專利名稱：可升級(jí)的電壓調(diào)節(jié)器模塊的制作方法
發(fā)明所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及電壓調(diào)節(jié)器領(lǐng)域，尤其涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般含有許多集成電路(IC)。大部分IC，如微處理器，都有特定的功率和電壓要求。當(dāng)設(shè)計(jì)一塊IC時(shí)，裝有上述ICs的電路板的技術(shù)要求還要加以限定以適合這些ICs的功率和電壓要求。當(dāng)IC設(shè)計(jì)中有一個(gè)變化，要求重新定義一個(gè)特定電壓或功率時(shí)，會(huì)產(chǎn)生困難。這無(wú)論在設(shè)計(jì)、制造期間還是生產(chǎn)的測(cè)試階段以及成品后希望升級(jí)時(shí)都很普遍。
在這些情況下，一般采用兩種方法。一個(gè)是完全重新設(shè)計(jì)電路板以適合新IC的電壓和功率要求。這種方法一般成本很高而不愿用，尤其是當(dāng)大量的電路板已經(jīng)設(shè)計(jì)和制造成滿足原技術(shù)要求的時(shí)候。第二個(gè)方法是設(shè)計(jì)一塊電路板，它具有對(duì)有不同功率和電壓要求的幾種ICs都適合的靈活性。從經(jīng)濟(jì)角度看，這種方法比較可取，但從設(shè)計(jì)角度看，它也更加困難。
已有幾種嘗試來(lái)設(shè)計(jì)一塊電路板，對(duì)板子上的特殊ICs，它可提供不同的調(diào)節(jié)功率和電壓。一種方法是由共板(On-circuit board)電壓調(diào)節(jié)器和靈活母板來(lái)實(shí)現(xiàn)。共板調(diào)節(jié)器和靈活母板的設(shè)計(jì)允許將系統(tǒng)的預(yù)置電平重新設(shè)置為特殊IC的新電平。它通過(guò)母板上一套專用的電路完成。為了改變系統(tǒng)中各組件所要求的電壓，該電路是可調(diào)的。
然而，由共板電壓調(diào)節(jié)器和活動(dòng)母板提供的電壓和功率受到它們?cè)O(shè)計(jì)定義的限制。為最大限度地提高電路板設(shè)計(jì)的靈活性，調(diào)節(jié)器和電路板要提供周全的解決辦法，通常也是最昂貴的解決辦法。因此，如果生產(chǎn)線的10％是由需要特殊電壓調(diào)節(jié)的微處理器組成，制造商就要對(duì)任何一個(gè)電路板提供特殊電壓調(diào)節(jié)的解決辦法。其制造商對(duì)其全部產(chǎn)品希望用一塊標(biāo)準(zhǔn)的電路板，這是必要的。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)不需要用較昂貴的特殊解決辦法時(shí)，上述解決辦法屬于浪費(fèi)。另一方面，如果設(shè)計(jì)中沒(méi)有提供這樣一個(gè)周全的解決辦法且板專用電路不能通過(guò)調(diào)節(jié)來(lái)滿足系統(tǒng)的特殊電壓和功率要求，則共板電壓調(diào)節(jié)器或活動(dòng)母板就沒(méi)有用，就不得不重新設(shè)計(jì)電路板。
除了要為板子提供周全的解決辦法，共板電壓調(diào)節(jié)器和活動(dòng)母板有不能調(diào)節(jié)所使用的功率或容差范圍的缺點(diǎn)。例如，一塊設(shè)定為供給3.0±10％伏的板子能被重新設(shè)置到3.1±10％伏。然而，這個(gè)板子不能被重新設(shè)置為供給3.0±5％伏，或是調(diào)節(jié)傳輸4安培，如果最初使設(shè)計(jì)為傳輸3安培的話。換句話說(shuō)，在過(guò)去如果一塊IC的容差或功率要求改變了，則該電路板就要重新設(shè)計(jì)。
另一種使電路板更靈活的方法是通過(guò)一個(gè)共芯片(on-chip)調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)。共芯片調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)是將一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器和一個(gè)IC集成封裝在一起，以對(duì)該IC提供電源和電壓的同組(on-package)調(diào)節(jié)。因該IC的電壓和功率調(diào)節(jié)是在同一個(gè)封裝內(nèi)進(jìn)行，因而不需要對(duì)電路板作改動(dòng)就可實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有不同電壓或功率要求的IC。
共芯片電壓調(diào)節(jié)器的一個(gè)主要缺點(diǎn)是熱絕緣。因電壓調(diào)節(jié)器組件和IC組件封裝在一起、離的很近，各組件的熱擴(kuò)散影響整個(gè)單元的綜合性能。熱絕緣限制了兩部分組件消耗的總功率。與熱絕緣問(wèn)題相連，散熱占據(jù)了共芯片電壓調(diào)節(jié)器中可用封裝空間的大部分。這減小了調(diào)節(jié)組件的可用空間，且要求電壓調(diào)節(jié)器組件集成水平要高，因而費(fèi)用大。
因此，期望一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效的功率調(diào)節(jié)設(shè)備，它能給電路板上特定的組件傳輸特定的電壓和功率。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，當(dāng)電路板上的組件要求不同的功率或電壓時(shí)，可從母板上移去一個(gè)可拆式電源調(diào)節(jié)器件，用第二個(gè)可拆式電源調(diào)節(jié)器件代替它。本發(fā)明使用了這樣一個(gè)設(shè)計(jì)，在電路板上將可拆式電源調(diào)節(jié)組件要在一個(gè)位置，它能最大利用該位置的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)最小化熱擴(kuò)散效應(yīng)。
