一种显卡多路直流电源负载均衡电路的制作方法

1.本实用新型涉及显卡电源管理技术领域，特别涉及一种显卡多路直流电源负载均衡电路。


背景技术：

2.目前的中高端显卡，会用到多路独立12v电源输入，而且每一路电源的输入功率要符合pcie电气规范，比如pcie金手指的负载功率不能超过66w， pcie外接8pin的负载功率不能超过150。显卡上的单片机功率侦测电路会实时侦测两路12v的输入功率，检查平均功率是否超过pcie电气规范中的限定值，如果任何一路12v负载的平均功率超了限定值，就会触发显卡降频保护机制，会降低gpu实际工作频率，从而降低显卡性能。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种显卡多路直流电源负载均衡电路，旨在实现显卡的最大功率输入，保证显卡工作在更高的频率，发挥最佳性能。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了一种显卡多路直流电源负载均衡电路，包括buck开关电源vin、pcie金手指12v、pcie外接12v、单片机以及双路mosfet功率开关模块，其中，所述单片机与所述pcie金手指12v之间串接有电流采样电阻rs13，所述单片机与所述pcie外接12v之间串接有电流采样电阻rs11，所述双路mosfet功率开关模块分别与所述电流采样电阻rs13、电流采样电阻rs11、buck开关电源vin、单片机连接。
5.本实用新型进一步地技术方案是，所述双路mosfet功率开关模块包括驱动ic up7561、功率管q28、功率管q29、功率管q27、功率管q26，其中，所述驱动ic up7561的第一pin switch_n连接单片机的 gpio9_input_dyn_bal2，所述驱动ic up7561的引脚drv1通过电阻r756 连接所述功率管q28的g极、功率管q29的g极，所述功率管q29的s极连接所述pcie外接12v，所述功率管q28的d极连接所述功率管q29的d极，所述功率管q28的s极连接所述功率管q26的s极，所述功率管q26的d极连接所述功率管q27的d极，所述功率管q27的s极连接所述pcie外接12v，所述功率管q27 的g极、功率管q26的g极分别通过电阻r574连接所述驱动ic up7561的引脚 drv2，所述驱动ic up7561的引脚drv1和引脚drv2反向驱动输出。
6.本实用新型进一步地技术方案是，所述双路mosfet功率开关模块还包括电阻r786和电容c609，其中，所述电阻r786的一端连接所述驱动ic up7561 的vin1_1引脚，另一端分别连接所述驱动ic up7561的vin1_2引脚、所述电容c609的一端、以及所述pcie金手指12v连接，所述电容c609的另一端接地。
7.本实用新型进一步地技术方案是，所述双路mosfet功率开关模块还包括电阻r785和电容c312，其中，所述电阻r785的一端连接所述驱动ic up7561 的vin2_1引脚，另一端分别连接所述驱动ic up7561的vin2_2引脚、所述电容c312的一端、以及所述pcie外接12v，所述电容c312的另一端接地。
8.本实用新型进一步地技术方案是，所述双路mosfet功率开关模块还包括电阻
r733、电阻r730和电阻r739，其中，所述电阻r733的一端连接单片机的gpio9_input_dyn_bal2，另一端分别连接所述电阻r730的一端、所述电阻r739的一端、所述驱动ic up7561的第一pin switch_n，所述电阻r730 的另一端连接1v8_aon，所述电阻r739的另一端接地。
9.本实用新型进一步地技术方案是，所述电流采样电阻rs11和电流采样电阻rs13均用于作为电流通道，并负责量测有负载电流时两端的压降。
10.本实用新型进一步地技术方案是，所述显卡多路直流电源负载均衡电路还包括电感l25，所述电感l25串接于所述电流采样电阻rs11与所述pcie外接 12v之间。
11.本实用新型进一步地技术方案是，所述显卡多路直流电源负载均衡电路还包括电感l26，所述电感l26串接于所述电流采样电阻rs13与所述pcie金手指12v之间。
12.本实用新型显卡多路直流电源负载均衡电路的有益效果是：本实用新型可以在显卡整卡功率小于215w的所有产品中应用，由单片机实时侦测功耗，并动态切换pcie金手指12v和pcie外接12v，确保不会出现某一路12v的功率超过pcie电气规范的限制值，导致gpu自动降低运行频率的情况，从而在复杂应用场景中维持最佳的gpu性能。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
14.图1是本实用新型显卡多路直流电源负载均衡电路较佳实施例的系统框图；
15.图2是pcie金手指12v和pcie外接12v的功率采样示意图；
16.图3是双路mosfet功率开关模块的电路示意图；
17.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.考虑到目前的显卡在用户端的使用场景千差万别，运行不同的游戏或者应用程序，就会产生不同的负载功率，有的负载pcie金手指12v这边的负载功率会比较大，有些应用程序外接pcie外接12v的负载功率会比较大，由此，本实用信息设计一种两路12v输入的可控功率开关，用单片机去做动态切换，确保任何一路12v的负载功率都没有超过pcie电气规范限定值，这样就不会触发导显卡的降频保护机制，从而实现最大的功率输入，保证显卡工作在更高的频率，发挥最佳性能。
