出端连接，输出端与第一主电源模块110的第二使能端连接，用于将第三中间电压VCC转换为第一中间电压VCC3_SB并输出。

参考图1、图3、图4，第一主电源模块110的第一使能端是直接由输入电源12V_IN控制，因此在整个供电***上电的第一时间，便会将输入电源12V_IN转换为第三中间电压VCC，之后进一步利用第二主电源模块120将第三中间电压VCC转换为第一中间电压VCC3_SB。而第一主电源模块110的第二使能端在接收到第一中间电压VCC3_SB后才开始将输入电源12V_IN转换为第一输出电压VCC3输出。这里通过利用第一主电源模块110的第二使能端，直接有效的实现了第一中间电压VCC3_SB、第一输出电压VCC3的先后输出。在本发明的一些实施例中，第一主电源模块110采用LTM4628，第二主电源模块120采用TPS74401。

在本发明的一些实施例中，第二变电单元200包括：第三主电源模块210、第四主电源模块220。

第三主电源模块210，其具有输入端、第一输出端、第二输出端以及分别控制第一输出端、第二输出端输出状态的第一使能端和第二使能端，其输入端与输入电源12V_IN连接，第二使能端与第一变电单元100的第二输出端连接，第二输出端用于输出第二输出电压VCC1_3V_VDDP，第一使能端用于接收第二输出电压VCC1_3V_VDDP，第一输出端用于输出第三输出电压VCC1_2V_DDR4；

第四主电源模块220，其具有输入端、第一输出端以及控制第一输出端输出状态的第一使能端，其输入端与输入电源12V_IN连接，第一使能端与第三主电源模块210的第二输出端连接，第一输出端用于输出第四输出电压VCC1_2V_DDR4_C2。

参考图1、图3，第三主电源模块210的两个输出端分别由第二输出电压VCC1_3V_VDDP、第一输出电压VCC3控制，因为第一输出电压VCC3先产生，因此第三主电源模块210的第二输出端会先输出，且输出的电压信号正好是第二输出电压VCC1_3V_VDDP，这样便保证了第二输出电压VCC1_3V_VDDP一定会在第一输出电压VCC3之后产生。在第二输出电压VCC1_3V_VDDP产生之后，还会分别向第三主电源模块210的第一使能端和第四主电源模块220的第一使能端输出，从而让第三主电源模块210、第四主电源模块220进一步输出第三输出电压VCC1_2V_DDR4和第四输出电压VCC1_2V_DDR4_C2。在本发明的一些实施例中，第三主电源模块210和第四主电源模块220皆采用LTM4628，原理图可以参考第一主电源模块110的电路原理图进行设计。在本发明的一些实施例中，第四主电源模块220还具有第二使能端和第二输出端，第二使能端受第一输出电压VCC3控制，能够输出一路备用电压VCC_1V，可以作为桥片的电源使用。

在本发明的一些实施例中，第三变电单元300包括：第五主电源模块310、第六主电源模块320、第七主电源模块330。

第五主电源模块310，其输入端与第一变电单元100的第二输出端连接，输出端用于输出由第一输出电压VCC3转换之后的第五输出电压VCC1_8V；

第六主电源模块320，其输入端与第五主电源模块310的输出端连接，输出端与第四变电单元400的使能端连接，用于将第五输出电压VCC1_8V转换为第二中间电压VCC1_2V_PCH并输出；

第七主电源模块330，其输入端与第五主电源模块310的输出端连接，输出端用于输出由第五输出电压VCC1_8V转换之后的第六输出电压VCC1_15V_C0_PLL。

参考图1、图2、图4，第五主电源模块310的输出端分别与第六主电源模块320、第七主电源模块330的输入端连接。这里，第五主电源模块310将第一输出电压VCC3转换为第五输出电压VCC1_8V，因此可以保证第五主电源模块310的所有输出都在第一变电单元100之后，这里是一次总的时序控制。第五输出电压VCC1_8V再分别由第六主电源模块320、第七主电源模块330转换为第二中间电压VCC1_2V_PCH和第六输出电压VCC1_15V_C0_PLL。这样便可以使得第二中间电压VCC1_2V_PCH和第六输出电压VCC1_15V_C0_PLL能够始终在第五输出电压VCC1_8V之后产生。在本发明的一些实施例中，第五主电源模块310、第六主电源模块320、第七主电源模块330皆采用TPS74401，原理图可以参考第二主电源模块120的电路原理图。

