可编程的电压钳制电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可编程的电压钳制电路，其包括电压转换模块、电压衰减模块、可编程控制模块和驱动模块，基于可编程控制模块和电压转换模块实现对多组输出电压的稳压控制。该电压钳制电路可以适配不同电压范围的输入输出电压的偏差检测和稳压控制，而无需改变电路结构，具有较强的可配置性和灵活性，节省器件成本。

Programmable voltage clamp circuit

The utility model discloses a programmable voltage clamp circuit, which includes voltage conversion module, voltage attenuation module, programmable control module and drive module. It is based on programmable control module and voltage conversion module to control the voltage of multiple sets of output voltage. The voltage clamp circuit can match the bias detection and voltage control of input and output voltage of different voltage range, without changing the circuit structure. It has strong configurability and flexibility, and saves the cost of the device.

【技术实现步骤摘要】
可编程的电压钳制电路
本技术涉及计算设备的电源供电技术，特别是涉及一种可编程的电压钳制电路。
技术介绍
目前基于大规模集成电路的计算设备采用传统并联电源架构存在电流过大、能源使用效率低等显著缺点，并且增加了芯片电路设计的要求和生产设计的成本。随着半导体工艺的发展，集成电路(IC)芯片的工作电源电压越来越低，工作电流越来越大，为了最大化电源的转换效率，现有技术在印刷电路板(PCB)上开始采取多个芯片串联的供电方式，即多组芯片采用相互串联的方式，在电源输入端和接地端之间形成多级串联的电压域。这种串联供电架构可以有效地减小电路整体供电电流，提高电源转换效率，并且可以降低电源转换部分电路器件的成本。但是，现有的IC芯片使用这种串联供电架构还存在一些问题。现有的串联供电电路将外部电源电压VCC经过DC-DC电源模块转换为电源电压VDD给串联的多个IC芯片供电，而每个芯片的内阻并不是完全一致的，每个芯片的内阻不同会导致供给每个芯片的工作电压不能保持一致，从而不能在各芯片上形成均衡的电压域。因此，为保证所有芯片都能正常工作，往往需要调高输入的电源电压VDD来保证串联的所有芯片的工作电压都能达到正常工作电压，当串联的芯片数量越多，加在每个芯片两端的电压一致性就越差，为保证所有芯片都能正常工作所需要的电源电压VDD就越高，这会造成了供电电路的整体功耗变大，降低了电源转换效率。因此，需要一种电路结构来使得串联的各芯片的工作电压保持稳定一致。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提出一种可编程的电压钳制电路。根据本技术的一方面，提出一种可编程的电压钳制电路，包括：电压转换电路，用于对输入电压进行DC-DC转换，输出至少一个输出电压；电压衰减模块，用于对所述至少一个输出电压和所述输入电压分别进行衰减降压，分别得到所述至少一个输出电压和所述输入电压的衰减采样电压；可编程控制模块，用于对所述至少一个输出电压和所述输入电压的衰减采样电压进行电压偏差检测，根据电压偏差检测的结果输出至少一个脉冲宽度调制PWM信号；驱动模块，用于接收所述至少一个脉冲宽度调制PWM信号，并转换为所述电压转换电路的至少一个驱动信号，所述至少一个驱动信号用于控制所述至少一个输出电压保持在固定值。在一些实施方式中，所述电压转换电路包括至少一个由一组MOS场效应管组成的开关电路，所述开关电路基于所述驱动模块的驱动信号进行导通或关闭，从而控制所述至少一个输出电压保持在固定值。在一些实施方式中，所述电压转换电路还包括分别在输入电压端和输出电压端之间以及在输出电压端和地之间并联连接的多组电容。在一些实施方式中，所述可编程控制模块包括MCU单片机或FPGA可编程逻辑器件。在一些实施方式中，所述可编程控制模块包括适配于不同电压范围的电压偏差检测和稳压控制的程序代码。在一些实施方式中，所述至少一个输出电压包括第一输出电压和第二输出电压。在一些实施方式中，所述开关电路包括第一开关电路和第二开关电路。在一些实施方式中，所述第一开关电路包括MOS场效应管MOS1和MOS2，MOS1的源极和MOS2的漏极相连；所述第二开关电路包括MOS场效应管MOS3和MOS4，MOS3的源极和MOS4的漏极相连。在一些实施方式中，所述电压转换电路包括分别在输入电压端和第一输出电压端之间、在第一输出电压端和第二输出电压端之间以及在第二输出电压端和地之间并联连接的多组电容。根据本技术的另一个方面，还提出一种串联供电电路，所述串联供电电路包括在输入电压端和地之间串联连接的至少两组串联芯片组，还包括上述实施例的电压钳制电路，所述电压钳制电路的输入电压连接所述串联供电电路的输入电压端，至少一个输出电压连接至所述至少两组串联芯片组的相邻芯片组之间的电压输入端。本技术基于可编程控制模块和DC-DC开关电路实现对多组输出电压的稳压控制，可以适配不同电压范围的输入输出电压的偏差检测和稳压控制，而无需改变电路结构，具有较强的可配置性和灵活性，节省器件成本。附图说明图1为本技术电压钳制电路的一个实施方式的结构示意图。图2为本技术电压钳制电路中电压转换模块10的一个实施方式的电路示意图。图3为本技术电压钳制电路中可编程控制模块30的一个实施方式的电路示意图。图4为本技术电压钳制电路中电压衰减模块20的一个实施方式的电路示意图。图5为本技术电压钳制电路在串联供电电路中的应用示例图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。图1为本技术电压钳制电路的一个实施方式的结构示意图。如图1所示，本技术的电压钳制电路包括电压转换模块10、电压衰减模块20、可编程控制模块30、驱动模块40。电压转换模块10用于将输入电压Vin进行DC-DC转换，得到至少一个输出电压Vout，图1中示意性地展示了两个输出电压Vout1和Vout2的实施例。电压衰减模块20分别将两个输出电压Vout1、Vout2和输入电压Vin进行降压衰减，分别得到衰减电压信号AN0、AN1和AN2，然后分别输入可编程控制模块30。可编程控制模块30根据输入的AN0、AN1和AN2电压信号进行电压偏差检测，从而根据电压偏差检测的结果输出脉冲宽度调制PWM信号PWM1和PWM2给驱动模块40。驱动模块40分别将可编程控制模块30输出的PWM1和PWM2信号分别转换为电压转换模块10中对应的MOSFET开关电路的驱动信号，以分别控制电压转换模块10中MOSFET开关电路导通或关闭来对输出电压Vout1和Vout2进行升压或降压，从而确保电压转换模块的输出电压稳定在一固定值。图2为本技术电压钳制电路中电压转换模块10的一个实施方式的电路示意图。如图2所示，本技术实施例的电压转换模块10包括由MOS场效应管MOS1、MOS2组成的开关电路1以及由MOS场效应管MOS3、MOS4组成的开关电路2，其中MOS1的源极和MOS2的漏极相连，MOS3的源极和MOS4的漏极相连，MOS2和MOS4的源极接地，输入电压Vin分别输入MOS1的漏极和MOS3的漏极；MOS1的源极和MOS2的漏极连接电感L1，MOS3的源极和MOS4的漏极连接电感L2，电感L1的另一端连接输出电压端Vout1，电感L2的另一端连接输出电压端Vout2；输入电压端Vin、输出电压端Vout1、输出电压端Vout2和地GND之间依次通过多组并联电容进行串行连接，即输入电压端Vin、输出电压端Vout1之间并联连接电容C1-C4，输出电压端Vout1、输出电压端Vout2之间并联连接电容C5-C8，输出电压端Vout2和地GND之间并联连接电容C9-C12。MOS1的漏极和MOS2的源极之间串联一个电容C13，MOS3的漏极和MOS3的源极之间串联一个电容C14。MOS1-MOS4分别基于输入栅极的驱动信号DRVH1、DRVL1、DRVH2、DRVL2进行导通和关闭。此外，MOS1的源极和MOS2的漏极之间接入SW1开关信号，MOS3的源极和MOS4的漏极之间接入SW2开关信号，SW1和SW2开关信号是由驱动模块40输出的分别连接MOS1和MOS3的源极的开关节点信号。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可编程的电压钳制电路，其特征在于，包括：电压转换电路，用于对输入电压进行DC‑DC转换，输出至少一个输出电压；电压衰减模块，用于对所述至少一个输出电压和所述输入电压分别进行衰减降压，分别得到所述至少一个输出电压和所述输入电压的衰减采样电压；可编程控制模块，用于对所述至少一个输出电压和所述输入电压的衰减采样电压进行电压偏差检测，根据电压偏差检测的结果输出至少一个脉冲宽度调制PWM信号；驱动模块，用于接收所述至少一个脉冲宽度调制PWM信号，并转换为所述电压转换电路的至少一个驱动信号，所述至少一个驱动信号用于控制所述至少一个输出电压保持在固定值。

