基于ADC采样的芯片温控处理系统和方法

技术领域

本发明涉及芯片温控领域，具体地，涉及基于ADC采样的芯片温控处理系统和方法。尤其是基于ADC采样的芯片高温温控处理系统和方法。

背景技术

目前在芯片进行高温性能测试时，常用的方式是将芯片从高温保温箱中取出后迅速进行相关性能测试，但在此过程中，芯片温度容易流失，造成测得的数据不够准确。

专利文献CN209570667U公开了一种芯片耐高温测试装置，包括保温罐，所述保温罐的内底部开设有驱动腔，所述驱动腔内固定安装有电动机，所述电动机的输出端固定连接有竖直设置的丝杆；其通过电流传感器监测PCBA板、芯片和蓄电池之间电路电流的变化，通过温度传感器监测保温罐内的温度大小并反馈至控制器，由控制器根据电流传感器反馈的电流变化幅度开启或关闭声光报警器，由控制器根据温度传感器反馈的温度变化信号开启或关闭环形加热器。

该专利文献CN209570667U是将芯片放在保温罐中，然后利用温度传感器测量保温罐中的温度，但是其测量不够准确。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于ADC采样的芯片温控处理系统和方法。

根据本发明提供的一种基于ADC采样的芯片温控处理系统，包括：模拟数字转换器模块ADC、信号处理模块、MOS加热管模块、风扇模块、内嵌于芯片内的温度传感器模块；

温度传感器模块对当前芯片的温度进行实时采样，并将采样到的温度以模拟信号的形式传输给模拟数字转换器模块ADC；

模拟数字转换器模块ADC将温度传感器模块传来的模拟信号温度值转换为相应的数字采样信号输出给信号处理模块；

信号处理模块对模拟数字转换器模块ADC输出的数字采样信号，控制风扇模块工作给芯片降温，或者控制MOS加热管模块工作给芯片升温。

优选地，信号处理模块将数字采样信号对应的温度与设定的高温阈值、低温阈值进行比较；

若数字采样信号对应的温度高于高温阈值，则信号处理模块给外设风扇模块使能信号Pwm_en，使外设风扇模块工作以给芯片降温；

若数字采样信号对应的温度低于低温阈值，则信号处理模块给外设MOS加热管模块使能信号Pwm_en，使MOS加热管模块工作以给芯片升温。

优选地，MOS加热管模块贴在芯片顶部，通过信号处理模块传来的使能信号决定是否给芯片加热；风扇模块加装在芯片顶部，通过信号处理模块传来的使能信号决定是否吹风给芯片降温。

优选地，高温阈值、低温阈值均为十六进制；

在所述信号处理模块中，对数字采样信号进行温度解析，得到数字采样信号对应的十六进制温度，记为对应温度系数z，包括：

令y＝(x-25)*8.13，当前y为十进制，x表示温度传感器模块的实测温度；

将y转化为十六进制Y；

令z＝Y+977；

其中，基准温度25℃对应系数为12'h977，其中，12'hx表示十六进制的x用十二位比特来表示；每1℃对应系数为十进制的8.13。

优选地，通过工具DC对模数转换、温度解析对应算法进行时序检查，确保算法代码关键路径的时序满足需求；其中，算法代码关键路径的时序包括建立时间和保持时间。

优选地，模拟数字转换器模块ADC、信号处理模块集成于芯片中，所述信号处理模块解析得到的数字采样信号对应的十六进制温度从芯片引脚引出。

根据本发明提供的一种芯片结构，包括芯片，还包括所述的基于ADC采样的芯片温控处理系统。

根据本发明提供的一种基于ADC采样的芯片温控处理方法，通过芯片内部的温度传感器采集实测温度，经解析后得到数字采样信号，根据数字采样信号控制风扇模块工作给芯片降温，或者控制MOS加热管模块工作给芯片升温。