此外需要说明，第五主电源模块310、第六主电源模块320、第七主电源模块330同样具有使能端，但是只需要保证在第一输出电压VCC3输入时能够实现使能即可，因此，第五主电源模块310、第六主电源模块320、第七主电源模块330的使能信号实质上可以使用第一输出电压VCC3产生之前的任何信号，在极端情况下，也可以直接使用第一输出电压VCC3作为使能信号，同样可以满足使用需求。参考图2，在本发明的一些实施例中，第五主电源模块310、第六主电源模块320、第七主电源模块330使用了第三中间电压VCC。

在本发明的一些实施例中，第五主电源模块310包括两个串联的电压转换子模块，通过串联的实现对第一输出电压VCC3的两级转换，以便实现低成本且高稳定性的转换出第五输出电压VCC1_8V。第五主电源模块310的两个电压转换子模块皆采用TPS74401，原理图可以参考第二主电源模块120的电路原理图。

在本发明的一些实施例中，第四变电单元400包括：第八主电源模块410、第九主电源模块420。

第八主电源模块410，其具有输入端、输出端以及控制输出端输出状态的使能端，其输入端与输入电源12V_IN连接，使能端与第三变电单元300的第三输出端输连接，输出端用于输出第七输出电压VCORE1_15V；

第九主电源模块420，其具有输入端、输出端以及控制输出端输出状态的使能端，其输入端与输入电源12V_IN连接，使能端与第三变电单元300的第三输出端输连接，输出端用于输出第八输出电压VCORE1_15V_C2。

参考图1至图3，第八主电源模块410、第九主电源模块420都是对输入电源12V_IN直接进行转换，因此只需要在使能端接收到使能信号之后便可以实现电压转换。这里两者的使能信号都采用的第二中间电压VCC1_2V_PCH，因此，在第三变电单元300输出第二中间电压VCC1_2V_PCH后，才会开始转换，保证了供电的时序要求。在本发明的一些实施例中，第八主电源模块410、第九主电源模块420皆采用LTM4628，原理图可以参考第一主电源模块110的电路原理图。

在本发明的一些实施例中，龙芯3A4000供电***还包括：第一内存电源模块510、第二内存电源模块520、第三内存电源模块530。

第一内存电源模块510，其输入端与第一变电单元100的第二输出端连接，输出端用于输出第一内存供电电压VCC2_5V_C2；

第二内存电源模块520，其具有输入端、输出端、基准电压端，其输入端与第一变电单元100的第二输出端连接，基准电压端与第二变电单元200的第二输出端连接，输出端用于输出第二内存供电电压CPU0_MEM_VTT；

第三内存电源模块530，其具有输入端、输出端、基准电压端，其输入端与第一变电单元100的第一输出端连接，基准电压端与第二变电单元200的第三输出端连接，输出端用于输出第三内存供电电压CPU1_MEM_VTT。

参考图1至图5，第一内存电源模块510是对第一输出电压VCC3进行转换并输出第一内存供电电压VCC2_5V_C2，其使能信号的原理可以参考第六主电源模块320，只需要保证第一输出电压VCC3输入时，使能信号至少能够同步到达即可。第二内存电源模块520和第三内存电源模块530的工作过程基本相同，皆是采用第一中间电压VCC3_SB作为输入，并分别使用第三输出电压VCC1_2V_DDR4、第四输出电压VCC1_2V_DDR4_C2作为参考电压，从而输出第二内存供电电压CPU0_MEM_VTT和第三内存供电电压CPU1_MEM_VTT。这样便保证时序要求，能够完成内部存储器与主处理器之间的通电时序配合。在本发明的一些实施例中，第一内存电源模块510采用TPS74401，第二内存电源模块520、第三内存电源模块530皆采用TPS51200，第一内存电源模块510采用TPS74401可以参考第二主电源模块120的原理设计图，第二内存电源模块520、第三内存电源模块530可以参考图5。这里对内部存储器DDR供电端口进行一个简要说明，第一内存供电电压VCC2_5V_C2输出到DDR的电源端口，第二内存供电电压CPU0_MEM_VTT和第三内存供电电压CPU1_MEM_VTT作为DDR的匹配电源。

在本发明的一些实施例中，龙芯3A4000供电***还包括：第一桥片电源模块610、第二桥片电源模块620、第三桥片电源模块630、第四桥片电源模块640。

第一桥片电源模块610，其输入端与第一变电单元100的第一输出端连接，输出端用于输出第一桥片供电电压VCC1_1V_S5；

第二桥片电源模块620，其输入端与第三变电单元300的第一输出端连接，输出单用于输出第二桥片供电电压VCC1_2V_PCH_PLL；

第三桥片电源模块630，其输入端与第三变电单元300的第一输出端连接，输出单用于输出第四中间电压VCC1_5V；

第四桥片电源模块640，其具有输入端、输出端、基准电压端，其输入端与第一变电单元100的第一输出端连接，基准电压端与第三桥片电源模块630的输出端连接，输出端用于输出第三桥片供电电压PCH_MEM_VTT。