20.具体地，如图1至图3所示，本实用新型提出一种显卡多路直流电源负载均衡电路，本实用新型显卡多路直流电源负载均衡电路较佳实施例包括buck 开关电源vin、pcie金手指12v、pcie外接12v、单片机以及双路mosfet功率开关模块，其中，所述单片机与所述pcie金手指12v之间串接有电流采样电阻rs13，所述单片机与所述pcie外接12v之间串接有电流
采样电阻rs11，所述双路mosfet功率开关模块分别与所述电流采样电阻rs13、电流采样电阻 rs11、buck开关电源vin、单片机连接。
21.本实施例中，所述电流采样电阻rs11和电流采样电阻rs13均用于作为电流通道，并负责量测有负载电流时两端的压降。
22.所述显卡多路直流电源负载均衡电路还包括电感l25和电感l26，所述电感l25串接于所述电流采样电阻rs11与所述pcie外接12v之间，所述电感l26 串接于所述电流采样电阻rs13与所述pcie金手指12v之间。
23.具体地，所述双路mosfet功率开关模块包括驱动ic up7561、功率管 q28、功率管q29、功率管q27、功率管q26，其中，所述驱动ic up7561的第一pin switch_n连接单片机的gpio9_input_dyn_bal2，所述驱动icup7561的引脚drv1通过电阻r756连接所述功率管q28的g极、功率管q29的g 极，所述功率管q29的s极连接所述pcie外接12v，所述功率管q28的d极连接所述功率管q29的d极，所述功率管q28的s极连接所述功率管q26的s极，所述功率管q26的d极连接所述功率管q27的d极，所述功率管q27的s极连接所述pcie外接12v，所述功率管q27的g极、功率管q26的g极分别通过电阻r574 连接所述驱动ic up7561的引脚drv2，所述驱动ic up7561的引脚drv1和引脚drv2反向驱动输出，如表1所示，表1是驱动ic up7561驱动ic的工作真值表，从表1可以看出，drv2跟随switch_n动作，drv1是drv2的反相驱动输出。
[0024][0025]
表1
[0026]
进一步地，本实施例中，所述双路mosfet功率开关模块还包括电阻r786 和电容c609，其中，所述电阻r786的一端连接所述驱动ic up7561的vin1_1 引脚，另一端分别连接所述驱动ic up7561的vin1_2引脚、所述电容c609的一端、以及所述pcie金手指12v连接，所述电容c609的另一端接地。
[0027]
作为一种实施方式，本实施例中，所述双路mosfet功率开关模块还包括电阻r785和电容c312，其中，所述电阻r785的一端连接所述驱动ic up7561 的vin2_1引脚，另一端分别连接所述驱动ic up7561的vin2_2引脚、所述电容c312的一端、以及所述pcie外接12v，所述电容c312的另一端接地。
[0028]
更进一步地，本实施例中，所述双路mosfet功率开关模块还包括电阻 r733、电阻r730和电阻r739，其中，所述电阻r733的一端连接单片机的 gpio9_input_dyn_bal2，另一端分别连接所述电阻r730的一端、所述电阻r739的一端、所述驱动ic up7561的第一pin switch_n，所述电阻r730 的另一端连接1v8_aon，所述电阻r739的另一端接地。
[0029]
以下结合图1至图3对本实用新型显卡多路直流电源负载均衡电路的结构和工作原理做进一步的详细阐述。
[0030]
本实用新型显卡多路直流电源负载均衡电路涉及电脑显卡电源管理优化，在多路12v输入总功率一定的前提下，能通过动态负载均衡，确保不会因为任何一路12v的输入功
率超过pcie规范，触发显卡的降频降功耗保护机制。动态负载均衡可以实现多路12v的最大额定输出功率，有效提高显卡的实际超频性能。
[0031]
具体的工作原理如下：
[0032]
1、本实用新型在pcie金手指12v和pcie外接12v电源通道上都串接5毫欧精密合金电阻，每个5毫欧精密电阻有4个端子，其中两个大端子是电流的通道，另外两个小端子用于量测有负责电流时精密电阻两端的压降，这是通过单片机adc模数转换实时测量12v的电压以及精密电阻上的压降，合金电阻两端的压降除以5毫欧就能计算出电流值，根据p＝ui计算出pcie金手指12v和 pcie外接12v的功率。
[0033]
2、驱动ic up7561计算平均功率并和pcie电气规范的限定值进行比较，由单片机进行两路输入12v电源的功率实时动态分配，从设计上确保任何一路 12v的输入功率都在pcie的电气规范限定值以内。
[0034]
a、如果某些负载程序导致pcie金手指12v的功率超过了pcie规范，单片机控制gpio9_input_dyn_bal2拉高u507驱动ic的第一pin switch_n，这样drv1关断功率管q28、功率管q29，同时drv2开启功率管q26、功率管q27，此时显存第二相供电的fbvddq_ph2_vin由pcie外接8pin供电；