优选地，将数字采样信号转换为十六进制数值从芯片引脚传出。

优选地，采用所述的基于ADC采样的芯片温控处理系统，对芯片进行温控。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过采用在芯片中内嵌温度传感器、ADC模数转换以及数字信号处理模块的结构，解决了对当前芯片温度进行实时采样的问题，达到了实时监控芯片当前温度的效果。

2、本发明通过采用温控实时控制MOS管加热或风扇吹风的结构，解决了在芯片做高温检测时从保温箱中取出后温度急剧下降导致检测结果不准确的问题，达到了能够在稳定高温环境下对芯片性能进行测试的效果。

3、本发明将实测温度转换为对应的ADC温度系数，便于进行后续温度阈值的对比运算

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明工作方法的流程示意图。

图2为本发明工作原理的结构示意图。

图3为传出的12bit数据和实测温度的对应关系示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在高功耗芯片进行高温性能测试时，由于芯片从保温箱中取出后，温度会迅速下降，导致难以测得准确温度下的性能。对此，本发明通过在芯片内置模拟数字转换器ADC实时采样监控芯片温度，决定是否给外设MOS管加热来保持芯片温度，或是给外设风扇供电来给芯片降温，以获得规定温度下芯片的准确性能。

根据本发明提供的一种基于ADC采样的芯片温控处理系统，主要包括以下模块：

温度传感器模块，该模块用于对当前芯片的温度进行实时采样，并将采样到的温度以模拟信号的形式传输给模拟数字转换器模块ADC；温度传感器模块内嵌于芯片内；

模拟数字转换器模块ADC，该模块用于将温度传感器模块传来的模拟温度值转换为相应的12位数字信号；

信号处理模块，该模块为主要控制模块，用于对模拟数字转换器模块ADC输出的数字采样信号进行处理，将高温与低温温度对应的数字信号计算出，设定高温阈值与低温阈值，当数字采样信号代表的温度高于高温阈值，则给外设风扇模块使能信号Pwm_en，使外设风扇模块工作以给芯片降温；当数字采样信号低于低温阈值，则给外设MOS加热管模块使能信号Pwm_en，使MOS加热管模块工作以给芯片升温；

MOS加热管模块，该模块贴在芯片顶部，通过信号处理模块传来的使能信号决定是否给芯片加热；

风扇模块，该风扇模块加装在芯片顶部，通过信号处理模块传来的使能信号决定是否吹风。

下面对本发明进行更为具体的说明。

本发明将温度传感器嵌入芯片中，即将温度传感器集成到芯片内部。

通过温度解析算法等相关控制逻辑来控制该温度传感器的工作状态，将解析结果引到芯片引脚上，能够通过芯片引脚直接实时读出温度解析结果，从实现了直接在芯片内部测温来提高测温的准确度。

通过模数转换算法来解析温度传感器的温度值，并将其值通过芯片相关引脚实时传出。

通过DC检查保证算法进行时序检查，确保算法代码关键路径的时序(包括建立时间和保持时间)都能满足需求，避免了出现亚稳态的可能。

所述温度解析算法详情如下：

根据选用的温度传感器特性，通过ADC数模转换后，传出的12bit数据和实测温度有如图3所示的对应关系。在图3中，12-bit Output Code表示12比特的输出码，Full ScaleTransition表示满量程转换，最低有效位LSB(Least Significant Bit)对应测量精度，Temperature表示温度。

如图3所示，基准25℃对应系数为12'h977(十六进制)，其中，12'hx表示十六进制的x用十二位比特来表示；每1℃对应系数为8.13(十进制)。

设定温度x，其对应温度系数z(十六进制)为：

1)y＝(x-25)*8.13，当前y为十进制；

2)将y转化为16进制Y；

3)z＝Y+977。

由此，可将实测温度转换为对应的ADC温度系数，便于进行后续温度阈值的对比运算。

此外，将温度传感器嵌入芯片内部，不仅仅是测得的准，还带来的好处是：使得该芯片不仅能够适用于芯片自身的高低温检测，也能扩展其应用方向，在应用时，可用于对周围环境温度进行实时检测，作为对环境温度的一种监控手段，应用范围较广。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。