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SOC芯片的核电压、GPU电压、NPU电压、GPU电压等#xff0c;都会根据性能和实际应用场景来进行电压和频率的调整。
即动态电压频率调整DVFS#xff08;Dynamic Voltage and Frequency scaling#xff09;#xff0c;优化性能和功耗。
比如某SOC在…1、动态电压频率调整DVFS
SOC芯片的核电压、GPU电压、NPU电压、GPU电压等都会根据性能和实际应用场景来进行电压和频率的调整。
即动态电压频率调整DVFSDynamic Voltage and Frequency scaling优化性能和功耗。
比如某SOC在频率1.896GHz时采用的核电压是1.009V
在1GHz时采用的核电压是0.789V。 2、为什么SOC的频率越高电压要越高尼
因为SOC内部的FET场效应晶体管Field-Effect Transistor充放电需要一定时间也就是门延迟时间。
只有在充放电完成后采样信号才能保证信号的完整性。即门延迟时间太长的话会影响信号翻转采样的数据就会异常抬高电压可以缩短门延迟时间。
根据公式QI*tC *U门延迟时间和电压是负相关的即电压高则充放电时间就短。
3、PWM如何调节DCDC输出电压
3.1 PWM调节DCDC电压电路框图
PWM调节DCDC电压的电路框图如下图所示。Vcore电压是CPU的核电压CPU通过PWM module输出相应占空比的PWM信号来调整Vcore电压及CPU自身的工作频率。 3.2 DCDC FB error amplifier误差放大器
误差放大器通过比较参考电压设定值和反馈电压实际输出电压的一小部分并放大它们之间的差异来控制DC-DC转换器的功率开关从而达到调节输出电压的目的。
其分析思路就是运放的“虚短”和”虚断“Vfb电压等于Vref电压流入EA误差放大器的电流为零。
3.3 PWM调节DCDC电压参数计算
参数计算的方法就是采用基尔霍夫定律及运放的”虚短“和”虚断“原理。
3.3.1 基尔霍夫定律
基尔霍夫定律是电路分析中的两个基本的定律基尔霍夫电流定律KCL基尔霍夫电压定律KVL。
3.3.2 参数计算方式1
假设PWM调节DCDC电压电路如下图所示R1为DCDC FB的上电阻即是反馈电阻R2为DCDC FB的下电阻。
R3和R4是链路上的调节电阻R5和C1是RC整流成直流电压的作用。 参数计算计算方式1假设电流i1的流向R3-R4-R5-Vpwm。即R5和C1的整流直流电压比Vref小
i2i1i3
i1Vref-Vpwm/R3R4R5
i2Vout-Vref/R1
i3Vref/R2 VoutVrefi2*R1
VoutVrefi1i3*R1
VoutVref【Vref-Vpwm/R3R4R5Vref/R2】*R1
VoutVrefR1*Vref-Vpwm/R3R4R5R1*Vref/R2
Vout(1R1/R2)*VrefR1*Vref-Vpwm/R3R4R5
3.3.3 参数计算方式2
参数计算计算方式1假设电流i1的流向R5-R4-R3-R2。即R5和C1的整流直流电压比Vref大
i3i1i2
i1Vpwm-Vref/R3R4R5
i2Vout-Vref/R1
i3Vref/R2 VoutVrefi2*R1
VoutVrefi3-i1*R1
VoutVref【Vref/R2-Vpwm-Vref/R3R4R5】*R1
Vout1R1/R2*Vref-R1*Vpwm-Vef/R3R4R5
3.3.4 具体计算例子
Vref为DCDC的参考电压常见的有0.6V0.8V。还有0.765V的
Vpwm为PWM信号电压如高电平3.3V占空比为50%的PWM波对应的直流电压为1.65V。
R124KR227KR3180KR418KR52KC10.1uFVref0.6VVpwm电压最大值是3.3V。
1、当Vpwm是直流电压0V时Vout1.205V
2、当Vpwm是直流电压3.3V时Vout0.809V
3、当Vpwm是高电平3.3V频率24MHz占空比50%时方波
Vout124/27*0.6-24*1.65-0.6/1801821.007V。
3.3.5 PWM信号的RC整流
原理PWM信号的正周期会对RC滤波电路中的电容充电而负周期则是电容对外放电。充电的电压是PWM的最大值放电电压是电容充电时的电压值即充电电压比放电电压高则充放电过程中电压越来越高。这样电容随着PWM信号的充电和放电PWM信号转换成直流信号。
RC低通滤波器整流成直流电压时PWM信号的频率要远大于其截止频率其截止频率f1/(2ΠRC)建议RC滤波器的截止频率是PWM信号频率的1%甚至更低。反之RC时间常数远大于PWM的时钟周期时间。
当PWM信号的频率远大于RC截止频率f时输出的直流电压可以直接按照PWM信号的占空比来计算。如果PWM信号的占空比为D即高电平时间与周期时间的比例且高电平电压为Vhigh则输出的直流电压Vout可以近似表示为VoutD×VhighVoutD×Vhigh
4、小结
第三点的参数计算方式的Vpwm电压值应该是在RC后的电压即R5和C1点上的电压值。由于R5的电阻值远小于R3和R4阻值因此计算上影响不大。 ——END——
丛林社会从来不相信眼泪再多的抱怨也没有用不会有人可怜的
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