CN109240406A - 一种用于矿机设备的电压跟随电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于矿机设备的电压跟随电路，包括电压输入端、电压输出端、压差控制电路以及反馈控制电路，所述压差控制电路的输入端分别连接电压输入端和电压输出端，所述反馈控制电路的一端和所述压差控制电路的输出端连接，另一端连接在电压输入端和电压输出端之间；所述压差控制电路用于确定电压输出端和电压输入端之间的电压差，以及根据电压输入端的输入电压和所述电压差，得到反馈电压；所述反馈控制电路用于根据所述反馈电压对电压输出端的输出电压进行反馈调整；所述电路实现了在对矿机的输入电压进行调节时，升压电路的压差保持恒定，进而使矿机能够保持稳定的工作状态。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，更具体地，涉及一种用于矿机设备的电压跟随电路。
背景技术
矿机设备为了提高矿机芯片算力的能效，算力芯片大多采用芯片串联的设计方式，同时每级芯片都需要一个稳定的低压差线性稳压器提供稳定电压，而每个低压差线性稳压器的输入电压要高于相连接的算力芯片的工作电压，那么每个低压差线性稳压器的输入电压也要满足一定的要求。为了满足低压差线性稳压器的输入电压要求，需要对外部电源输入电压进行升压，目前大部分矿机设备上应用的升压电路输出的电压都是一个固定值。即当外部电源的输入电压发生变化时，升压电路的输出电压保持恒定，那么低压差线性稳压器的压差就会随着输入电压的变化而改变，当压差设计余量太小时，容易造成矿机算力异常；当压差设计余量较大时，容易造成低压差线性稳压器温度过高而造成损坏。所以，如何设计一种能实现输出电压跟随输入电压的变化而改变，进而使得两者的压差为一个恒定值的升压电路，是目前面临的一个问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于矿机设备的电压跟随电路，实现了在对矿机的输入电压进行调节时，升压电路的压差保持恒定，进而使矿机能够保持稳定的工作状态。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于矿机设备的电压跟随电路，包括电压输入端、电压输出端、压差控制电路以及反馈控制电路，所述压差控制电路的输入端分别连接电压输入端和电压输出端，所述反馈控制电路的一端和所述压差控制电路的输出端连接，另一端连接在电压输入端和电压输出端之间；
所述压差控制电路用于确定电压输出端和电压输入端之间的电压差，以及根据电压输入端的输入电压和所述电压差，得到反馈电压；
所述反馈控制电路用于根据所述反馈电压对电压输出端的输出电压进行反馈调整。
优选地，所述压差控制电路包括串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻之间串联有PNP型三极管，所述PNP型三极管的基极和所述电压输入端连接。
优选地，所述反馈控制电路包括电压转换器和电感，所述电感设置在电压输入端和电压输出端之间，所述电压转换器的一端连接在电压输入端和电感之间，另一端连接在电压输出端和电感之间。
优选地，所述电压跟随电路还包括滤波电路，所述滤波电路用于滤波和稳定电压，包括二极管和第一滤波电容，所述二极管连接于电感和电压输出端之间，所述第一滤波电容连接于所述压差控制电路的两端。
优选地，所述第一电阻和第二电阻是可变电阻。
优选地，所述PNP型三极管的集电极和所述电压转换器连接。
优选地，所述电压转换器是DC-DC转换器。
优选地，所述电压输入端连接有第三电阻和第二滤波电容。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：
本发明提供的一种用于矿机设备的电压跟随电路通过第一电阻和第二电阻阻值的比值，确定压差控制电路需要控制的压差，然后反馈控制电路根据该压差和电压输入端的输入电压对电压输出端的输出电压进行调整，使得输出电压随着输入电压的变化而改变，保证输出电压和输入电压之间的压差恒定，进而使矿机能够保持稳定的工作状态，增强了设备的可靠性。
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附图。
图1为本发明实施例公开的一种用于矿机设备的电压跟随电路的电路示意图；
图2为本发明实施例公开的一种用于矿机设备的电压跟随电路的应用场景示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例公开了一种用于矿机设备的电压跟随电路，该电压跟随电路包括电压输入端，接地GND，电压输出端，压差控制电路，反馈控制电路和滤波电路；压差控制电路用于确定电压输出端和电压输入端之间的电压差，压差控制电路由串联的电阻R1、PNP型三极管Q1和电阻R2组成。PNP型三极管Q1的基极和电压输入端Vin连接，电阻R1分别连接PNP型三极管Q1的发射极和电压输出端Vout，PNP型三极管Q1的集电极和电阻R2的一端连接，电阻R2另一端连接接地GND。
反馈控制电路用于根据上述电压差和电压输入端的输入电压对电压输出端的输出电压进行反馈调整，反馈控制电路包括电压转换器和电感，本实施例中，电压转换器是DC-DC转换器，电感设置在电压输入端和电压输出端之间，DC-DC转换器的VIN引脚连接在电压输入端和电感之间，SW引脚连接在电压输出端和电感之间，DC-DC转换器的FB引脚连接于PNP型三极管Q1的集电极和电阻R2之间，DC-DC转换器的GND引脚连接接地GND。DC-DC转换器的EN引脚通过电阻R3和电压输入端连接，电压输入端Vin还和滤波电容C1连接，滤波电容C1的另一端连接接地GND。