参考图1至图5，第一桥片电源模块610可以将第一变电单元100输出的第一中间电压VCC3_SB转换为第一桥片供电电压VCC1_1V_S5，第二桥片电源模块620和第三桥片电源模块630分别将第五输出电压VCC1_8V转换为第二桥片供电电压VCC1_2V_PCH_PLL和第四中间电压VCC1_5V，第四桥片电源模块640利用第四中间电压VCC1_5V和第一中间电压VCC3_SB转换为第三桥片供电电压PCH_MEM_VTT。这样便可以实现第一桥片供电电压VCC1_1V_S5、第二桥片供电电压VCC1_2V_PCH_PLL、第三桥片供电电压PCH_MEM_VTT依次供电。

在本发明的一些实施例中，第一桥片电源模块610、第二桥片电源模块620、第三桥片电源模皆采用TPS74401，原理图可以参考第二主电源模块120的电路原理图，第四桥片电源模块640采用TPS51200，可以参考第二内存电源模块520的原理图。这里对桥片的供电端口进行一个简要说明，第一桥片供电电压VCC1_1V_S5输出到桥片的供电端口；第二桥片供电电压VCC1_2V_PCH_PLL输出到桥片的PLL_HT_VDD、PLL_VDDA、PLL_VDDA_CORE、PLL_VDDA_DDR、PLL_VDDD、PLL_VDDD_CORE、PLL_VDDD_DDR等端口；第三桥片供电电压PCH_MEM_VTT作为桥片的DDR参考电压。

此外需要说明，第一桥片电源模块610、第二桥片电源模块620、第三桥片电源模块630同样具有使能端，但是只需要保证在第一输出电压VCC3输入时能够实现使能即可，因此，第一桥片电源模块610、第二桥片电源模块620、第三桥片电源模块630的使能信号实质上可以使用第一输出电压VCC3产生之前的任何信号，在极端情况下，也可以直接使用第一输出电压VCC3作为使能信号，同样可以满足使用需求。参考图1、图2，在本发明的一些实施例中，第一桥片电源模块610、第二桥片电源模块620、第三桥片电源模块630使用了第三中间电压VCC。

在本发明的一些实施例中，龙芯3A4000供电***还包括：第十主电源模块710，其输入端与第三变电单元300的第一输出端连接，输出单用于输出第九输出电压VCC1_15V_C1_PLL，第九输出电压VCC1_15V_C1_PLL与第六输出电压VCC1_15V_C0_PLL的输出路径一致。参考图2，第十主电源模块710的接线也可以采用与第七主电源模块330相同的模块和相同的接线。第九输出电压VCC1_15V_C1_PLL可以与第六输出电压VCC1_15V_C0_PLL共同供电，以进一步保证供电的稳定性。

根据本发明第二方面实施例的龙芯3A4000供电***设计方法，包括以下步骤:

依据主处理器多个供电端口所需的供电电压，设计第一变电单元100、第二变电单元200、第三变电单元300、第四变电单元400；

依据主处理器的多个供电端口的供电顺序，将第一变电单元100的第二输出端分别与第二变电单元200的使能端、第三变电单元300的输入端连接，将第三变电单元300的第三输出端与第四变电单元400的使能端连接。

参考图1、图2，设计主处理器龙芯3A4000的供电***时，需要先知晓龙芯3A4000需要进行外部供电的端口有哪些，每个端口需要的电压是多少，根据需求，设计了第一变电单元100、第二变电单元200、第三变电单元300、第四变电单元400，这四个变电单元总共能够输出第一输出电压和第八输出电压，从而满足供电的电压需求。在实际对龙芯3A400进行供电时，则需要进一步考虑第一输出电压和第八输出电压供电的顺序问题，避免因为部分端口供电顺序出错，导致龙芯3A4000无法准确运行。这里设计第一输出电压和第八输出电压的供电顺序主要考虑的硬件电路直接实现先后输出控制，即将前一部分电路的输出作为后续输出的使能信号，从而确保时序的要求。

