一种CPU温度检测和降频控制电路的制作方法

一种cpu温度检测和降频控制电路
技术领域
1.本技术涉及芯片保护电路技术领域，尤其是涉及一种cpu温度检测和降频控制电路。


背景技术：

2.cpu芯片的使用寿命与其工作温度息息相关，当芯片的工作频率越高，其产生的热量也就越大，如果不及时进行散热或降频，极有可能烧毁芯片、主板或者其它的元器件，因此，cpu芯片的内部继承了温度控制电路，即tcc电路，而tcc电路的输入和输出是依靠prochot引脚实现的。
3.intel cpu的prochot引脚有两个功能，一个是当cpu温度超过警戒温度时，发出低电平告警，同时cpu降频工作；另外一个是保护主板上的其他器件，比如供电模块，当供电模块温度超过警戒温度时，监控电路输出一个低电平给到prochot引脚来激活tcc，强制cpu降频来达到保护供电模块的目的。因此prochot引脚是双向的，既能输出，也能输入。通常外部监控电路采用ec、bmc或者cpld来实现，这些控制器的io一般为1.8v~3.3v电平，而prochot的高电平在1v左右，因此cpu prochot引脚和控制器之间需要做双向的电平转换，而现有的双向电平转换只能依靠双向电平转换芯片实现，但能够实现1v和1.8v~3.3v双向电平转换的芯片的成本较高。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种cpu温度检测和降频控制电路，能够以极低的成本替代原有的双向电平转换芯片，实现cpu和外部监控电路之间的电平转换。
5.第一方面，本技术提供一种cpu温度检测和降频控制电路，采用如下的技术方案：一种cpu温度检测和降频控制电路，包括与外部电路的第一引脚连接的第一电平转换电路，与外部电路的第二引脚连接的第二电平转换电路，所述第一电平转换电路和所述第二电平转换电路的另一端与cpu prochot引脚连接，所述cpu prochot引脚通过第一电阻与第一电源连接。
6.进一步地，上述外部电路的第一引脚为信号输入端，用于接收来自所述第一电平转换电路的输出信号，以使当cpu的温度为正常工作温度时，所述cpu prochot引脚的电平为第一电压，所述外部电路的第一引脚的输入电压为第二电压；当cpu的温度超过预设的第一警戒温度时，所述cpu prochot引脚的电平为第三电压，所述外部电路的第一引脚的输入电压为第四电压。
7.进一步地，上述外部电路的第二引脚为信号输出端，用于发送来自外部电路的控制信号，以使当外部电路的温度超过预设的第二警戒温度时，通过所述外部电路的第二引脚向所述第二电平转换电路输出高电平，将所述cpu prochot引脚的电平拉至低电平，从而控制cpu降频。
8.进一步地，上述第一电平转换电路包括与所述cpu prochot引脚依次连接的第一
晶体管和第二晶体管，所述第二晶体管的一端与所述外部电路的第一引脚连接。
9.进一步地，上述第一晶体管为npn管，所述第二晶体管为nmos管，所述第一晶体管的基极通过第四电阻与所述cpu prochot引脚连接，所述第一晶体管的发射极接地，所述第一晶体管的集电极通过第二电阻与第二电源连接；所述第二晶体管的栅极连接于所述第二电阻和所述第一晶体管的集电极之间，所述第二晶体管的源极接地，所述第二晶体管的漏极通过第三电阻与所述第二电源连接，所述外部电路的第一引脚连接于所述第二晶体管的漏极与所述第三电阻之间，以使当cpu的温度为正常工作温度时，所述第一晶体管处于导通状态，所述第二晶体管处于截止状态；当cpu的温度超过预设的第一警戒温度时，所述第一晶体管处于截止状态，所述第二晶体管处于导通状态。
10.进一步地，上述第二电平转换电路包括第三晶体管，所述第三晶体管为nmos管，所述第三晶体管的栅极与所述外部电路的第二引脚连接，所述第三晶体管的源极接地，所述第三晶体管的漏极与所述cpu prochot引脚连接。
11.进一步地，上述第四电阻的阻值大于五千欧姆。
12.进一步地，上述cpu prochot引脚输出的高电平为1v，所述外部电路的第一引脚的输入电平为1.8v至3.3v，所述外部电路的第二引脚的输出电平为1.8v至3.3v。