發(fā)明概要本發(fā)明涉及一種給電路板組件提供調(diào)節(jié)功率和電壓的裝置。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，本發(fā)明包括一個(gè)可拆式電源調(diào)節(jié)設(shè)備，它調(diào)節(jié)功率和電壓到預(yù)定水平。電源調(diào)節(jié)設(shè)備通過(guò)一插座連接器與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連。當(dāng)希望輸送到電路板組件上的功率和電壓改變時(shí)，最初的電源調(diào)節(jié)設(shè)備從插座連接器上移走，然后替換上可提供不同功率和電壓的第二個(gè)電源調(diào)節(jié)設(shè)備。
本發(fā)明為工作在多值電壓和功率的IC組件提供多值電壓和功率。本發(fā)明還提供了使用多個(gè)ICs的系統(tǒng)，這些ICs工作在它們要求電壓的不同電壓和功率下。
根據(jù)本發(fā)明，電壓調(diào)節(jié)器可位于所調(diào)節(jié)組件很近的位置，不占據(jù)電路板上寶貴的地盤。因而通過(guò)最小化電壓調(diào)節(jié)器和其驅(qū)動(dòng)的組件之間的損耗本發(fā)明獲得精確電路容差。本發(fā)明的設(shè)計(jì)也最小化了電壓調(diào)節(jié)器電路的熱擴(kuò)散效應(yīng)。
附圖簡(jiǎn)單說(shuō)明通過(guò)下面的詳細(xì)說(shuō)明以及優(yōu)選實(shí)施例附圖可全面理解本發(fā)明。這并不意味著本發(fā)明僅限于該特定的實(shí)施例。它們用來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋和理解。


圖1示出配置有本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)設(shè)備的一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
圖2示出本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)器模塊的一個(gè)實(shí)施例。
圖3示出圖2電壓調(diào)節(jié)器模塊安裝在母板上的一個(gè)平面視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明電壓調(diào)節(jié)器模塊插座的一個(gè)可能定義。
圖5是電壓調(diào)節(jié)器模塊用于單電壓處理器的一種實(shí)現(xiàn)的方框圖。
圖6是電壓調(diào)節(jié)器模塊用于雙電壓處理器的另一種實(shí)現(xiàn)的方框圖。
圖7示出電壓調(diào)節(jié)器模塊對(duì)使用二個(gè)調(diào)節(jié)器的雙電壓處理器的實(shí)現(xiàn)的方框圖。
圖8是使用線性調(diào)節(jié)器的電壓調(diào)節(jié)器模塊的一種實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)圖。
詳細(xì)說(shuō)明公開了一種為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)功率和電壓的裝置。下述中，列出一些特殊細(xì)節(jié)包括各種控制信號(hào)、電壓和電流值以及調(diào)節(jié)器的類型，用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的充分理解。然而，非常明顯對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要這些細(xì)節(jié)仍可實(shí)施本發(fā)明。在其它情況下，為避免對(duì)本發(fā)明不必要的混淆，公知電路、結(jié)構(gòu)及方法不再贅述。
圖1示出配置有本發(fā)明電壓調(diào)節(jié)器件的一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括一傳輸信息的總線110。微處理器120用來(lái)處理信息并與總線110連接。主存儲(chǔ)器130由隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或者其它的用于存儲(chǔ)由微處理器120執(zhí)行的信息和指令的一些動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器件構(gòu)成。在微處理器120執(zhí)行指令期間，主存儲(chǔ)器130還可用來(lái)存儲(chǔ)臨時(shí)變量或中間信息。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還包括一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備140，例如硬盤、軟盤或光盤驅(qū)動(dòng)器。為存儲(chǔ)信息和指令，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備也和總線110相連。一個(gè)字母數(shù)字輸入設(shè)備150，含有字母數(shù)字及其它鍵，為了將信息傳給處理器120也和總線110相連。
系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器160通過(guò)在電源總線170傳送一調(diào)節(jié)電壓來(lái)給電壓調(diào)節(jié)器模塊180，主存儲(chǔ)器130、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備140及鍵盤控制器150提供電源。電壓調(diào)節(jié)設(shè)備180接收電壓調(diào)節(jié)器160提供的功率并進(jìn)一步將其調(diào)節(jié)到微處理器120要求的特殊值。
圖2是電壓調(diào)節(jié)器模塊的一個(gè)實(shí)施例。電壓調(diào)節(jié)器模塊200的電氣組件與電路板210相連。一電壓調(diào)節(jié)器220位于電路板210中心。電壓調(diào)節(jié)器將系統(tǒng)的預(yù)置電平和功率值調(diào)節(jié)到母板上電氣組件所用的特定值。電壓調(diào)節(jié)器可以是許多型號(hào)中的一個(gè)。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中使用的或是線性調(diào)節(jié)器或是開關(guān)調(diào)節(jié)器。典型的線性調(diào)節(jié)器是通過(guò)控制串聯(lián)于負(fù)載上的功率晶體管的壓降來(lái)調(diào)節(jié)的，當(dāng)希望快速的瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)就采用這種調(diào)節(jié)器。典型的開關(guān)調(diào)節(jié)器是通過(guò)用一個(gè)功率晶體管作為開關(guān)為感性和容性儲(chǔ)能元件組成的網(wǎng)絡(luò)提供脈沖電流來(lái)調(diào)節(jié)的，當(dāng)考慮能量效率時(shí)就采用這種調(diào)節(jié)器。電容組件230和235連接在電壓調(diào)節(jié)器的輸出端，以保持調(diào)節(jié)的電壓電平。例如電壓調(diào)節(jié)器220能把5.0V的系統(tǒng)電壓調(diào)低到母板上微處理器使用的3.53V。