【技术特征摘要】
1.一种可编程的电压钳制电路，其特征在于，包括：电压转换电路，用于对输入电压进行DC-DC转换，输出至少一个输出电压；电压衰减模块，用于对所述至少一个输出电压和所述输入电压分别进行衰减降压，分别得到所述至少一个输出电压和所述输入电压的衰减采样电压；可编程控制模块，用于对所述至少一个输出电压和所述输入电压的衰减采样电压进行电压偏差检测，根据电压偏差检测的结果输出至少一个脉冲宽度调制PWM信号；驱动模块，用于接收所述至少一个脉冲宽度调制PWM信号，并转换为所述电压转换电路的至少一个驱动信号，所述至少一个驱动信号用于控制所述至少一个输出电压保持在固定值。2.根据权利要求1所述的电压钳制电路，其特征在于，所述电压转换电路包括至少一个由一组MOS场效应管组成的开关电路，所述开关电路基于所述驱动模块的驱动信号进行导通或关闭，从而控制所述至少一个输出电压保持在固定值。3.根据权利要求2所述的电压钳制电路，其特征在于，所述电压转换电路还包括分别在输入电压端和输出电压端之间以及在输出电压端和地之间并联连接的多组电容。4.根据权利要求1所述的电压钳制电路，其特征在于，所述可编程控制模块包括MCU单片机或FPGA可编程逻辑器件。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：常鑫，
申请(专利权)人：北京比特大陆科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11