13.第二方面，本技术提供一种电子设备，采用如下的技术方案：一种电子设备，包括上述的cpu温度检测和降频控制电路。
14.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：本技术提供的一种cpu温度检测和降频控制电路，通过连接于cpu prochot引脚和外部电路之间的第一电平转换电路和第二电平转换电路，实现了cpu prochot引脚和外部电路之间的双向电平转换。其中，第一电平转换电路用于将cpu prochot引脚输出的高电平拉至外部电路的高电平输入信号，此时外部电路可以根据第一引脚接收的是高电平还是低电平，判断cpu芯片的温度是正常还是超温降频状态，并将对应的状态封装为事件通知上层电路；第二电平转换电路用于将外部电路的高电平输出信号输出至cpu prochot引脚，将cpu prochot引脚的电平拉低到低电平，即可强制cpu芯片降频以减小功耗，而外部电路输出高电平时，代表外部电路检测到其它元器件，如供电模块、主板等，超过警戒温度，当其它元器件温度正常时，外部电路输出低电平，cpu芯片可以正常工作。
附图说明
15.图1是本发明实施方式中cpu温度检测和降频控制电路结构示意图。
具体实施方式
16.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术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用以解释本技术，并不用于限定本技术。
17.本技术实施例公开一种cpu温度检测和降频控制电路，利用三极管和mos管实现低成本的prochot双向检测和控制。
18.参照图1，一种cpu温度检测和降频控制电路，包括与外部电路的第一引脚连接的第一电平转换电路，与外部电路的第二引脚连接的第二电平转换电路，所述第一电平转换
电路和所述第二电平转换电路的另一端与cpu prochot引脚连接，所述cpu prochot引脚通过第一电阻与第一电源连接。
19.在本实施方式中，通过连接于cpu prochot引脚和外部电路之间的第一电平转换电路和第二电平转换电路，实现了cpu prochot引脚和外部电路之间的双向电平转换。其中，第一电平转换电路用于将cpu prochot引脚输出的高电平拉至外部电路的高电平输入信号，此时外部电路可以根据第一引脚接收的是高电平还是低电平，判断cpu芯片的温度是正常还是超温降频状态，并将对应的状态封装为事件通知上层电路；第二电平转换电路用于将外部电路的高电平输出信号输出至cpu prochot引脚，将cpu prochot引脚的电平拉低到低电平，即可强制cpu芯片降频以减小功耗，而外部电路输出高电平时，代表外部电路检测到其它元器件，如供电模块、主板等，超过警戒温度，当其它元器件温度正常时，外部电路输出低电平，cpu芯片可以正常工作。
20.在本发明的其中一种实施方式中，外部电路的第一引脚为信号输入端，用于接收来自所述第一电平转换电路的输出信号，以使当cpu的温度为正常工作温度时，所述cpu prochot引脚的电平为第一电压，所述外部电路的第一引脚的输入电压为第二电压；当cpu的温度超过预设的第一警戒温度时，所述cpu prochot引脚的电平为第三电压，所述外部电路的第一引脚的输入电压为第四电压。
21.在本实施方式中，当cpu的温度正常时，cpu prochot引脚的电平为vcc1，此时外部电路的第一引脚的输入电压为vdd，当cpu温度超过警戒温度时，cpu prochot引脚的电平输出低电平，例如拉低至0.1v左右，此时外部电路的第一引脚的输入电压也就变成了低电平，外部电路可以根据第一引脚接收的是高电平还是低电平，判断cpu芯片的温度是正常还是超温降频状态。
22.在本发明的其中一种实施方式中，外部电路的第二引脚为信号输出端，用于发送来自外部电路的控制信号，以使当外部电路的温度超过预设的第二警戒温度时，通过所述外部电路的第二引脚向所述第二电平转换电路输出高电平，将所述cpu prochot引脚的电平拉至低电平，从而控制cpu降频。