散熱單元225與電路板210相連，靠近電壓調(diào)節(jié)器220。散熱單元225保證電壓調(diào)節(jié)器處在其最大特定工作溫度之下，從而不對(duì)IC造成有害影響。在選擇散熱片設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮電壓調(diào)節(jié)器220要消耗的最大功率、電壓調(diào)節(jié)器220及位于電壓調(diào)節(jié)器周圍IC組件的熱傳導(dǎo)效應(yīng)，以及調(diào)節(jié)器和這些組件要工作的最大環(huán)境溫度及最小氣流。
板上安裝的插座組件240連接到電壓調(diào)節(jié)器模塊的底邊。插座組件240使電壓調(diào)節(jié)器模塊可接受來(lái)自計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電壓和信號(hào)，也可向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)送電壓和信號(hào)。母板管座組件的輸入輸出針直接與電壓調(diào)節(jié)器模塊插座組件240的插座接口。本實(shí)施例的插座組件240是一個(gè)30針的插座，其30個(gè)獨(dú)立的插座與管座組件上的30個(gè)針面接。
縫250和255(經(jīng)常稱作為“狗咬槽”(dog bite slots)允許母板管座組件上插入兩個(gè)插銷。這將把電壓模塊組件200固定于母板上的管座組件中，防止在輸入輸出針和插座組件240之間電連接的斷開。為了將電壓調(diào)節(jié)器模塊200從管座組件移開，可用手拉開管座組件中的插銷。
圖3是電壓調(diào)節(jié)器模塊200安裝在母板340上的平面視圖。微處理器350通過(guò)插座組件355與母板340面接。微處理器350使用了一個(gè)風(fēng)扇和散熱組件360以維持微處理器工作在一特定溫度范圍內(nèi)。微處理器350的工作電平和功率與系統(tǒng)的不同，要求特殊調(diào)節(jié)。
電壓調(diào)節(jié)器模塊200為處理器350提供要求的調(diào)節(jié)電壓。管座組件335是一標(biāo)準(zhǔn)化的插座連接件，它使電壓調(diào)節(jié)器模塊200面接到母板340上。管座組件335通過(guò)針345接到母板340上。管座組件335具有一固定的針定義，它允許多個(gè)電壓調(diào)節(jié)器模塊與母板340面接。管座組件335上的幾個(gè)針與母板上的跡線相接，跡線接到系統(tǒng)電源上。連接件335的其它針接到ICs的電源針，例如處理器350，目的是為這些設(shè)備供電。如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用第二種微處理器升級(jí)微處理器350，但工作電壓和功率與微處理器350不同，可用能調(diào)節(jié)出按新微處理器要求的電平和功率的第二種電壓調(diào)節(jié)節(jié)器模塊代替電壓調(diào)節(jié)器模塊200。可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊易于移走和替換。所以，不用改變母板的設(shè)計(jì)就可得到適用于新穎處理器的調(diào)節(jié)。
采用電壓調(diào)節(jié)器模塊使得可以用第二個(gè)電壓調(diào)節(jié)器模塊靈活地替換現(xiàn)有的內(nèi)有調(diào)壓器220的調(diào)節(jié)器模塊，現(xiàn)有調(diào)節(jié)器模塊調(diào)節(jié)電壓和功率到某一水平，第二個(gè)電壓調(diào)節(jié)器模塊調(diào)節(jié)電壓和功率到第二個(gè)水平。這對(duì)現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)是一個(gè)進(jìn)步。本發(fā)明提供了一個(gè)裝置來(lái)精確地調(diào)節(jié)和控制電壓以滿足當(dāng)前處理器對(duì)特定電壓和電流的要求，不加重電路板設(shè)計(jì)人員的負(fù)擔(dān)，而這些設(shè)計(jì)人員在使用共板調(diào)節(jié)器或活動(dòng)母板類型的設(shè)計(jì)時(shí)，電路板設(shè)計(jì)人員受到還要考慮未來(lái)處理器的電壓和電流要求的制約。不需要為全部電路板提供周全的解決辦法。相反，設(shè)計(jì)人員可對(duì)所有的處理器使用一塊通用電路板，僅當(dāng)必需時(shí)再使用一特制的電壓調(diào)節(jié)器模塊來(lái)完成昂貴的周全的解決辦法電路。對(duì)其它的處理器設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員可采用電壓調(diào)節(jié)器模塊，提供一個(gè)較便宜的解決辦法。
電壓調(diào)節(jié)器模塊的幾何形狀和熱設(shè)計(jì)也為最小化損耗和電壓調(diào)節(jié)器單元及其周圍的組件之間的熱擴(kuò)散提供了一個(gè)解決辦法。電壓調(diào)節(jié)器模塊200的幾何形狀使它可以靠近微處理器350以便電壓調(diào)節(jié)器模塊能獲得CPU要求的緊壓容差，它是通過(guò)最小化兩元件連線間的損耗實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)電壓調(diào)節(jié)器模塊200利用垂直平面空間減小了它占據(jù)的圍繞處理器的有用表面空間量。這就使其它需要接受高速信號(hào)的重要組件能被放置在緊鄰處理器。因此獲得最大空間利用率。值得注意的是，在一些母板的設(shè)計(jì)中，垂直空間比板水平表面空間更有價(jià)值。這種情況下，電壓調(diào)節(jié)器模塊可水平放置以最大化空間利用率。
