负载感知电压调节器及动态电压与频率缩放制造技术

电压调节器及/或相关联电路提供由负载消耗或汲取的平均电流、瞬态事件的电平及量值以及调节效率的指示。动态电压与频率缩放管控器利用由所述负载消耗或汲取的平均电流、瞬态事件的电平及量值以及调节效率的所述指示来帮助相对于功率及/或性能优化所述负载的操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负载感知电压调节器及动态电压与频率缩放
技术介绍
本专利技术大体来说涉及半导体电路的电压调节，且更特定来说涉及使用负载及调节器效率信息进行电压调节操作。调节式DC-DC电压转换器通常将经调节功率提供到操作电路，举例来说用于各种各样的应用中的半导体装置中的集成电路。集成电路在操作期间通常需要在特定参数内的功率提供。此功率提供可面临许多复杂问题。举例来说，半导体芯片包含可具有不同部分的集成电路，所述不同部分在同一时间或不同时间需要功率，不同部分可需要在不同参数内的功率，且一些部分可在不同时间利用不同功率量。复杂的问题是，一些装置可由具有相对小的容量的电池供电，而至少在各种时间处所述装置本身可需要大量功率。变化供应到操作电路的电压及/或变化管控操作电路的操作时序的时钟的时钟速率可有助于减少操作电路的功率消耗。此可在电路操作期间被动态地执行，且可基于工作负荷量、工作负荷性质以及(举例来说)来自过程、变化及温度传感器的操作电路温度信息及关于电路操作应被优化以达成性能还是效率的信息。遗憾的是，此动态电压与频率缩放操作可不足以在不同的操作条件下提供所要电路操作与功率消耗控制的组合。
技术实现思路
本专利技术的各方面涉及负载感知动态电压与频率缩放及负载感知电压调节器。在本专利技术的一些方面中，向动态电压与频率缩放(DVFS)管控器提供负载的平均电流使用及电压调节器的效率信息的指示，从而以损耗性电力递送网络供应电力。在一些实施例中，DVFS管控器被实施为在应用处理器、公用处理器或专用处理器/微控制器上执行的程序指令，举例来说呈软件代理形式。在一些实施例中，DVFS管控器被实施为(举例来说)作为专用定制硬件引擎的一部分的电路。本专利技术的一个方面提供一种用于向形成负载的集成电路提供功率的系统，所述系统包括：电压调节器，其经配置以根据所请求的电压电平将经调节功率提供到负载，所述电压调节器包含用于确定指示提供到负载的平均电流的信号的电路；动态电压与频率缩放DVFS管控器，其经配置以确定将施加于所述负载的电压及将由所述负载的电路使用的时钟信号的频率，所述DVFS管控器经配置以基于指示提供到所述负载的平均电流的所述信号而调整将施加于所述负载的电压及将由所述负载的电路使用的所述时钟信号的所述频率中的至少一者。本专利技术的另一方面提供一种用于向形成负载的集成电路提供功率的系统，所述系统包括：自动瞬态控制ATC电路，其经配置以根据所命令电压信号而将经调节功率提供到负载，所述ATC电路包含用于提供指示ATC激活的次数的信号的电路；电压调节器，其经配置以根据指示电流斜坡速率目标的信号而提供所述所命令电压信号，所述电压调节器包含用于确定指示提供到所述ATC电路的平均电流的信号的电路；动态电压与频率缩放DVFS管控器，其经配置以确定将施加于所述负载的电压及将由所述负载的电路使用的时钟信号的频率，所述DVFS管控器经配置以基于指示ATC激活的次数的所述信号而调整将施加于所述负载的所述电压及将由所述负载的电路使用的所述时钟信号的所述频率中的至少一者。在审视本专利技术之后即刻或更全面理解本专利技术的这些及其它方面。附图说明图1是根据本专利技术的方面包含电压调节相关功能的系统的框图。图2是根据本专利技术的方面用于确定泄漏电流功能的过程的流程图。图3是根据本专利技术的方面用于在高电流泄漏状况中执行DVFS操作的过程的流程图。图4A是根据本专利技术的方面用于配置DVFS管控器功能的过程的流程图。图4B是根据本专利技术的方面用于配置DVFS管控器功能的过程的流程图。图5是根据本专利技术的方面用于在动态负载条件下操作DVFS管控器的过程的流程图。图6是根据本专利技术的方面的电压调节器的半框图、半示意图。图7是根据本专利技术的方面用于以损耗功率域函数确定电压调节器的效率的过程的流程图。图8是用于配置根据本专利技术的方面的电压调节器的过程的流程图。图9是根据本专利技术的方面包含电压调节相关功能的另一系统的框图。具体实施方式图1是根据本专利技术的方面包含电压调节相关功能的系统的框图。在图1中，电压调节器111从电源115接收功率，且将经调节功率供应到负载，所述负载在图1中展示为处理器113。电源115可以是公用电源，但通常是电池。在一些实施例中，电池、电压调节器及处理器全部均是一个装置(举例来说，蜂窝或智能电话装置或者其它便携式计算机装置)的一部分。处理器的功率消耗由动态电压与频率缩放(DVFS)管控器117调制。处理器所消耗的功率通常随由处理器执行的操作频率与施加于处理器的电压电平而变化。减小供应到处理器的时钟信号的频率通常会减少处理器在一时间周期内的功率消耗，同时减小施加于处理器的电压电平。通常，DVFS管控器确定目标电压电平及目标操作频率，其可被视为目标电压、频率操作点，或仅被视为电压、频率设定点或操作点。目标电压、频率操作点可基于处理器的功率要求、由处理器执行的处理量、由处理器执行的处理的性质及/或其它因子。DVFS管控器响应于或鉴于各种条件(举例来说)而可请求或在一些实施例中命令电压调节器在较低电压电平下将功率提供到处理器，且可减小(或增大)时钟信号的频率。从而管控由处理器执行的操作的频率。DVFS管控器可(举例来说)命令锁相环路(PLL)或可以是电压受控振荡器(VCO)的振荡器119在较低频率下提供时钟信号，或类似地命令从PLL或振荡器接收时钟信号的时钟除法器121在除由PLL或振荡器供应的时钟信号时使用不同除数。在各种实施例中，电压调节器可给DVFS管控器提供由电压调节器供应的平均电流的指示及电压调节器的效率的指示，以辅助DVFS管控器确定电压请求及/或时钟频率命令。