[0035]
b、如果某些负载程序导致pcie外接12v的功率超过pcie规范，单片机拉低gpio9_input_dyn_bal2，u507驱动电路drv1就打开功率管q28、功率管q29，同时drv2关断功率管q26、功率管q27，此时显存第二相供电的 fbvddq_ph2_vin由pcie金手指供电。
[0036]
本实用新型显卡多路直流电源负载均衡电路的有益效果是：本实用新型可以在显卡整卡功率小于215w的所有产品中应用，由单片机实时侦测功耗，并动态切换pcie金手指12v和pcie外接12v，确保不会出现某一路12v的功率超过pcie电气规范的限制值，导致gpu自动降低运行频率的情况，从而在复杂应用场景中维持最佳的gpu性能。
[0037]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种显卡多路直流电源负载均衡电路，其特征在于，包括buck开关电源vin、pcie金手指12v、pcie外接12v、单片机以及双路mosfet功率开关模块，其中，所述单片机与所述pcie金手指12v之间串接有电流采样电阻rs13，所述单片机与所述pcie外接12v之间串接有电流采样电阻rs11，所述双路mosfet功率开关模块分别与所述电流采样电阻rs13、电流采样电阻rs11、buck开关电源vin、单片机连接。2.根据权利要求1所述的显卡多路直流电源负载均衡电路，其特征在于，所述双路mosfet功率开关模块包括驱动ic up7561、功率管q28、功率管q29、功率管q27、功率管q26，其中，所述驱动ic up7561的第一pin switch_n连接单片机的gpio9_input_dyn_bal2，所述驱动ic up7561的引脚drv1通过电阻r756连接所述功率管q28的g极、功率管q29的g极，所述功率管q29的s极连接所述pcie外接12v，所述功率管q28的d极连接所述功率管q29的d极，所述功率管q28的s极连接所述功率管q26的s极，所述功率管q26的d极连接所述功率管q27的d极，所述功率管q27的s极连接所述pcie外接12v，所述功率管q27的g极、功率管q26的g极分别通过电阻r574连接所述驱动ic up7561的引脚drv2，所述驱动ic up7561的引脚drv1和引脚drv2反向驱动输出。3.根据权利要求2所述的显卡多路直流电源负载均衡电路，其特征在于，所述双路mosfet功率开关模块还包括电阻r786和电容c609，其中，所述电阻r786的一端连接所述驱动ic up7561的vin1_1引脚，另一端分别连接所述驱动ic up7561的vin1_2引脚、所述电容c609的一端、以及所述pcie金手指12v连接，所述电容c609的另一端接地。4.根据权利要求2所述的显卡多路直流电源负载均衡电路，其特征在于，所述双路mosfet功率开关模块还包括电阻r785和电容c312，其中，所述电阻r785的一端连接所述驱动ic up7561的vin2_1引脚，另一端分别连接所述驱动ic up7561的vin2_2引脚、所述电容c312的一端、以及所述pcie外接12v，所述电容c312的另一端接地。5.根据权利要求2所述的显卡多路直流电源负载均衡电路，其特征在于，所述双路mosfet功率开关模块还包括电阻r733、电阻r730和电阻r739，其中，所述电阻r733的一端连接单片机的gpio9_input_dyn_bal2，另一端分别连接所述电阻r730的一端、所述电阻r739的一端、所述驱动ic up7561的第一pin switch_n，所述电阻r730的另一端连接1v8_aon，所述电阻r739的另一端接地。6.根据权利要求1所述的显卡多路直流电源负载均衡电路，其特征在于，所述电流采样电阻rs11和电流采样电阻rs13均用于电流通道，并负责量测有负载电流时两端的压降。7.根据权利要求1所述的显卡多路直流电源负载均衡电路，其特征在于，所述显卡多路直流电源负载均衡电路还包括电感l25，所述电感l25串接于所述电流采样电阻rs11与所述pcie外接12v之间。8.根据权利要求7所述的显卡多路直流电源负载均衡电路，其特征在于，所述显卡多路直流电源负载均衡电路还包括电感l26，所述电感l26串接于所述电流采样电阻rs13与所述pcie金手指12v之间。

技术总结
本实用新型公开了一种显卡多路直流电源负载均衡电路，包括BUCK开关电源Vin、PCIE金手指12V、PCIE外接12V、单片机以及双路MOSFET功率开关模块，其中，单片机与所述PCIE金手指12V之间串接有电流采样电阻RS13，单片机与所述PCIE外接12V之间串接有电流采样电阻RS11，双路MOSFET功率开关模块分别与电流采样电阻RS13、电流采样电阻RS11、BUCK开关电源Vin、单片机连接。本实用新型可以动态切换PCIE金手指12V和PCIE外接12V，确保不会出现某一路12V的功率超过PCIE电气规范的限制值，导致GPU降低运行频率的情况，从而在复杂应用场景中维持最佳GPU性能。佳GPU性能。佳GPU性能。


技术研发人员：傅志军
受保护的技术使用者：深圳市七彩虹禹贡信息技术发展有限公司
技术研发日：2021.11.23
技术公布日：2022/5/25