本發(fā)明的熱設(shè)計(jì)最小化了由電壓調(diào)節(jié)器220至微處理器350和由微處理器350至電壓調(diào)節(jié)器220的熱擴(kuò)散效應(yīng)。電壓調(diào)節(jié)器模塊200上產(chǎn)生和傳導(dǎo)熱的組件，例如電壓調(diào)節(jié)器220和散熱單元225，背對(duì)處理器單元350放置在電路板210的一邊。無(wú)熱擴(kuò)散問(wèn)題的電容326放置在電路板210面向處理器單元350的一邊。這使得來(lái)自這些組件的熱量朝向遠(yuǎn)離處理器的一邊擴(kuò)散并被電壓調(diào)節(jié)器模塊電路板210隔開。電壓調(diào)節(jié)器模塊200與處理器350的氣流平行以便熱空氣既不會(huì)沿著電壓調(diào)節(jié)器模塊200方向吹向處理器350，也不會(huì)沿著處理器350吹向電壓調(diào)節(jié)器模塊。本發(fā)明的設(shè)計(jì)對(duì)共芯片調(diào)節(jié)器的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)是一個(gè)進(jìn)步，共芯片調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)中調(diào)節(jié)器和處理器組件的位置引起熱擴(kuò)散問(wèn)題。本發(fā)明的設(shè)計(jì)使得電壓調(diào)節(jié)器220可靠近微處理器350安放，這樣在不犧牲熱絕緣下可獲得微處理器350的緊壓容差電壓。
圖4是根據(jù)本發(fā)明插座組件插座定義的一個(gè)可能定義。插座被分成2列15排。列A列B中的排1排2，列A中的9排，列A列B中的排13被指定為Vss。這些插座和管座組件上接地的針面接。A、B列的第5排和A、B列的第6排的插座為系統(tǒng)電壓輸入。在這些插座上計(jì)算機(jī)系統(tǒng)把3.3V的電壓加到電壓調(diào)節(jié)器模塊。同樣，A、B列的第14，15排插座也是系統(tǒng)電壓輸入。在這些插座上計(jì)算機(jī)系統(tǒng)把5.0V電壓加在電壓調(diào)節(jié)器模塊上。A列第3排的插座沒(méi)有定義，但能被選擇用作為12.0V的系統(tǒng)電壓輸入針。從這些插座輸入的電壓可按照計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的需要被調(diào)高、調(diào)低或者通過(guò)電壓調(diào)節(jié)器模塊。
標(biāo)記為Vcore的7-10排插座是電壓的輸出端。來(lái)自Vcore插座的電壓加到完成處理功能的微處理器里的電路。標(biāo)有VI/O的第3和4排插座也是電壓輸出端。來(lái)自VI/O插座的電壓加到驅(qū)動(dòng)輸入/輸出電路的處理器里的電路。
A和B列的第11和12排插座指定為4路控制信號(hào)。PWRGOOD信號(hào)是一選擇輸出信號(hào)，電壓調(diào)節(jié)器模塊輸出端處于有效電壓時(shí)該信號(hào)被拉高。如果電壓調(diào)節(jié)器輸出端電平不在其所接組件的容差之內(nèi)，該信號(hào)為低電平。SENSE信號(hào)是加到模塊的輸入信號(hào)。該信號(hào)功能是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離讀出選擇。該信號(hào)在有效無(wú)距離位置例如插座針上提供輸出端電壓的電平以校正通過(guò)連線的電壓降。UPVRM#信號(hào)是一個(gè)來(lái)自電壓調(diào)節(jié)器模塊的3.3V的輸出信號(hào)。該信號(hào)用來(lái)確定模塊是為升級(jí)的或超驅(qū)動(dòng)TM處理器(ODP)模塊，還是初始設(shè)備制備商(OEM)模塊。低態(tài)為升級(jí)模塊，高態(tài)為OEM模塊。禁止(DISABLE)信息是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)TTL電平輸入信號(hào)，一般從處理器到電壓調(diào)節(jié)器模塊。該信號(hào)用來(lái)控制輸出電壓。高電平信號(hào)狀態(tài)禁止電壓調(diào)節(jié)器輸出電壓，防止用一個(gè)不正確匹配的處理器工作。
圖5是表示對(duì)工作在3.53V的單電壓處理器的電壓調(diào)節(jié)器模塊一種實(shí)施的方框圖。電壓調(diào)節(jié)器模塊500包括電壓調(diào)節(jié)電路510和插座組件240。電壓調(diào)節(jié)電路510將來(lái)自計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入電壓調(diào)到有效輸出電壓給諸如微處理器的組件供電。
在電壓調(diào)節(jié)器模塊500的這個(gè)實(shí)施例中，電壓調(diào)節(jié)電路接收來(lái)自與插座14A、14B、15A和15B相連的線525的5.0V輸入電壓。對(duì)一個(gè)要求輸入電壓為3.53V的微處理器，編程電壓調(diào)節(jié)電路510把5.0V輸入電壓調(diào)低到3.53V并將其送到與Vcore和VI/O插座7A、7B、8A、8B、9B、10A、10B、3B、4A和4B相連的線530。Vcore插座7A、7B、8A、8B、9B、10A和10B和管座組件上與給處理電路供電的微處理器供電針相連的插針面接。VI/O插座3B、4A和4B和管座組件上與給輸入/輸出電路供電的微處理器供電針相連的插針面。接插座1A、1B、2A、2B、9A、13A和13B和管座組件上接地的針面接。這些插座通過(guò)線535接到電壓調(diào)節(jié)電路上并為電路提供接地。電容540接到輸出線530和地線535，用來(lái)保持輸出線530的電平。