根据本发明实施例的龙芯3A4000供电***设计方法，本发明实施例的龙芯3A4000供电***设计方法依据龙芯3A4000的供电需要设计了第一变电单元100、第二变电单元200、第三变电单元300、第四变电单元400，同时通过严格设计每一个变电单元输出的先后、以及巧妙的利用前一级变电单元作为后一级变电单元的使能信号的方式，实现了对多个输出电压先后输出的控制，从而满足了龙芯3A4000对供电电压顺序的需求。依据本发明实施例的龙芯3A4000供电***设计方法设计的供电***相较于其他的供电***而言，具备极高的顺控能力，电路结构极为简单，且不需要增加电源控制器，能够在保证供电稳定的前提下，有效的降低供电***成本，适合产业化推广。

在本发明的一些实施例中，上述龙芯3A4000供电***设计方法还包括以下步骤：

依据内部存储器的多个供电端口所需的供电电压，设计第一内存电源模块510、第二内存电源模块520、第三内存电源模块530；

依据内部存储器的多个供电端口的供电顺序，将第一内存电源模块510的输入端与第一变电单元100的第二输出端连接，将第二内存电源模块520的输入端与第一变电单元100的第二输出端连接、基准电压端与第二变电单元200的第二输出端连接，将第三内存电源模块530的输入端与第一变电单元100的第一输出端连接、基准电压端与第二变电单元200的第三输出端连接。

对于内部存储器的供电同样需要保证一定的时序，且还需要考虑到与主处理器、桥片的配合使用问题，在设计时，主要考虑的硬件电路直接实现先后输出控制，即将前一部分电路的输出作为后续输出的使能信号，从而确保时序的要求。

在本发明的一些实施例中，上述龙芯3A4000供电***设计方法还包括以下步骤：

依据桥片的多个供电端口所需的供电电压，设计第一桥片电源模块610、第二桥片电源模块620、第三桥片电源模块630、第四桥片电源模块640；

依据桥片的多个供电端口的供电顺序，将第一桥片电源模块610的输入端与第一变电单元100的第一输出端连接，将第二桥片电源模块620和第三桥片电源模块630的输入端皆与第三变电单元300的第一输出端连接，将第四桥片电源模块640的输入端与第一变电单元100的第一输出端连接、基准电压端与第三桥片电源模块630的输出端连接。

对于桥片的供电同样需要保证一定的时序，且还需要考虑到与主处理器、内部存储器的配合使用问题，在设计时，主要考虑的硬件电路直接实现先后输出控制，即将前一部分电路的输出作为后续输出的使能信号，从而确保时序的要求。

据本发明第三方面实施例的处理器***，包括主处理器以及与主处理器连接的上述任一龙芯3A4000供电***。

根据本发明实施例的处理器***，通过在主处理器龙芯3A4000***增加上述龙芯3A4000供电***，能够有效的保证龙芯3A4000的稳定运行，且通过将龙芯3A4000和上述龙芯3A4000供电***集成化之后，也便于实现产业化推广。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上述结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种龙芯3A4000供电***，其特征在于，包括：

第一变电单元，具有一个输入端和两个输出端，用于将与输入端连接的输入电源转换为第一中间电压、第一输出电压并由第一输出端、第二输出端对应输出；所述第一输出电压在所述第一中间电压后输出；

第二变电单元，具有三个输出端、与所述输入电源连接的输入端以及与所述第一变电单元第二输出端连接的使能端，用于在所述第一输出电压的使能下将所述输入电源转换为第二输出电压、第三输出电压、第四输出电压并分别由第一输出端、第二输出端、第三输出端对应输出，所述第三输出电压、第四输出电压皆在所述第二输出电压后输出；

第三变电单元，其具有三个输出端、以及与所述第一变电单元第二输出端连接的输入端，用于将所述第一输出电压转换为第五输出电压、第六输出电压、第二中间电压并分别由第一输出端、第二输出端、第三输出端对应输出，所述第六输出电压、第二中间电压在所述第五输出电压后输出；

第四变电单元，其具有两个输出端、与所述输入电源连接的输入端以及与所述第三变电单元的第三输出端连接的使能端，用于在所述第二中间电压的使能下将所述输入电源转换为第七输出电压、第八输出电压，并分别由两个输出端对应输出；所述第一输出电压至所述第八输出电压皆用于为主处理器供电。

2.根据权利要求1所述的龙芯3A4000供电***，其特征在于，所述第一变电单元包括：

第一主电源模块，其具有输入端、第一输出端、第二输出端以及分别控制第一输出端、第二输出端输出状态的第一使能端和第二使能端，其输入端和第一使能端皆与所述输入电源连接，第一输出端用于输出第三中间电压，第二输出端用于输出第一输出电压；

