智能變頻檢測控制裝置的設(shè)計

洪文生　余明火

摘 要 本文分析了智能電視CPU溫度與和電壓，以及溫度與工作狀態(tài)的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上提出了一種智能變頻檢測控制裝置的設(shè)計。該裝置自動檢測智能電視CPU溫度，控制CPU的供電電壓，使CPU處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。本文從供電應用電路，軟件控制過程對裝置進行了闡述。

【關(guān)鍵詞】溫度 電壓 變頻檢測 自動控制

1 引言

1.1 CPU溫度與工作狀態(tài)

智能電視機由于高頻率和高功率，CPU工作發(fā)熱問題，穩(wěn)定性問題也成為智能電視開發(fā)者關(guān)注的問題。我們知道，CPU工作的頻率會隨著電壓的提高而提高，當出現(xiàn)超頻時，CPU的溫度就會提高，當溫度過高CPU的工作狀態(tài)就會變的不穩(wěn)定。在散熱條件足夠好的情況下，當電壓一定時，CPU溫度的提高往往是由于CPU負荷過大造成的。 對電視機而言，絕大多數(shù)CPU的正常工作穩(wěn)定溫度范圍一般為0-80度，也就是說，如果環(huán)境溫度是20度的話，溫升不超過60度，CPU才能處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)；如果夏天環(huán)境溫度在35度的話，溫升不超過45度，CPU 才能處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，要使CPU的處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)溫度當然是越低越好。

1.2 CPU溫度與供電電壓

溫度提高是由于CPU的散熱量大于散熱器的排熱量（對于智能電視機而言，散熱器為散熱片），一旦發(fā)熱量與散熱量趨于平衡，溫度就不會升高了。發(fā)熱量是由CPU的功率決定，而功率又和電壓成正比，因此要控制好溫度，就要控制好CPU的核心供電電壓。但電壓又不能過低，電壓如果過低又會造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，在超頻幅度大的時候，這對矛盾尤其明顯。電視機表現(xiàn)的現(xiàn)象會有自動重啟或者不開機等現(xiàn)象。因此如何設(shè)置好電壓在極限超頻時是很重要的，設(shè)置高了，散熱片起不到良好的作用，設(shè)置低了，CPU受不了，處于不穩(wěn)定的工作環(huán)境。

那么電視機什么狀態(tài)才叫穩(wěn)定呢，由于其復雜性，智能電視的穩(wěn)定性也只能是相對的穩(wěn)定，在合理的范圍內(nèi)超頻，可以抵御大多數(shù)不穩(wěn)定因素帶來的不良后果；在CPU硬件的極限邊緣超頻，一個極細小的電壓、電流紋波波動都有可能各種異常現(xiàn)象。本文所述的控制供電電壓參數(shù)的設(shè)置，僅僅是其中的一種情況，可以根據(jù)各自的CPU狀況去調(diào)整相應的參數(shù)。

2 控制電路系統(tǒng)設(shè)計

2.1 設(shè)計思路

在CPU上，設(shè)計一個溫度傳感器，實時的探測電視機的溫度數(shù)據(jù)，CPU里面的溫度分析控制模塊在檢測到溫度超過預定的數(shù)據(jù)時，將控制信號傳給CPU，CPU通過I/O輸出控制核供電電路，以改取變樣電路的阻值，從而降低供電電路的電壓，適當?shù)慕档秃穗妷旱碾妷褐?，有效降低CPU的功率和溫度，使CPU處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，并使CPU不因過熱而損傷。

2.2 CPU供電電路設(shè)計

以CPU工作電壓為1.26V，工作電壓范圍為1.20V-1.32V為例。系統(tǒng)采用DC-DC 芯片MPS1470輸入電壓為12V。如圖1為供電電路圖，U7為DC-DC，輸出端電阻R1的值為電阻R4和電阻R26的串聯(lián)值，電阻R2為電阻R7、R27、R41并聯(lián)后的等效電阻阻值，輸出的電壓VCC=基準電壓×（1+R1/R2），基準電壓值和使用的DC-DC有關(guān)。三極管Q5、Q6工作在兩種狀態(tài)下，飽和導通和截止狀態(tài)，當三極管處于導通狀態(tài)時，VIDO或VIDO需要置高電平，跟三極管（Q5或Q6）第三腳連接的電阻相當于接地，當置低電平或者懸空時，跟三極管（Q5或Q6）第三腳連接的電阻相當于斷路。