線545把插座組件240上的PWRGOOD端座接到電壓調(diào)節(jié)器電路510上的PWRGOOD輸出。PWRGOOD信號(hào)是從電壓調(diào)節(jié)器模塊輸出的信號(hào)，當(dāng)電壓調(diào)節(jié)器模塊輸出不在有效電平范圍時(shí)它處于有效低電壓狀態(tài)。線550把插座組件240上的DISABLE端座接到電壓調(diào)節(jié)電路510上的DISABLE輸入。DISABLE信號(hào)是一個(gè)送到模塊的5V輸入信號(hào)，用來(lái)控制電壓調(diào)節(jié)電路510的輸出。高電平狀態(tài)禁止電壓調(diào)節(jié)電路510的輸出。線555把插座組件240上的SENSE端座接到電壓調(diào)節(jié)電路510的SENSE輸入。SENSE信號(hào)是一個(gè)送到電壓調(diào)節(jié)電路510的輸入信號(hào)。該信號(hào)的功能是在一有效的遠(yuǎn)距離位置提供輸出電壓的電平。SENSE信號(hào)使得電壓調(diào)節(jié)電路510可修正連接線兩端的壓降。線560把插座組件240上的UPVRM#插座接到地線535。來(lái)自電壓調(diào)節(jié)器模塊500的UPVRM#信號(hào)用來(lái)確定電壓調(diào)節(jié)器模塊500是一升級(jí)模塊或是一OEM模塊。低狀態(tài)表示電壓調(diào)節(jié)器模塊是一升級(jí)模塊。高狀態(tài)表示是一OEM模塊?，F(xiàn)在的例子是低狀態(tài)。
圖6是表示對(duì)工作在2.5V和3.3V的雙電壓處理器的電壓調(diào)節(jié)器模塊的另一實(shí)施的方框圖。電壓調(diào)節(jié)器模塊600包含電壓調(diào)節(jié)電路610和插座組件240。電壓調(diào)節(jié)電路610把來(lái)自計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入電壓調(diào)到一有效的輸出電壓給諸如微處理器的組件供電。
在電壓調(diào)節(jié)器模塊600的本實(shí)例中，電壓調(diào)節(jié)電路610接收來(lái)自線625的3.3V輸入電壓，線625接至插座5A、5B、6A和6B。電壓調(diào)節(jié)電路610把3.3V輸入電壓調(diào)低到2.5V并將其送到線630，線630接至Vcore插座7A、7B、8A、8B、9B、10A、10B。Vcore插座7A、7B、8A、8B、9B、10A和10B與管座組件的針相面接，該針和給處理電路供電的微處理器供電針相連接。線670把帶有3.3V輸入電壓的插座5A和5B接到VI/O插座3A、3B、4A、4B。VI/O插座3B、4A和4B與管座組件的針相面接，該針和給輸入/輸出電路供電的微處理器供電針相接。插座1A、1B、2A、2B、9A、13A和13B與接地的管座組件上的針相面接。這些針通過(guò)線635接到電壓調(diào)節(jié)電路并為電路提供接地。電容640接到輸出線630和地線635，用來(lái)維持線630上的電平。電容675接到線670和地線635，用來(lái)維持線670上的電平。
線645把插座組件240上的PWRGOOD端座接到電壓調(diào)節(jié)器電路610的PWRGOOD輸出。線650把插座組件240上的DISABLE端座接到電壓調(diào)節(jié)電路610的DISABLE輸入端。線655把插座組件240上的SENSE端座接到電壓調(diào)節(jié)電路610的SENSE輸入。線660把插座組件240上的UPVRM#端座接到地線635。這給了一個(gè)低電平輸出信號(hào)，表明電壓調(diào)節(jié)器模塊是一個(gè)可升級(jí)的模塊。高電平信號(hào)將表明為一個(gè)OEM電壓調(diào)節(jié)器模塊。
本發(fā)明能在一個(gè)單電壓調(diào)節(jié)器模塊上實(shí)現(xiàn)多個(gè)電壓調(diào)節(jié)器。圖7表示對(duì)工作在2.5V和3.54V的雙電壓處理器的電壓調(diào)節(jié)器模塊的一個(gè)實(shí)施方框圖，此處使用了二個(gè)電壓調(diào)節(jié)器。電壓調(diào)節(jié)器模塊700包含電壓調(diào)節(jié)電路710和715以及插座組件720。電壓調(diào)節(jié)電路710和715把來(lái)自計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入電壓調(diào)到有效的輸出電壓為諸如微處理器的組件供電。
在電壓調(diào)節(jié)器模塊700的這個(gè)實(shí)施中，電壓調(diào)節(jié)電路710接收來(lái)自線725的3.3V的輸入電壓，線725接至插座5A、5B、6A和6B。電壓調(diào)節(jié)電路710把3.3V輸入電壓調(diào)低到2.5V并將其送到線730，線730接到Vcore插座7A、7B、8A、8B、9B、10A和10B。Vcore插座7A、7B、8A、8B、9B、10A和10B與管座組件上的針面接，該針與給處理電路供電的微處理器供電針連接。電壓調(diào)節(jié)電路715接收來(lái)自線785的5V的輸入電壓，線785接到插座14A、14B、15A和15B。電壓調(diào)節(jié)電路715把5.0V輸入電壓調(diào)低到3.53A并將其送到線790，線790接到VI/O插座3B、4A和4B。VI/O插座3B、4A和4B與管座組件的針相面接，該針與給輸入/輸出電路供電的微處理器供電針相接。插座1A、1B、2A、2B、9A、13A和13B與管座組件上接地的針相面接。這些針通過(guò)線735和795接至電壓調(diào)節(jié)電路710和715，并為電路提供接地。電容740接至輸出線730和地，用來(lái)維持輸出線790上的電平。電容741接至輸出線790和地，用來(lái)維持輸出線790上的電平。
線745把插座組件720上的PWRGOOD端座11A接至電壓調(diào)節(jié)器電路710的PWRGOOD輸出。線750把插座組件720上的DISABLE端座12B接至電壓調(diào)節(jié)電路710的DISABLE輸入。線755把插座組件720上的SENSE端座11B接至電壓調(diào)節(jié)電路710的SENSE輸入。線746把插座組件720上的PWRGOOD端座16A接至電壓調(diào)節(jié)器電路710的PWRGOOD輸出。線751把插座組件720上的DISABLE端座12B接至電壓調(diào)節(jié)電路710的DISABLE輸入。線756把插座組件720上的SENSE端座16B接至電壓調(diào)節(jié)電路710的SENSE輸入。線760把插座組件720上的UPVRM#端座接地。這給出一低電平輸出信號(hào)，表明電壓調(diào)節(jié)器模塊是一升級(jí)的模塊。高電平信號(hào)將表示為一OEM電壓調(diào)節(jié)器模塊。
