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峰值电流控制在高端显卡设计中的应用

本文摘要:1.章节目录 集成电路工艺性能卓越按段图像处理器常常搭建了数十亿收的晶体三极管,输出功率约GHz之上。那样当应急处置简易图象应用软件时,GPU将在分秒時间内急遽降低到数百瓦功能损耗,这对电源产于系统软件(PDS)将造成巨大的冲击性,导致GPU处理芯片电压匮乏,进而经常会出现系统功能发现异常。 2.系统软件发现异常的根本原因 GPU中CMOS加工工艺的回绝: 为了更好地降低功耗,GPU处理芯片工作中电压较低,并允许在长的范畴工作中,如0.7V-1.2V。

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1.章节目录  集成电路工艺性能卓越按段图像处理器常常搭建了数十亿收的晶体三极管,输出功率约GHz之上。那样当应急处置简易图象应用软件时,GPU将在分秒時间内急遽降低到数百瓦功能损耗,这对电源产于系统软件(PDS)将造成巨大的冲击性,导致GPU处理芯片电压匮乏,进而经常会出现系统功能发现异常。  2.系统软件发现异常的根本原因  GPU中CMOS加工工艺的回绝:  为了更好地降低功耗,GPU处理芯片工作中电压较低,并允许在长的范畴工作中,如0.7V-1.2V。电压越高时,內部电源MOS管的Vgs越高,MOS管导通电阻器就越小,因此传送稳态值提升,输出功率提高;当电压过较低时,MOS管将没法组成长期导电性闸极,引起逻辑错误。

因次,一个电压较为稳定的电源供货系统软件(PDS)是系统软件长期工作中的前提条件。  GPU动态性工作模式的市场的需求:  性能卓越GPU应用了许多 技术设备输出功率控制技术,促使仅次功能损耗超出几百瓦,而关机功能损耗大概几瓦,动态性性能模式变换(DPM)原是在其中技术性之一。一般来说DPM时钟频率设定在100MHz-1000MHz范畴,电压在0.7V-1.2V中间。

如图所示1下图,GPU可在各有不同DPM情况变换,当GPU应急处置特性阻抗缓解时,将比较慢转换到高性能模式,如HCLK1-HCLK4,电压V3,而假如电压匮乏,內部电源电路将没法维持这一方式,而引起系统异常。    图2GBPU动态性工作模式  PDS特性允许  电源开关电源自身特性的允许。电源开关电源供电系统工作能力强悍,体型小,成本费便宜,具备OCP、OVP维护保养作用。可是电源开关电源周期性地合上和再开MOS管,不容易造成非常大的电源谐波失真和噪音。

  电源产于互联网主要参数允许。它是所说从电源至特性阻抗的全部电气设备产于主要参数的总数,即路线的R、L、C、G的总体效用,来源于PCB原材料、堆叠、印刷线、过孔、屏蔽掉及其GPUPCB及其內部硅电路原理。全部这种产于主要参数,不容易在电源电路中造成作用力、分离及其光源、起伏耗损等多种多样危害。

  对GPU特性阻抗来讲,沟通交流高频率数据信号来源于特性阻抗的动态性变换引起的电流暂态转变,加上电源产于互联网中的电阻器不到数,而在LC产于互联网中造成高频率噪音数据信号。对大电流(如200A之上)的GPU而言,电压坠入约百余毫伏,远远超过DPM设定范畴。  3.峰值电流控制技术  GPU暂态电流转变过大,必然造成 供电系统互联网耗损减少,GPU可获得电压降低。

为了更好地防止电压坠入造成 的冲击性,GPU需立即往上变换动态性方式,降低时钟频率,降低工作中电压。峰值电流控制技术更是根据这一目地所设计方案的,它还务必手机软件一起合作。图2下图是峰值电流控制技术软件流程图。

系统软件根据立即检验工作中电流转变,可比较慢调节运行状态,提升处理芯片功能损耗,避免 系统软件卡死。    图2峰值电流控制技术软件流程图  4.GPU工作中电流传感器的硬件配置电源电路搭建  如图所示3下图,为了更好地对GPU一瞬间大电流转变做出立即反映,电流检验由硬件配置电源电路顺利完成。当GPU动态性电流高达预估阀值时,硬件配置电源电路不容易造成一个逻辑性数据信号通告手机软件模块。

本技术性精巧地运用电源互联网产于电阻器来传感器在路线中耗损而造成的电压叛。大家所取电源键入尾端A点和特性阻抗尾端B点做为电流放大仪的輸出。

当A、B点损耗过大时,GPU耗费的电流过大,电压比较器键入一个上拉电阻通告手机软件立即调节GPU动态性方式,降低頻率和电压,进而保证 GPU及电源皆必须长期工作中,避免 卡死。    图3GPU电流传感器的硬件配置搭建框架图  5.检测結果  该计划方案早就运用于到某型号规格GPU商品上,历经调节及功能测试,得到 了心寒的实际效果。

图4是GPU处理芯片电流一瞬间转变时要数字示波器所检测得到 的波形图。    图4峰值电流控制技术波形图  图4下图中,地下隧道1为预置电流阀值(大概47.7A);地下隧道2为具体A、B点损耗,除于0.1ohm(路线产于电阻器)后答复仅次电流大概为55.2A;地下隧道3为减缓比较器键入;地下隧道4为GPU引脚电压波型。

当电流高达阀值时,减缓比较器被启动,造成上拉电阻终断数据信号。手机软件刚开始变换动态性工作模式,设定GPU电压VLOAD降低大概100mV。

当电流扩大并超过阀值时,比较器键入低电频,系统软件重回长期并以后检测。  6.结果  由上剖析及检测結果由此可见,峰值电流控制技术是一种必须有效分派GPU特性阻抗,避免 系统软件车祸事故卡死的非常好的操控体制,可显著提高系统软件的可靠性和可信性,可在大数据处理出去、图像处理ic设计等行业推广具体运用于。


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