電阻R27、 R7、R4、R26、R41分別為100K、10K、5.1K.、100Ω、39K。系統(tǒng)要求電壓的典型值為1.26V，電壓范圍為1.20～1.32V，在VID0為低電平、VID1也為低電平，R2的等效電阻的阻值即為電阻R7的阻值（R2=10K），由于采用的DC-DC芯片的輸出參考值為0.8V，即VCC=0.8×（1+ 5.2/10）=1.216V。當VID0為低電平，VID1為高電平時，R2的阻值即為R27和R7并聯(lián)的等效電阻，阻值為9.1K，即VCC=0.8×（1+ 5.2/9.1）=1.2576V≈1.26V。同理當VID1為低電平，VID0為高電平時，R2的阻值即為R41和R7并聯(lián)的等效電阻，阻值為7.96K，即VCC=0.8×（1+ 5.2/7.96）=1.3226V≈1.32V。

2.3 CPU軟件控制設(shè)計

在硬件配置設(shè)置好后，系統(tǒng)工作時，默認狀態(tài)下將VID0置于低電平，VID1置于高電平，系統(tǒng)啟動后，核供電電壓為1.26V，系統(tǒng)在超負荷工作下，溫度傳感器，檢測溫度超過一定值時，溫度分析控制模塊向CPU控制處理模塊發(fā)一個降頻信號，則系統(tǒng)將VID1也置于低電平，使工作電壓為1.20V。如果CPU需要超頻工作時可以將VID1設(shè)為為低電平，VID0為高電平，工作電壓為1.32，此時CPU超頻工作。

3 小結(jié)

智能電視而言，CPU的溫度控制跟其穩(wěn)定性是密切相關(guān)的，本文通過CPU溫度與工作電壓，CPU溫度與工作狀態(tài)進行分析，設(shè)計了一種自動檢測CPU溫度，并調(diào)整CPU供電核心電壓，以保持CPU處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)的裝置，該裝置由設(shè)計于CPU上的溫度傳感器檢測CPU的工作溫度，并檢測供電電壓，根據(jù)預先的硬件配置，適當?shù)恼{(diào)整CPU供電的核心電壓。

參考文獻

[1]洪文生，余明火.變頻檢測控制裝置及智能電子裝置[J].電視技術(shù)，2014.

作者單位

深圳創(chuàng)維-RGB電子有限公司研發(fā)總部 廣東省深圳市 518108endprint

摘 要 本文分析了智能電視CPU溫度與和電壓，以及溫度與工作狀態(tài)的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上提出了一種智能變頻檢測控制裝置的設(shè)計。該裝置自動檢測智能電視CPU溫度，控制CPU的供電電壓，使CPU處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。本文從供電應用電路，軟件控制過程對裝置進行了闡述。

【關(guān)鍵詞】溫度 電壓 變頻檢測 自動控制

1 引言

1.1 CPU溫度與工作狀態(tài)

智能電視機由于高頻率和高功率，CPU工作發(fā)熱問題，穩(wěn)定性問題也成為智能電視開發(fā)者關(guān)注的問題。我們知道，CPU工作的頻率會隨著電壓的提高而提高，當出現(xiàn)超頻時，CPU的溫度就會提高，當溫度過高CPU的工作狀態(tài)就會變的不穩(wěn)定。在散熱條件足夠好的情況下，當電壓一定時，CPU溫度的提高往往是由于CPU負荷過大造成的。 對電視機而言，絕大多數(shù)CPU的正常工作穩(wěn)定溫度范圍一般為0-80度，也就是說，如果環(huán)境溫度是20度的話，溫升不超過60度，CPU才能處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)；如果夏天環(huán)境溫度在35度的話，溫升不超過45度，CPU 才能處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，要使CPU的處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)溫度當然是越低越好。