正如圖5、6和7所示，本發(fā)明能用來(lái)給單電壓處理器或雙電壓處理器調(diào)節(jié)電壓和功率。本發(fā)明插座個(gè)數(shù)和電壓個(gè)數(shù)可以增加，在常規(guī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架內(nèi)給任何數(shù)量的處理器提供相應(yīng)數(shù)量的電壓。因此，在模塊的電流承載和傳輸能力范圍內(nèi)，本發(fā)明能給許多單電壓或多電壓處理器調(diào)節(jié)電壓和功率。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)處理器的電壓要求與現(xiàn)有系統(tǒng)的一個(gè)電壓和容差相匹配時(shí)，采用一個(gè)擁有從系統(tǒng)電壓插座到插座組件上的Vcore或VI/O插座中的任一個(gè)相連接的電壓調(diào)節(jié)器模塊即可。該連接將作為路由器把系統(tǒng)電壓送至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不需要進(jìn)一步的調(diào)節(jié)。這種情況下電壓調(diào)節(jié)器模塊將作為一“短路塊”。
本發(fā)明可在具有在先的電壓調(diào)節(jié)器或供給電源的母板設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電壓調(diào)節(jié)器模塊插入管座組件時(shí)本發(fā)明可以做成使其能禁止或斷開先在的電壓調(diào)節(jié)器或電源。這可以通過(guò)使用能在電壓調(diào)節(jié)器模塊取得的各種控制信號(hào)達(dá)到。
本發(fā)明能用很多方法編程設(shè)計(jì)出。在說(shuō)明電壓調(diào)節(jié)器模塊的實(shí)施例中，一種方法是通過(guò)從母板上管座組件中拔去當(dāng)前的電流電壓調(diào)節(jié)器模塊換上第二個(gè)設(shè)計(jì)成在新的有效水平上調(diào)節(jié)電壓和功率的電流電壓調(diào)節(jié)器。本發(fā)明的另一種實(shí)施例含有在電壓調(diào)節(jié)模塊里采用的跳線和譯碼器。采用跳線的實(shí)施例允許用戶人工重新設(shè)計(jì)電壓調(diào)節(jié)電路以便在不同的電平上調(diào)節(jié)輸出電壓。采用一個(gè)帶有電壓調(diào)節(jié)電路的譯碼器電路的本發(fā)明實(shí)施例允許處理器與電壓調(diào)節(jié)電路通訊并且置位電壓調(diào)節(jié)電路要調(diào)節(jié)的電平。跳線和譯碼器工具使得用戶在重新置位每個(gè)電壓調(diào)節(jié)器模塊之內(nèi)的電平方面有了附加的靈活性。
圖8是使用了線性調(diào)節(jié)器的電壓調(diào)節(jié)器模塊一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)圖。應(yīng)該明白的是本圖目的是為了說(shuō)明本發(fā)明以及在本發(fā)明范圍內(nèi)可以利用其它的電路設(shè)計(jì)。電壓調(diào)節(jié)器模塊包括電壓調(diào)節(jié)電路805和插座組件240。電壓調(diào)節(jié)電路805使用線性調(diào)節(jié)器芯片810調(diào)節(jié)電壓。調(diào)節(jié)器芯片810包括一個(gè)接收輸入電壓的輸入端子815，一個(gè)調(diào)節(jié)輸入電壓的線性調(diào)節(jié)器，一個(gè)用于要調(diào)節(jié)輸出電壓的電平編程設(shè)計(jì)的調(diào)整針840，以及一個(gè)發(fā)送調(diào)節(jié)輸出電壓的輸出端子850。線性調(diào)節(jié)器芯片在輸入端子815接受來(lái)自系統(tǒng)電源的5V電壓。輸入端子815接至插座組件240上的插座14A、14B、15A和15B。電容器820～822用作為輸入電容并隔去系統(tǒng)5V電源的快速瞬態(tài)信號(hào)。電阻825和826形成反饋分壓電路，它用來(lái)通過(guò)調(diào)整針840置位線性調(diào)節(jié)器芯片810的有效輸出電壓。例如，反饋分壓電路可設(shè)置使編程設(shè)計(jì)線性調(diào)節(jié)器芯片810，以在輸出端子850上產(chǎn)生3.53V的輸出電壓。電容器830用來(lái)在高頻時(shí)旁路反饋分壓電路提高線性調(diào)節(jié)器的響應(yīng)。電容器855～857用作為輸出電容，用來(lái)維持給系統(tǒng)的輸出電壓的電平。
來(lái)自線性調(diào)節(jié)器芯片810的調(diào)節(jié)輸出電壓送到VI/O和Vcore插座7A、7B、8A、8B、9B、10A、10B、3B、9A和4B。PWRGOOD插座11A接到線851上調(diào)節(jié)的輸出電壓，UPVRM#插座12A接到與管座組件接地針面接的插座1A、1B、2A、2B、PA、13A和13B。在這個(gè)電壓調(diào)節(jié)器模塊的實(shí)施例中，不使用選定定為3.3V輸入電壓的插座5A、5B、6A和6B。也沒(méi)有使用選定為讀出功能的插座11B及選定為禁止功能的插座12B。
權(quán)利要求
1.一種裝置，用于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)電壓，包括一個(gè)可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊；一個(gè)連接著所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊的插座連接器，用于將所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊面接所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；以及用于發(fā)送控制信號(hào)和電壓的從所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊到所述插座連接器的多個(gè)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊包括用于編程設(shè)計(jì)所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊之輸出的跳線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊包括可由所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)處理器編程設(shè)計(jì)的用于對(duì)所