第二主电源模块，其输入端与所述第一主电源模块的第一输出端连接，输出端与所述第一主电源模块的第二使能端连接，用于将所述第三中间电压转换为第一中间电压并输出。

3.根据权利要求1所述的龙芯3A4000供电***，其特征在于，所述第二变电单元包括：

第三主电源模块，其具有输入端、第一输出端、第二输出端以及分别控制第一输出端、第二输出端输出状态的第一使能端和第二使能端，其输入端与所述输入电源连接，第二使能端与所述第一变电单元的第二输出端连接，第二输出端用于输出第二输出电压，第一使能端用于接收所述第二输出电压，第一输出端用于输出第三输出电压；

第四主电源模块，其具有输入端、第一输出端以及控制第一输出端输出状态的第一使能端，其输入端与所述输入电源连接，第一使能端与所述第三主电源模块的第二输出端连接，第一输出端用于输出第四输出电压。

4.根据权利要求1所述的龙芯3A4000供电***，其特征在于，所述第三变电单元包括：

第五主电源模块，其输入端与所述第一变电单元的第二输出端连接，输出端用于输出由所述第一输出电压转换之后的第五输出电压；

第六主电源模块，其输入端与所述第五主电源模块的输出端连接，输出端与所述第四变电单元的使能端连接，用于将所述第五输出电压转换为第二中间电压并输出；

第七主电源模块，其输入端与所述第五主电源模块的输出端连接，输出端用于输出由所述第五输出电压转换之后的第六输出电压。

5.根据权利要求1所述的龙芯3A4000供电***，其特征在于，所述第四变电单元包括：

第八主电源模块，其具有输入端、输出端以及控制输出端输出状态的使能端，其输入端与所述输入电源连接，使能端与所述第三变电单元的第三输出端输连接，输出端用于输出第七输出电压；

第九主电源模块，其具有输入端、输出端以及控制输出端输出状态的使能端，其输入端与所述输入电源连接，使能端与所述第三变电单元的第三输出端输连接，输出端用于输出第八输出电压。

6.根据权利要求1所述的龙芯3A4000供电***，其特征在于，还包括：

第一内存电源模块，其输入端与所述第一变电单元的第二输出端连接，输出端用于输出第一内存供电电压；

第二内存电源模块，其具有输入端、输出端、基准电压端，其输入端与所述第一变电单元的第二输出端连接，基准电压端与所述第二变电单元的第二输出端连接，输出端用于输出第二内存供电电压；

第三内存电源模块，其具有输入端、输出端、基准电压端，其输入端与所述第一变电单元的第一输出端连接，基准电压端与所述第二变电单元的第三输出端连接，输出端用于输出第三内存供电电压。

7.根据权利要求1所述的龙芯3A4000供电***，其特征在于，还包括：

第一桥片电源模块，其输入端与所述第一变电单元的第一输出端连接，输出端用于输出第一桥片供电电压；

第二桥片电源模块，其输入端与所述第三变电单元的第一输出端连接，输出单用于输出第二桥片供电电压；

第三桥片电源模块，其输入端与所述第三变电单元的第一输出端连接，输出单用于输出第四中间电压；

第四桥片电源模块，其具有输入端、输出端、基准电压端，其输入端与所述第一变电单元的第一输出端连接，基准电压端与所述第三桥片电源模块的输出端连接，输出端用于输出第三桥片供电电压。

8.一种龙芯3A4000供电***设计方法，用于完成如权利要求1至7任一所述的龙芯3A4000供电***，其特征在于，包括以下步骤：

依据主处理器多个供电端口所需的供电电压，设计第一变电单元、第二变电单元、第三变电单元、第四变电单元；

依据所述主处理器的多个所述供电端口的供电顺序，将所述第一变电单元的第二输出端分别与所述第二变电单元的使能端、第三变电单元的输入端连接，将所述第三变电单元的第三输出端与所述第四变电单元的使能端连接。

9.根据权利要求8所述的龙芯3A4000供电***设计方法，其特征在于，还包括以下步骤：

依据内部存储器的多个供电端口所需的供电电压，设计第一内存电源模块、第二内存电源模块、第三内存电源模块；

依据所述内部存储器的多个所述供电端口的供电顺序，将所述第一内存电源模块的输入端与所述第一变电单元的第二输出端连接，将所述第二内存电源模块的输入端与所述第一变电单元的第二输出端连接、基准电压端与所述第二变电单元的第二输出端连接，将所述第三内存电源模块的输入端与所述第一变电单元的第一输出端连接、基准电压端与所述第二变电单元的第三输出端连接。

10.一种处理器***，其特征在于，包括：主处理器以及与所述主处理器连接的如权利要求1至7任一所述的龙芯3A4000供电***。

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