一种基于CPLD的CPU多相供电方法及电路

技术领域

本发明涉及多相供电技术领域，尤其涉及一种基于CPLD的CPU多相供电方法及电路。

背景技术

随着CPU的主频及功耗越来越高，散热成为了一个必须要解决的技术问题。如何减少热量的产生是解决散热问题的一个方向。现有的减少热量产生的手段主要是采用多相供电方式，即在一个供电周期内采用多相供电方式，通过增加供电相数，减少每一相供电过程中MOS管的供电时长，从而减少热量的产生。

然而，现有的多相供电方案大多通过对供电芯片烧录配置参数以控制各相等分供电周期的方式对CPU进行多相供电(如4相供电即每相的供电时长为四分之一个供电周期)，但是在各相的供电时间内，各相的供电电流并不均衡，从而导致某一相的产热量仍然较大。

发明内容

本发明通过优化现有的多相供电方案以解决各相电流不均而导致该相产热量较大的问题。

根据本发明的一个方面，提出了一种基于CPLD的CPU多相供电方法，所述方法包括：CPLD向第一电源芯片配置控制参数，以由第一电源芯片控制与其连接的供电电路向CPU进行多相供电；CPU监测多相供电情况，并根据多相供电情况生成参数配置指令发送给CPLD；响应于接收到CPU的参数配置指令，CPLD向第二电源芯片配置控制参数，以在由第一控制芯片控制供电的周期结束后由第二电源芯片控制与其连接的供电电路向CPU进行多相供电。

在一个或多个实施例中，所述CPLD向第一电源芯片或第二电源芯片配置控制参数包括：CPLD读取第一电源芯片或第二电源芯片的I2C总线地址，并向对应的I2C总线地址写入控制参数；CPLD回读写入对应I2C总线地址的控制参数，并在确认后将对应的I2C总线挂起，以在该供电周期内对配置的控制参数进行保护。

在一个或多个实施例中，所述CPU监测多相供电情况，并根据多相供电情况生成参数配置指令，包括：CPU分别计算每一相的平均供电电流以及多相的平均供电电流；响应于多相中一相的平均供电电流大于多相的平均供电电流，则配置调整对应该相的控制参数，以在下一个供电周期中减少该相的供电时长；响应于多相中一相的平均供电电流小于多相供电的平均供电电流，则配置调整对应该相的控制参数，以在下一个供电周期中增加该相的供电时长。

在一个或多个实施例中，所述各相的供电时长之和等于一个供电周期。

在一个或多个实施例中，所述方法还包括：设备初始上电时，CPLD向第一电源芯片配置初始控制参数，以由第一电源芯片控制与其连接的供电电路以各相等分一个供电周期的供电时长向CPU进行多相供电。

在本发明的另一个方面还提出了一种基于CPLD的CPU多相供电电路，包括：CPU模块、CPLD模块、第一电源芯片、第二电源芯片以及多相供电子电路；其中，所述CPLD模块分别与所述第一电源芯片和所述第二电源芯片连接，所述第一电源芯片和所述第二电源芯片均与所述多相供电子电路连接，所述多相供电子电路与所述CPU模块连接；所述CPU模块配置用于监测多相供电情况，并根据多相供电情况生成参数配置指令发送给CPLD；所述CPLD模块配置用于向第一电源芯片配置控制参数，以由第一电源芯片控制与其连接的供电电路向CPU进行多相供电；以及响应于接收到CPU的参数配置指令，向第二电源芯片配置控制参数，以在由第一控制芯片控制供电的周期结束后由第二电源芯片控制与其连接的供电电路向CPU进行多相供电。

在一个或多个实施例中，所述CPLD控制模块进一步配置用于读取第一电源芯片或第二电源芯片的I2C总线地址，并向对应的I2C总线地址写入控制参数；回读写入对应I2C总线地址的控制参数，并在确认后将对应的I2C总线挂起，以在该供电周期内对配置的控制参数进行保护。

在一个或多个实施例中，所述CPU模块进一步配置用于分别计算每一相的平均供电电流以及多相的平均供电电流；响应于多相中一相的平均供电电流大于多相的平均供电电流，则配置调整对应该相的控制参数，以在下一个供电周期中减少该相的供电时长；响应于多相中一相的平均供电电流小于多相供电的平均供电电流，则配置调整对应该相的控制参数，以在下一个供电周期中增加该相的供电时长。

在一个或多个实施例中，所述各相的供电时长之和等于一个供电周期。

在一个或多个实施例中，所述CPLD还配置用于在设备初始上电时，向第一电源芯片配置初始控制参数，以由第一电源芯片控制与其连接的供电电路以各相等分一个供电周期的供电时长向CPU进行多相供电。

本发明的有益效果包括：本发明通过两块电源芯片，以一块电源芯片控制供电的同时，CPU根据各相供电情况向CPLD发送参数配置指令，CPLD根据参数配置指令向另一块备用电源芯片配置控制参数，进而在切换为该另一块备用电源芯片控制供电时，根据调整后的控制参数调整各相的供电时长，从而避免某一相产热量过高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本发明的基于CPLD的CPU多相供电方法的工作流程图；

图2为本发明的基于CPLD的CPU多相供电电路实施例的电路原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、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，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