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊輸出編程的電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊包括用于輸出多個(gè)調(diào)節(jié)輸出電壓的多個(gè)電壓調(diào)節(jié)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊包括一個(gè)把系統(tǒng)電壓送到所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的路由器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊禁止所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)在先電壓調(diào)節(jié)器或電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊和插座連接器可裝在一個(gè)水平的或者垂直的平面內(nèi)，以節(jié)省所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的空間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置配置在一個(gè)與所述系統(tǒng)之空氣流平行的平面內(nèi)。
9.一種裝置，用于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)調(diào)節(jié)電壓，包括可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置；連接著所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置，將所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置與所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)面接的面接裝置；以及用于發(fā)送控制信號(hào)和電壓的從所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器裝置到所述面接裝置的連接裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置包括編程設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)的輸出電平的跳線。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置包括通過(guò)所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)處理器編程設(shè)計(jì)所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置輸出的可編程電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置包括用于輸出多個(gè)調(diào)節(jié)輸出電壓的多個(gè)電壓調(diào)節(jié)器。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置包括一個(gè)把系統(tǒng)電壓送到所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的路由器。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置禁止所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里一個(gè)在先電壓調(diào)節(jié)器或電源。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中所述的可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置和所述面接裝置可裝在一個(gè)水平或者垂直的平面內(nèi)，以節(jié)省所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的空間。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中所述裝置配置在與所述系統(tǒng)之空氣流平行的平面內(nèi)。
17.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括一個(gè)處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的微處理器；一個(gè)存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器；一個(gè)連接所述微處理器和所述存儲(chǔ)器的總線；一個(gè)提供電壓調(diào)節(jié)的系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器；以及一個(gè)連接著所述系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器以進(jìn)一步調(diào)節(jié)所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組件所需電壓的裝置，包括一個(gè)可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊、一個(gè)連接著所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊、使所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊與所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)面接的插座連接器，以及用于發(fā)送控制信號(hào)和電壓的從所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊到所述插座連接器的多個(gè)連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊包括編程設(shè)計(jì)所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊之輸出的跳線。