23.在本实施方式中，当cpu温度正常，但外部电路检测到其它元器件，例如供电模块、主板、内存条、硬盘等温度超过警戒温度时，外部电路的第二引脚输出高电平，即1.8v至3.3v的电压，通过第二电平转换电路，可以将cpu prochot引脚的电平拉至低电平，从而控制cpu降频，以使其它元器件的功耗降低，保证了硬件运行过程的安全可靠。
24.在本发明的其中一种实施方式中，第一电平转换电路包括与所述cpu prochot引脚依次连接的第一晶体管和第二晶体管，所述第二晶体管的一端与所述外部电路的第一引脚连接；第一晶体管为npn管，所述第二晶体管为nmos管，所述第一晶体管的基极通过第四电阻与所述cpu prochot引脚连接，所述第一晶体管的发射极接地，所述第一晶体管的集电极通过第二电阻与第二电源连接；所述第二晶体管的栅极连接于所述第二电阻和所述第一晶体管的集电极之间，所述第二晶体管的源极接地，所述第二晶体管的漏极通过第三电阻与所述第二电源连接，所述外部电路的第一引脚连接于所述第二晶体管的漏极与所述第三电阻之间，以使当cpu的温度为正常工作温度时，所述第一晶体管处于导通状态，所述第二晶体管处于截止状态；当cpu的温度超过预设的第一警戒温度时，所述第一晶体管处于截止状态，所述第二晶体管处于导通状态。
25.在本实施方式中，第一电阻r1的作用是将cpu prochot引脚电平上拉到vcc1(通常为1.0v)，当cpu或者controller没有去驱动时，cpu prochot引脚电平为vcc1。第二电阻r2和第三电阻r3的作用是分别为第一晶体管和第二晶体管提供偏置电流。第一晶体管q1为npn管，第二晶体管q2为mos管，组合后为cpu输出的prochot信号提供电平转换和隔离。
26.在本发明的其中一种实施方式中，第二电平转换电路包括第三晶体管，所述第三晶体管为nmos管，所述第三晶体管的栅极与所述外部电路的第二引脚连接，所述第三晶体管的源极接地，所述第三晶体管的漏极与所述cpu prochot引脚连接。
27.在本实施方式中，第三晶体管q3为外部电路的输出提供电平转换，同时，第一电阻r1也为q3提供偏置电流。
28.在本发明的其中一种实施方式中，第四电阻的阻值大于五千欧姆。
29.在本实施方式中，第四电阻r4为npn管基限制电流，同时也提供压差保证prochot引脚电平不会因npn管导通而拉低，所以这个电阻需要比较大，一般大于5k欧姆。
30.在本发明的其中一种实施方式中，cpu prochot引脚输出的高电平为1v，所述外部电路的第一引脚的输入电平为1.8v至3.3v，所述外部电路的第二引脚的输出电平为1.8v至3.3v。
31.在本发明的其中一种实施方式中，还提供了一种电子设备，包括上述的cpu温度检测和降频控制电路，此处的电子设备可以是计算机，也可以是服务器，通过使用本技术提供的cpu温度检测和降频控制电路，可以实现cpu温度的检测和降频控制。
32.本发明的cpu温度检测和降频控制电路较佳实施方式的工作原理如下：当cpu芯片的温度正常时，cpu prochot引脚输出的电平为vcc1，此时第一晶体管q1导通，第二晶体管q2截止，外部电路的第一引脚io1的输入电平为vdd，外部电路可以根据此时的输入电平判断cpu芯片的温度正常。
33.当cpu芯片的温度超过警戒温度时，cpu prochot引脚输出的电平为低电平，此时第一晶体管q1截止，第二晶体管q2导通，外部电路的第一引脚io1的输入电平为低电平，外部电路可以根据此时的输入电平判断cpu芯片的温度超过警戒温度，进行温度告警，上报cpu降频原因。
34.当cpu温度正常，但外部电路检测到其它元器件，如供电模块等超过境界温度时，外部电路的第二引脚io2的输出电平为高电平，此时第三晶体管q3导通，cpu prochot引脚的电平被拉至低电平，就可以强制cpu降频以减小功耗，达到了保护其它元器件的目的。
35.当cpu温度和外部电路的温度均处于正常范围，外部电路的第二引脚io2的输出电平为低电平，此时第三晶体管q3截止，对cpu prochot引脚的电平不作影响。
36.通过以上原理可以看出，本技术使用的技术方案，使用低成本的晶体管替代价格贵的双向电平转换芯片，同样可以实现cpu温度的检测和降频控制。
37.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所提供的电路，可以通过其它的方式实现。