1.2 CPU溫度與供電電壓

溫度提高是由于CPU的散熱量大于散熱器的排熱量（對于智能電視機而言，散熱器為散熱片），一旦發(fā)熱量與散熱量趨于平衡，溫度就不會升高了。發(fā)熱量是由CPU的功率決定，而功率又和電壓成正比，因此要控制好溫度，就要控制好CPU的核心供電電壓。但電壓又不能過低，電壓如果過低又會造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，在超頻幅度大的時候，這對矛盾尤其明顯。電視機表現(xiàn)的現(xiàn)象會有自動重啟或者不開機等現(xiàn)象。因此如何設(shè)置好電壓在極限超頻時是很重要的，設(shè)置高了，散熱片起不到良好的作用，設(shè)置低了，CPU受不了，處于不穩(wěn)定的工作環(huán)境。

那么電視機什么狀態(tài)才叫穩(wěn)定呢，由于其復雜性，智能電視的穩(wěn)定性也只能是相對的穩(wěn)定，在合理的范圍內(nèi)超頻，可以抵御大多數(shù)不穩(wěn)定因素帶來的不良后果；在CPU硬件的極限邊緣超頻，一個極細小的電壓、電流紋波波動都有可能各種異?，F(xiàn)象。本文所述的控制供電電壓參數(shù)的設(shè)置，僅僅是其中的一種情況，可以根據(jù)各自的CPU狀況去調(diào)整相應的參數(shù)。

2 控制電路系統(tǒng)設(shè)計

2.1 設(shè)計思路

在CPU上，設(shè)計一個溫度傳感器，實時的探測電視機的溫度數(shù)據(jù)，CPU里面的溫度分析控制模塊在檢測到溫度超過預定的數(shù)據(jù)時，將控制信號傳給CPU，CPU通過I/O輸出控制核供電電路，以改取變樣電路的阻值，從而降低供電電路的電壓，適當?shù)慕档秃穗妷旱碾妷褐?，有效降低CPU的功率和溫度，使CPU處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，并使CPU不因過熱而損傷。

2.2 CPU供電電路設(shè)計

以CPU工作電壓為1.26V，工作電壓范圍為1.20V-1.32V為例。系統(tǒng)采用DC-DC 芯片MPS1470輸入電壓為12V。如圖1為供電電路圖，U7為DC-DC，輸出端電阻R1的值為電阻R4和電阻R26的串聯(lián)值，電阻R2為電阻R7、R27、R41并聯(lián)后的等效電阻阻值，輸出的電壓VCC=基準電壓×（1+R1/R2），基準電壓值和使用的DC-DC有關(guān)。三極管Q5、Q6工作在兩種狀態(tài)下，飽和導通和截止狀態(tài)，當三極管處于導通狀態(tài)時，VIDO或VIDO需要置高電平，跟三極管（Q5或Q6）第三腳連接的電阻相當于接地，當置低電平或者懸空時，跟三極管（Q5或Q6）第三腳連接的電阻相當于斷路。

電阻R27、 R7、R4、R26、R41分別為100K、10K、5.1K.、100Ω、39K。系統(tǒng)要求電壓的典型值為1.26V，電壓范圍為1.20～1.32V，在VID0為低電平、VID1也為低電平，R2的等效電阻的阻值即為電阻R7的阻值（R2=10K），由于采用的DC-DC芯片的輸出參考值為0.8V，即VCC=0.8×（1+ 5.2/10）=1.216V。當VID0為低電平，VID1為高電平時，R2的阻值即為R27和R7并聯(lián)的等效電阻，阻值為9.1K，即VCC=0.8×（1+ 5.2/9.1）=1.2576V≈1.26V。同理當VID1為低電平，VID0為高電平時，R2的阻值即為R41和R7并聯(lián)的等效電阻，阻值為7.96K，即VCC=0.8×（1+ 5.2/7.96）=1.3226V≈1.32V。