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊包括通過(guò)所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)處理器編程設(shè)計(jì)所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊輸出的可編程電路。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊包括用于輸出多個(gè)調(diào)節(jié)輸出電壓的多個(gè)電壓調(diào)節(jié)器。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊包括一個(gè)把系統(tǒng)電壓送到所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的路由器。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊禁止所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)在先電壓調(diào)節(jié)器或電源。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)器模塊和插座連接器可裝在一個(gè)水平或垂直的平面內(nèi)，以節(jié)省所述計(jì)算機(jī)系里的空間。
24.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中所述裝置配置在與所述系統(tǒng)之空氣流平行的一個(gè)平面內(nèi)。
25.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的處理裝置；存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置；連接所述處理裝置和所述存儲(chǔ)裝置的總線裝置；提供電壓調(diào)節(jié)的系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)裝置；以及一個(gè)連接著所述系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)裝置以進(jìn)一步調(diào)節(jié)所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)組件電壓的裝置，包括可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置、連接著所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置把所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置面接所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的面接裝置，以及用于發(fā)送控制信號(hào)和電壓的從所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置到所述面接裝置的連接裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置包括編程設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)輸出電平的跳線。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置包括通過(guò)所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)處理器編程設(shè)計(jì)所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置之輸出的可編程電路。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置包括用于輸出多個(gè)調(diào)節(jié)輸出電壓的多個(gè)電壓調(diào)節(jié)器。
29.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置包括一個(gè)把系統(tǒng)電壓送到所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的路由器。
30.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置禁止所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)一個(gè)在先電壓調(diào)節(jié)器或電源。
31.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中所述可拆式電壓調(diào)節(jié)裝置和所述面接裝置可裝在一個(gè)水平或垂直的平面內(nèi)，以節(jié)省所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的空間。
32.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中所述裝置配置在一個(gè)與所述系統(tǒng)之空氣流平行的平面內(nèi)。
全文摘要
公開了一種調(diào)節(jié)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)電壓和功率的裝置。該電壓和功率調(diào)節(jié)是通過(guò)電壓調(diào)節(jié)器模塊(200)上電壓調(diào)節(jié)電路實(shí)現(xiàn)的。電壓調(diào)節(jié)器模塊(200)是一個(gè)可拆式單元,通過(guò)一插座連接器(335)面接母板(340)。插座連接器(335)具有固定的針定義,使得一系列編程設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)節(jié)不同水平的電壓和功率的電壓調(diào)節(jié)器模塊可裝于母板上。
文檔編號(hào)H05K5/00GK1179259SQ96192685
公開日1998年4月15日 申請(qǐng)日期1996年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月16日
發(fā)明者L·W·阿加斯泰, J·R·尼爾 申請(qǐng)人:英特爾公司