CN1161754A - 一种用于中央处理器的改进的可变电压调节器 - Google Patents

Abstract

一种集成的中央处理器上安装有开关式电压调节器，该调节器采用电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，存储控制时使用的反馈参照系数。在实施例中，输出电压经过存储有电可访问值的第二电可擦除可编程只读存储器调节，该值与固态梯形电阻有关。在另一实施例中，根据中央处理器不断增长的电流需求跟踪中央处理器中断线上的信号，以发出有待处理活动的预警。在第三个实施例中，应用固态电路来减少或去除用于处理输入中央处理器的电流脉动所用的电容。

Description

一种用于中央处理器的改进的可变电压调节器

本发明所属技术领域

本发明涉及通用计算机领域，诸如桌面机，便携机，尤其涉及为中央处理器及其他计算机部件提供稳定电源。

本发明的背景技术

正如大部分技术一样，在计算机***电源供给和电源管理的发展过程中的新观念和新产品的推出也伴随着许多新的问题，有时甚至使原有的问题恶化。在计算机主板上为中央处理器供给电源也面临着同样的问题。

中央处理器已经变得越来越快，而且功能越来越强大，这使得其负载需求及电源消耗也有所增加。此外，人们在降低用于中央处理器的微处理器和中央处理器的电压方面也做了不少努力。由于低电压(例如商用微处理器所需的3.3伏电压)将将取代传统的5伏电压微处理器，所以低电压的调节变得越来越重要。

由于计算机事件发生时的大功率，强电流，和高速度，对新的微处理器的电压调节也就显得尤为重要。如果在处理瞬间激活高功率并在短时间内产生高速的电流变化，则除非采取适当的措施避免或处理这种短暂易逝的情况，否则会对电压的供给造成很大的影响。

目前，可变电压中央处理器电压调节器的基本实现有三种：

1.电源供给调节器。这种方法精确度差，交叉调节能力差，而且线损也很严重。

2.主板线路调节器。这种方法成本不高，但效率低，且反应速度慢。

3.主板开关式调节器。效率有了很大的改善，但花费很高，且反应速度慢。

图1是一个目前技术上所采用的电压调节器和一个双电压中央处理器图。电源输出12伏和5伏的电压。这样，5伏的中央处理器就可以直接利用电源单元(PSU)的5伏输出，而3.3伏的中央处理器需要通过电压调节器转换。

在现在所用的方法中，机器自动调节的最好精度是3％，甚至更差。要想使精度低于3％，其花费会高得令人难以接受，而且可能还需要连续的手动调节——这是个人机无法接受的要求。

图3显示了目前使用的具有一个电阻或者是分压器的开关式电压调节器的细节。

很显然，在中央处理器电压调节设备和方法中需要改进的主要有以下几方面：改善调节能力，控制线损，提高反应速度，和提高效率。

本发明概述

在本发明所提出的具体实施例中，开关式电压调节器有一个电可擦除式可编程只读存储器(EEPROM)，用来存储反馈环路电压调节的系数。通过时钟信号将一序列的数据流写入寄存器而对系数进行调整直到达到反馈系数的理想值，然后将该值通过输入线写入电可擦除式可编程只读存储器。

在另一个实施例中，先有技术采用的那种分压计调节装置调节输出电压的方法如今被外部的电可擦除式可编程只读存储器及一个梯形电阻所取代。

在各种不同的具体实施例中，根据本发明的调节装置被安装在主板上的一个多芯片的中央处理器封装中，或被集成为一个独立的中央处理器芯片。还有一些其他的实施例，主要用来处理电流脉动，减少或者去除传统所必需的电容。在另一实施例中，电压调节器接受根据本发明的唤醒机制发出的预警。

本发明大大的提高了效率，调节能力，和反应速度，并减少了线损以及快速变化情况下的出错率，这些都是现有的技术无法相比的。

附图的简要说明

图1是现有技术的中央处理器电压调节器的框图。

图2是根据本发明的实施例的中央处理器电压调节器的框图。

图3是现有技术的具有电阻或分压器的开关式电压调节器芯片框图。

图4用外部电可擦除式可编程只读存储器和梯形电阻代替图3中电压调节器先有技术的分压器的中央处理器电压调节器的部分框图。

图5是基于唤醒机制的预警***的本发明实施例的框图。

图6是使用同步数字补偿转换器的实施例。

图7示出了有一系列虚拟电容的实施例，这些虚拟电容由电可擦除式可编程只读存储器控制来减缓开关式调节器和电感的上升时间以便与中央处理器的上升时间相吻合。

本发明的优选实施例

图2显示了一个带有可擦除EPROM的开关式电压调节器，在电可擦除可编程只读存储器中存储有反馈环路电压调节所需的系数。由时钟信号将所需的数字流写入寄存器以对调节器的输出数值进行调节直到获取理想值。这些值又可以通过线路(未示出)存储到电可擦除式可编程只读存储器中。这些数值不仅可以永久读出，而且可以修改自如，而且不需手工调节。

在图4中，分压器被外部的电可擦除式可编程只读存储器和梯形电阻替换以便调节电压输出。数据和时钟值的输入在***初始化时进行。该电路可以为中央处理器选择理想的电压，而且电可擦除式可编程只读存储器是可编程的。

该电路可以通过封装在一个多芯片中的方式在母板上实现，或集成在一个独立的芯片中。这对减少或去除用于处理中央处理器由空闲(1/1000安培)到激活(几个安培)的100ns左右时间内所产生的脉动所用的电容有几种不同的增强。

图5示出了第一种增强。电压调节器接受基于唤醒机制的预警。中央处理器的中断线(NMI，INT，SMI)上的信号被检测，而且被组合成一定的逻辑(即，PAL)。中央处理器在电流急剧增加的情况下通过合成线发出有紧急行为的警告，这样，电压调节器就可以对中央处理器的预期行为采取对策。

第二，三项增强可建立在第一项改进的基础上。在图6中，同步的数字补偿转换器在分离的中央处理器时钟周期上运行。为了让预警逻辑正常工作，分压器必需同步。

第三增强(见图7)使用一系列虚拟电容，它们由电可擦除式可编程只读存储器控制来减缓开关式电压调节器和电感的上升时间以便与中央处理器的上升时间匹配。

诚然，对于在熟悉该领域的一般技术人员而言，在不脱离本发明的思想和范畴的范围内可以作出很多的改动。比如说，一些等同的布线方法也许会造成实质上一样的结果，而且集成电路元件的组合方法也是多种多样的。

Claims (1)

1.一种用于通用计算机的电压调节单芯片微处理器中央处理器，其特征在于包括：

中央处理器；

与所述中央处理器部分相连并且有一反馈环路的开关式电压调节器；以及

与所述电压调节器相连用于存储由电逻辑调节的反馈参照系数的电可擦除可编程只读存储器。

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