为解决现有技术中因各相供电电流不均衡导致某一相电流较大，进而导致该相供电时间内MOS管的产热量仍然较高的问题。本发明提出了一种基于CPLD(ComplexProgramming Logic device复杂可编程逻辑器件)的CPU多相供电方法及电路，通过两块电源芯片，以一块电源芯片控制供电的同时，CPU根据各相供电情况向CPLD发送参数配置指令，CPLD根据参数配置指令向另一块备用电源芯片配置控制参数，进而在切换为该另一块备用电源芯片控制供电时，根据调整后的控制参数调整各相的供电时长，从而避免某一相产热量过高的问题。其中，电源芯片用于输出多路PWM信号，每路PWM信号用于控制某一相供电的导通及导通时长，其中，导通时长也可以理解为控制导通交流供电电源的相位角区间。本发明的具体方案如下：

图1为本发明的基于CPLD的CPU多相供电方法的工作流程图。其中，流程包括：步骤S1、CPLD向第一电源芯片配置控制参数，以由第一电源芯片控制与其连接的供电电路向CPU进行多相供电；步骤S2、CPU监测多相供电情况，并根据多相供电情况生成参数配置指令发送给CPLD；步骤S3、响应于接收到CPU的参数配置指令，CPLD向第二电源芯片配置控制参数，以在由第一控制芯片控制供电的周期结束后由第二电源芯片控制与其连接的供电电路向CPU进行多相供电。

具体的，CPLD向第一电源芯片或第二电源芯片配置控制参数包括：CPLD读取第一电源芯片或第二电源芯片的I2C总线地址，并向对应的I2C总线地址写入控制参数；CPLD回读写入对应I2C总线地址的控制参数，并在确认后将对应的I2C总线挂起，以在该供电周期内对配置的控制参数进行保护。

CPU监测多相供电情况，并根据多相供电情况生成参数配置指令，包括：CPU分别计算每一相的平均供电电流以及多相的平均供电电流；响应于多相中一相的平均供电电流大于多相的平均供电电流，则配置调整对应该相的控制参数，以在下一个供电周期中减少该相的供电时长；响应于多相中一相的平均供电电流等于多相供电的平均供电电流，则不对该相的控制参数进行调整；响应于多相中一相的平均供电电流小于多相供电的平均供电电流，则配置调整对应该相的控制参数，以在下一个供电周期中增加该相的供电时长。其中，各相的供电时长之和等于一个供电周期。

本发明的基于CPLD的CPU多相供电方法还包括：设备初始上电时，CPLD向第一电源芯片配置初始控制参数，以由第一电源芯片控制与其连接的供电电路以各相等分一个供电周期的供电时长向CPU进行多相供电。

在上述基于CPLD的CPU多相供电方法的基础上，本发明还提出了一种基于CPLD的CPU多相供电电路，电路结构如下所示：

图2为本发明的基于CPLD的CPU多相供电电路实施例的电路原理图。如图2所示，在该实施例中，本发明的基于CPLD的CPU多相供电电路包括：CPU模块100、CPLD模块200、第一电源芯片300、第二电源芯片400以及多相供电子电路500；其中，CPLD模块200分别与第一电源芯片300和第二电源芯片400连接，第一电源芯片300和所述第二电源芯片400均与多相供电子电路500连接，多相供电子电路500与所述CPU模块100连接；CPU模块100配置用于监测多相供电情况，并根据多相供电情况生成参数配置指令；CPLD模块配置用于向的第一电源芯片配置控制参数，以由第一电源芯片控制与其连接的供电电路向CPU进行多相供电；以及响应于接收到CPU的参数配置指令，向第二电源芯片配置控制参数，以在由第一控制芯片控制供电的周期结束后由第二电源芯片控制与其连接的供电电路向CPU进行多相供电。

具体的，CPLD控制模块进一步配置用于读取第一电源芯片或第二电源芯片的I2C总线地址，并向对应的I2C总线地址写入控制参数；回读写入对应I2C总线地址的控制参数，并在确认后将对应的I2C总线挂起，以在该供电周期内对配置的控制参数进行保护。

CPU模块进一步配置用于分别计算每一相的平均供电电流以及多相的平均供电电流；响应于多相中一相的平均供电电流大于多相的平均供电电流，则配置调整对应该相的控制参数，以在下一个供电周期中减少该相的供电时长；响应于多相中一相的平均供电电流等于多相供电的平均供电电流，则不对该相的控制参数进行调整；响应于多相中一相的平均供电电流小于多相供电的平均供电电流，则配置调整对应该相的控制参数，以在下一个供电周期中增加该相的供电时长。其中，各相的供电时长之和等于一个供电周期。

CPLD还配置用于在设备初始上电时，向第一电源芯片配置初始控制参数，以由第一电源芯片控制与其连接的供电电路以各相等分一个供电周期的供电时长向CPU进行多相供电。

更具体的，多相供电子电路包括驱动模块以及多个MOS管，其中MOS管作为开关器件由电源芯片输出的PWM信号控制导通，进而控制供电。在本实施例中，每一相导通后，由并联的两个MOS管进行分流，从而进一步减少某一相供电过程中MOS管的产热量。

以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。

上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。