滤波电路用于滤波和稳定电压，包括二极管D和滤波电容C2，二极管连接于电感和电压输出端之间，滤波电容C2连接于电压输出端和接地GND之间。
滤波电容C1用于对输入电压起到滤波作用，防止输入的动荡电压对接入负载的损害。DC-DC转换器的VIN引脚提供DC-DC转换器的供电电压，SW引脚提供开关信号控制，DC-DC转换器内部升压电路和电感L共同构成对输入电压进行升压的电路，二极管D起到对升压之后的电压的稳定作用，滤波电容C2对输出电压起滤波作用，以保护接入负载。
该电压跟随电路根据PNP型三极管Q1的基极导通压降Vb、参考电压Vf、电阻R1和R2的阻值，得到输出电压和输入电压的电压差，然后依据该电压差和输入电压，得到输出电压。当输入电压减小的时候，依据该输出电压和输入电压得到三极管Q1输出的反馈电压，即三极管Q1的集电极电压。DC-DC转换器内设置有参考电压Vf，DC-DC转换器的FB引脚作为反馈电压输入端，将反馈电压和参考电压Vf进行比较，此时反馈电压大于参考电压，那么SW引脚控制输出电压降低。
具体来说，将三极管Q1的基极导通压降表示为Vb，Vb基本保持恒定，DC-DC转换器内设置的参考电压为Vf，该电路中通过三极管Q1发射极的电流表示为Ie，通过三极管Q1集电极的电流表示为Ic，通过三极管Q1基极的电流表示为Ib，则Ie＝(Vout-Vin-Vb)/R1，Ic＝Vf/R2，Ic＝Ie+Ib，而通过三极管Q1集电极的电流Ic远大于通过基极的电流Ib，所以可得到Ic＝Ie，则(Vout-Vin-Vb)/R1＝Vf/R2，可得到Vout-Vin＝Vf*(R1/R2)+Vb，只要电阻R1和电阻R2阻值的比值不变，那么电压输出端Vout和电压输入端Vin的压差就保持不变，实现了电压跟随。
具体地，当电压输入端的输入电压Vin减小时，由Ie＝(Vout-Vin-Vb)/R1可知，通过三极管Q1发射极的电流Ie变大，那么通过三极管Q1集电极的电流Ic将增大，三极管Q1集电极此时的电压Vc将大于DC-DC转换器FB引脚的参考电压Vf，DC-DC转换器检测到上述结果之后，将通过SW引脚控制对输入电压Vin升压之后的电压Vout降低，反复调整，直至使得三极管Q1集电极的电压Vc趋于等于DC-DC转换器FB引脚的参考电压Vf。当电压输入端的输入电压Vin增大时，本实施例的电压跟随电路的反馈原理可参照上述输入电压减小时的原理说明实现，不再冗述。
本实施例公开的用于矿及设备的电压跟随电路可利用现有的大多数DC-DC转换器辅助外围电路来实现，为简化设计提供了方便。如图2所示，本实施例公开了上述用于矿机设备的电压跟随电路的一种应用场景，图中的电压跟随电路采用图1公开的一种用于矿机设备的电压跟随电路来实现，LDO(low dropout regulator)为低压差线性稳压器，由于该电压跟随电路实现了恒定电压差，设置在矿机级联设计的顶端，使得当输入电压进行调整时候，加在与算力芯片连接的低压差线性稳压器LDO上的压差保持不便，这样保证了在对矿机的输入电压进行调整过程中，矿机仍能够保持稳定的工作状态。
本实施例公开的一种用于矿机设备的电压跟随电路通过第一电阻和第二电阻阻值的比值，确定压差控制电路需要控制的压差，然后反馈控制电路根据该压差和电压输入端的输入电压对电压输出端的输出电压进行调整，使得输出电压随着输入电压的变化而改变，保证输出电压和输入电压之间的压差恒定，进而使矿机能够保持稳定的工作状态，增强了设备的可靠性。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于矿机设备的电压跟随电路，其特征在于，包括电压输入端、电压输出端、压差控制电路以及反馈控制电路，所述压差控制电路的输入端分别连接电压输入端和电压输出端，所述反馈控制电路的一端和所述压差控制电路的输出端连接，另一端连接在电压输入端和电压输出端之间；
所述压差控制电路用于确定电压输出端和电压输入端之间的电压差，以及根据电压输入端的输入电压和所述电压差，得到反馈电压；
所述反馈控制电路用于根据所述反馈电压对电压输出端的输出电压进行反馈调整。
2.如权利要求1所述的一种用于矿机设备的电压跟随电路，其特征在于，所述压差控制电路包括串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻之间串联有PNP型三极管，所述PNP型三极管的基极和所述电压输入端连接。
3.如权利要求2所述的一种用于矿机设备的电压跟随电路，其特征在于，所述反馈控制电路包括电压转换器和电感，所述电感设置在电压输入端和电压输出端之间，所述电压转换器的一端连接在电压输入端和电感之间，另一端连接在电压输出端和电感之间。
4.如权利要求3所述的一种用于矿机设备的电压跟随电路，其特征在于，所述电压跟随电路还包括滤波电路，所述滤波电路用于滤波和稳定电压，包括二极管和第一滤波电容，所述二极管连接于电感和电压输出端之间，所述第一滤波电容连接于所述压差控制电路的两端。
5.如权利要求2所述的一种用于矿机设备的电压跟随电路，其特征在于，所述第一电阻和第二电阻是可变电阻。
6.如权利要求3所述的一种用于矿机设备的电压跟随电路，其特征在于，所述PNP型三极管的集电极和所述电压转换器连接。
7.如权利要求3所述的一种用于矿机设备的电压跟随电路，其特征在于，所述电压转换器是DC-DC转换器。
8.如权利要求1所述的一种用于矿机设备的电压跟随电路，其特征在于，所述电压输入端连接有第三电阻和第二滤波电容。
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