2.3 CPU軟件控制設(shè)計

在硬件配置設(shè)置好后，系統(tǒng)工作時，默認狀態(tài)下將VID0置于低電平，VID1置于高電平，系統(tǒng)啟動后，核供電電壓為1.26V，系統(tǒng)在超負荷工作下，溫度傳感器，檢測溫度超過一定值時，溫度分析控制模塊向CPU控制處理模塊發(fā)一個降頻信號，則系統(tǒng)將VID1也置于低電平，使工作電壓為1.20V。如果CPU需要超頻工作時可以將VID1設(shè)為為低電平，VID0為高電平，工作電壓為1.32，此時CPU超頻工作。

3 小結(jié)

智能電視而言，CPU的溫度控制跟其穩(wěn)定性是密切相關(guān)的，本文通過CPU溫度與工作電壓，CPU溫度與工作狀態(tài)進行分析，設(shè)計了一種自動檢測CPU溫度，并調(diào)整CPU供電核心電壓，以保持CPU處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)的裝置，該裝置由設(shè)計于CPU上的溫度傳感器檢測CPU的工作溫度，并檢測供電電壓，根據(jù)預先的硬件配置，適當?shù)恼{(diào)整CPU供電的核心電壓。

參考文獻

[1]洪文生，余明火.變頻檢測控制裝置及智能電子裝置[J].電視技術(shù)，2014.

作者單位

深圳創(chuàng)維-RGB電子有限公司研發(fā)總部 廣東省深圳市 518108endprint

摘 要 本文分析了智能電視CPU溫度與和電壓，以及溫度與工作狀態(tài)的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上提出了一種智能變頻檢測控制裝置的設(shè)計。該裝置自動檢測智能電視CPU溫度，控制CPU的供電電壓，使CPU處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。本文從供電應用電路，軟件控制過程對裝置進行了闡述。

【關(guān)鍵詞】溫度 電壓 變頻檢測 自動控制

1 引言

1.1 CPU溫度與工作狀態(tài)

智能電視機由于高頻率和高功率，CPU工作發(fā)熱問題，穩(wěn)定性問題也成為智能電視開發(fā)者關(guān)注的問題。我們知道，CPU工作的頻率會隨著電壓的提高而提高，當出現(xiàn)超頻時，CPU的溫度就會提高，當溫度過高CPU的工作狀態(tài)就會變的不穩(wěn)定。在散熱條件足夠好的情況下，當電壓一定時，CPU溫度的提高往往是由于CPU負荷過大造成的。 對電視機而言，絕大多數(shù)CPU的正常工作穩(wěn)定溫度范圍一般為0-80度，也就是說，如果環(huán)境溫度是20度的話，溫升不超過60度，CPU才能處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)；如果夏天環(huán)境溫度在35度的話，溫升不超過45度，CPU 才能處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，要使CPU的處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)溫度當然是越低越好。

1.2 CPU溫度與供電電壓

溫度提高是由于CPU的散熱量大于散熱器的排熱量（對于智能電視機而言，散熱器為散熱片），一旦發(fā)熱量與散熱量趨于平衡，溫度就不會升高了。發(fā)熱量是由CPU的功率決定，而功率又和電壓成正比，因此要控制好溫度，就要控制好CPU的核心供電電壓。但電壓又不能過低，電壓如果過低又會造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，在超頻幅度大的時候，這對矛盾尤其明顯。電視機表現(xiàn)的現(xiàn)象會有自動重啟或者不開機等現(xiàn)象。因此如何設(shè)置好電壓在極限超頻時是很重要的，設(shè)置高了，散熱片起不到良好的作用，設(shè)置低了，CPU受不了，處于不穩(wěn)定的工作環(huán)境。

那么電視機什么狀態(tài)才叫穩(wěn)定呢，由于其復雜性，智能電視的穩(wěn)定性也只能是相對的穩(wěn)定，在合理的范圍內(nèi)超頻，可以抵御大多數(shù)不穩(wěn)定因素帶來的不良后果；在CPU硬件的極限邊緣超頻，一個極細小的電壓、電流紋波波動都有可能各種異?，F(xiàn)象。本文所述的控制供電電壓參數(shù)的設(shè)置，僅僅是其中的一種情況，可以根據(jù)各自的CPU狀況去調(diào)整相應的參數(shù)。