平均电流的指示可以是在短时间周期(举例来说，一个或预定义数目个时钟周期)内的平均电流的指示，此在一些实施例中有效地提供由电压调节器供应的瞬时电流。电压调节器可(举例来说)在一些实施例中包含用于确定电压调节器的输出电感器的电感器电流的指示的电路，且在一些实施例中还包含用于将几个时钟循环或几个开关循环内的电感器电流平均化的电路。在一些实施例中，电压调节器是开关式转换器，举例来说，所述开关式转换器使用高侧(HS)开关将输出电路连接到较高电压且使用低侧(LS)开关将输出电路连接到较低电压(举例来说，接地)。在此类实施例中，电压调节器可包含用于基于与电压调节器的输入电压与电压调节器的输出电压的比率相比的HS开关与LS开关操作的比率而确定效率的电路。举例来说，在一些实施例中，可假设电压调节器的效率可由以下方程式指示Vin*(HStime/LStime)*效率＝Vout，其中效率按百分比计算。在一些实施例中，DVFS管控器存储指示在其中处理器闲置或不被供电的时间周期内的平均电流的值，所述时间周期在一些实施例中处于装置的启动时间，其中所存储的值存储为指示负载的泄漏电流的值。在一些实施例中，DVFS管控器确定指示动态电流的值，所述动态电流是随后由电压调节器提供到处理器的平均电流减去泄漏电流。在一些此类实施例中，DVFS管控器另外使用动态电流的指示来确定关于将施加于处理器的电压或处理器将使用的时钟信号的频率。在一些实施例中，DVFS管控器在动态电流的指示低于预定值的情况下减小将由处理器使用的时钟信号的频率，但在一些此类实施例中，这仅在装置的功率设定指示优选功率效率而非性能的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于向形成负载的集成电路提供功率的系统，其包括：电压调节器，其经配置以根据所请求的电压电平将经调节功率提供到负载，所述电压调节器包含用于确定指示提供到负载的平均电流的信号的电路；动态电压与频率缩放DVFS管控器，其经配置以确定将施加于所述负载的电压及将由所述负载的电路使用的时钟信号的频率，所述DVFS管控器经配置以基于指示提供到所述负载的平均电流的所述信号而调整将施加于所述负载的所述电压及将由所述负载的电路使用的所述时钟信号的所述频率中的至少一者。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.02 US 14/636,0221.一种用于向形成负载的集成电路提供功率的系统，其包括：电压调节器，其经配置以根据所请求的电压电平将经调节功率提供到负载，所述电压调节器包含用于确定指示提供到负载的平均电流的信号的电路；动态电压与频率缩放DVFS管控器，其经配置以确定将施加于所述负载的电压及将由所述负载的电路使用的时钟信号的频率，所述DVFS管控器经配置以基于指示提供到所述负载的平均电流的所述信号而调整将施加于所述负载的所述电压及将由所述负载的电路使用的所述时钟信号的所述频率中的至少一者。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述DVFS管控器经配置以基于指示提供到所述负载的平均电流的所述信号而调整将由所述负载的电路使用的所述时钟信号的所述频率。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述DVFS管控器经配置以基于指示提供到所述负载的平均电流的所述信号而调整将施加于所述负载的所述电压。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述电压调节器进一步包含用于确定所述电压调节器的效率的电路。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述电压调节器是开关式电压调节器，且所述电压调节器的效率是基于其间所述电压调节器的高侧开关闭合的时间与其间所述电压调节器的低侧开关闭合的时间的比率。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述DVFS管控器经配置以将在所述负载的闲置时间期间所述负载的平均电流记录为泄漏电流。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述DVFS管控器经配置以确定所述负载的动态电流，所述动态电流被确定为平均电流减去泄漏电流。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述DVFS管控器经配置以在动态电流低于预定义量值时减小将由所述负载的电路使用的所述时钟信号的所述频率。9.根据权利要求7所述的系统，其中所述DVFS管控器经配置以在动态电流低于预定义量值时减小将由所述负载的电路使用的所述时钟信号的所述频率，且所述系统将优化所述系统的功率效率而非所述系统的性能。10.根据权利要求7所述的系统，其中所述DVFS管控器经配置以在动态电流低于预定义量值时增大将由所述负载的电路使用的所述时钟信号的所述频率。11.根据权利要求7所述的系统，其中所述DVFS管控器经配置以在动态电流低于预定义量值时增大将由所述负载的电路使用的所述时钟信号的所述频率，且所述系统将优化所述系统的性能而非所述系统的功率效率。12.一种用于向形成负载的集成电路提供功率的系统，其包括：自动瞬态控制ATC电路，其经配置以根据所命令电压信号而将经调节功率提供到负载，所述ATC电路包含用于提供指示ATC激活的次数的信号的电路；电压调节器，其经配置以根据指示电流斜坡速率目标的信号而提供所述所命令电压信号，所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·朵思路欧格鲁，A·格尔曼，
申请(专利权)人：恩都冉科技，
类型：发明
国别省市：美国,US