38.需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
39.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代
特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

技术特征：
1.一种cpu温度检测和降频控制电路，其特征在于：包括与外部电路的第一引脚连接的第一电平转换电路，与外部电路的第二引脚连接的第二电平转换电路，所述第一电平转换电路和所述第二电平转换电路的另一端与cpu prochot引脚连接，所述cpu prochot引脚通过第一电阻与第一电源连接。2.根据权利要求1所述的cpu温度检测和降频控制电路，其特征在于：所述外部电路的第一引脚为信号输入端，用于接收来自所述第一电平转换电路的输出信号，以使当cpu的温度为正常工作温度时，所述cpu prochot引脚的电平为第一电压，所述外部电路的第一引脚的输入电压为第二电压；当cpu的温度超过预设的第一警戒温度时，所述cpu prochot引脚的电平为第三电压，所述外部电路的第一引脚的输入电压为第四电压。3.根据权利要求1所述的cpu温度检测和降频控制电路，其特征在于：所述外部电路的第二引脚为信号输出端，用于发送来自外部电路的控制信号，以使当外部电路的温度超过预设的第二警戒温度时，通过所述外部电路的第二引脚向所述第二电平转换电路输出高电平，将所述cpu prochot引脚的电平拉至低电平，从而控制cpu降频。4.根据权利要求1或2所述的cpu温度检测和降频控制电路，其特征在于：所述第一电平转换电路包括与所述cpu prochot引脚依次连接的第一晶体管和第二晶体管，所述第二晶体管的一端与所述外部电路的第一引脚连接。5.根据权利要求4所述的cpu温度检测和降频控制电路，其特征在于：所述第一晶体管为npn管，所述第二晶体管为nmos管，所述第一晶体管的基极通过第四电阻与所述cpu prochot引脚连接，所述第一晶体管的发射极接地，所述第一晶体管的集电极通过第二电阻与第二电源连接；所述第二晶体管的栅极连接于所述第二电阻和所述第一晶体管的集电极之间，所述第二晶体管的源极接地，所述第二晶体管的漏极通过第三电阻与所述第二电源连接，所述外部电路的第一引脚连接于所述第二晶体管的漏极与所述第三电阻之间，以使当cpu的温度为正常工作温度时，所述第一晶体管处于导通状态，所述第二晶体管处于截止状态；当cpu的温度超过预设的第一警戒温度时，所述第一晶体管处于截止状态，所述第二晶体管处于导通状态。6.根据权利要求1或3所述的cpu温度检测和降频控制电路，其特征在于：所述第二电平转换电路包括第三晶体管，所述第三晶体管为nmos管，所述第三晶体管的栅极与所述外部电路的第二引脚连接，所述第三晶体管的源极接地，所述第三晶体管的漏极与所述cpu prochot引脚连接。7.根据权利要求5所述的cpu温度检测和降频控制电路，其特征在于：所述第四电阻的阻值大于五千欧姆。8.根据权利要求2或3所述的cpu温度检测和降频控制电路，其特征在于：所述cpu prochot引脚输出的高电平为1v，所述外部电路的第一引脚的输入电平为1.8v至3.3v，所述外部电路的第二引脚的输出电平为1.8v至3.3v。9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的cpu温度检测和降频控制电路。

技术总结
本发明公开了一种CPU温度检测和降频控制电路，包括与外部电路的第一引脚连接的第一电平转换电路，与外部电路的第二引脚连接的第二电平转换电路，所述第一电平转换电路和所述第二电平转换电路的另一端与CPU PROCHOT引脚连接，所述CPU PROCHOT引脚通过第一电阻与第一电源连接。本发明可以使用低成本的晶体管替代价格贵的双向电平转换芯片，实现CPU温度的检测和降频控制，以保证设备的安全运行和使用寿命。命。命。


技术研发人员：闵辰 李鑫 郭建君
受保护的技术使用者：硅基大陆（成都）科技有限公司
技术研发日：2023.07.19
技术公布日：2023/10/15