2 控制電路系統(tǒng)設(shè)計

2.1 設(shè)計思路

在CPU上，設(shè)計一個溫度傳感器，實時的探測電視機的溫度數(shù)據(jù)，CPU里面的溫度分析控制模塊在檢測到溫度超過預定的數(shù)據(jù)時，將控制信號傳給CPU，CPU通過I/O輸出控制核供電電路，以改取變樣電路的阻值，從而降低供電電路的電壓，適當?shù)慕档秃穗妷旱碾妷褐?，有效降低CPU的功率和溫度，使CPU處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，并使CPU不因過熱而損傷。

2.2 CPU供電電路設(shè)計

以CPU工作電壓為1.26V，工作電壓范圍為1.20V-1.32V為例。系統(tǒng)采用DC-DC 芯片MPS1470輸入電壓為12V。如圖1為供電電路圖，U7為DC-DC，輸出端電阻R1的值為電阻R4和電阻R26的串聯(lián)值，電阻R2為電阻R7、R27、R41并聯(lián)后的等效電阻阻值，輸出的電壓VCC=基準電壓×（1+R1/R2），基準電壓值和使用的DC-DC有關(guān)。三極管Q5、Q6工作在兩種狀態(tài)下，飽和導通和截止狀態(tài)，當三極管處于導通狀態(tài)時，VIDO或VIDO需要置高電平，跟三極管（Q5或Q6）第三腳連接的電阻相當于接地，當置低電平或者懸空時，跟三極管（Q5或Q6）第三腳連接的電阻相當于斷路。

電阻R27、 R7、R4、R26、R41分別為100K、10K、5.1K.、100Ω、39K。系統(tǒng)要求電壓的典型值為1.26V，電壓范圍為1.20～1.32V，在VID0為低電平、VID1也為低電平，R2的等效電阻的阻值即為電阻R7的阻值（R2=10K），由于采用的DC-DC芯片的輸出參考值為0.8V，即VCC=0.8×（1+ 5.2/10）=1.216V。當VID0為低電平，VID1為高電平時，R2的阻值即為R27和R7并聯(lián)的等效電阻，阻值為9.1K，即VCC=0.8×（1+ 5.2/9.1）=1.2576V≈1.26V。同理當VID1為低電平，VID0為高電平時，R2的阻值即為R41和R7并聯(lián)的等效電阻，阻值為7.96K，即VCC=0.8×（1+ 5.2/7.96）=1.3226V≈1.32V。

2.3 CPU軟件控制設(shè)計

在硬件配置設(shè)置好后，系統(tǒng)工作時，默認狀態(tài)下將VID0置于低電平，VID1置于高電平，系統(tǒng)啟動后，核供電電壓為1.26V，系統(tǒng)在超負荷工作下，溫度傳感器，檢測溫度超過一定值時，溫度分析控制模塊向CPU控制處理模塊發(fā)一個降頻信號，則系統(tǒng)將VID1也置于低電平，使工作電壓為1.20V。如果CPU需要超頻工作時可以將VID1設(shè)為為低電平，VID0為高電平，工作電壓為1.32，此時CPU超頻工作。

3 小結(jié)

智能電視而言，CPU的溫度控制跟其穩(wěn)定性是密切相關(guān)的，本文通過CPU溫度與工作電壓，CPU溫度與工作狀態(tài)進行分析，設(shè)計了一種自動檢測CPU溫度，并調(diào)整CPU供電核心電壓，以保持CPU處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)的裝置，該裝置由設(shè)計于CPU上的溫度傳感器檢測CPU的工作溫度，并檢測供電電壓，根據(jù)預先的硬件配置，適當?shù)恼{(diào)整CPU供電的核心電壓。

參考文獻

[1]洪文生，余明火.變頻檢測控制裝置及智能電子裝置[J].電視技術(shù)，2014.

作者單位

深圳創(chuàng)維-RGB電子有限公司研發(fā)總部 廣東省深圳市 518108endprint