[发明专利]功率管理系统和方法

说明书

技术领域

本文公开的一个或多个实施例涉及管理电子系统中的功率。

背景技术

功率管理已成为许多电子系统尤其是电池供电的那些系统的设计中的推动力。一种功率管理方法是提高电池的电压容量。其他方法寻求将系统电路断电以节约电池寿命。然而，这些方法已证明是有缺点的。

附图简述

图1是示出一种类型的功率管理系统的示图。

图2是示出可用于管理功率的负载线的图形。

图3是示出用于使用基于图2的负载线的静态分析来管理功率的功率曲线的图形。

图4是示出另一种类型的功率管理系统的示图。

图5是示出划分成多个子带的负载电流范围的示图。

图6是示出用于使用基于图5的负载电流范围的动态分析来管理功率的功率曲线的示图。

图7是示出在用于管理电子系统的功率的方法的第一实施例中包括的操作的示图。

图8是示出在用于管理电子系统的功率的方法的第二实施例中包括的操作的示图。

图9是示出可用于控制由图8的方法管理的电子系统的功率的功率曲线的示图。

图10是示出处理器的功率管理系统的示图。

详细描述

本发明的一个或多个实施例管理用于操作电子系统的功率。该系统可对应于或包括计算机的中央处理单元(CPU)、诸如移动电话或媒体播放器等电子设备的微处理器或控制器、或用于支持各种基于因特网的应用中的任一种应用的控制电路。该系统还可对应于或包括可能不一定够格成为CPU或处理器但能够在多个功率或性能状态中操作的另一类型的电路或设备，以下将更详细地讨论其相关性。

图1示出一种类型的功率管理系统，其包括或耦合成控制用于为负载20供电的调节器电路10。调节器电路例如以供电电压和/或电流的形式向负载供电。供电电压可以是参考电压或其他某种类型的电压。出于说明目的，调节器电路被示为向负载输入供电电压(Vset)的电压调节器(VR)电路，负载可以是先前描述的电子系统之一。

图2示出可用作用于管理负载功率的指南的负载线的示例。在该示例中，负载线具有一般的线性形状，其定义工作频率(F)与负载的供电电压之间的关系。负载的工作频率可被视为施加于耦合到负载或负载中所包括的晶体管的栅极驱动电压的函数，且供电电压可对应于电压调节器电路的输出(考虑或不考虑损耗)。

根据负载线的上升斜率，负载的工作频率与供电电压直接成正比是显然的。另外，如图所示，负载线限于低频点(LFP)与高频点(HFP)之间，LFP和HFP两者皆是基于设计规范决定的。在考虑损耗的情况下，例如可基于最差情形负载状况确定负载线上这两个点之间的值。

更具体地，负载线上的工作点可与负载的具体性能状态(Px)相关联。这些性能状态在不同频率上工作且可使用不同的电量。

为了使用负载线，首先必须确定负载的性能状态。随后，例如根据设计规范确定与该性能状态相对应的工作频率。随后使用负载线基于工作频率来确定负载的供电电压。

在负载为CPU的情形中，供电电压可例如对应于供应给CPU的电压。因此，对于在频率Fo工作的CPU的性能状态P0，电压调节器电路被控制成供应充分大小的供电电压，该供电电压使CPU接收到如图2中所示的实际电压VDIE_Fo。即，为了使负载晶体管正确地工作，CPU必须接收到最小电压VDIE_Fo。

更具体地，在实践应用中，在确定从电压调节器电路输出的供电电压(Vset)时，必须考虑损耗。更具体地，为了满足负载线要求，CPU接收到的供电电压必须对应于VDIE_Fo或更大。由于损耗，CPU实际接收到的输入电压将小于从电压调节器电路输出的供电电压Vset。

这些损耗包括例如工作负载变化、系统寄生、线路电阻、以及温度变化，这里仅列举了少数几种。这些损耗(其在图1中综合表达为电阻R_PD)减小了从电压调节器电路输出的供电电压，因此在计算Vset时必须纳入考虑范围。

即，为了保证在CPU在Po状态下的整个操作时段期间满足驱动CPU所需的最小电压VDIE_Fo，从电压调节器电路输出的供电电压Vset必须被编程为高于VDIE_Fo，以弥补来自电阻R_PD的损耗。

根据一种技术，可基于等式(1)计算将从电压调节器电路为在频率Fo工作的负载输出的供电电压Vset：

Vset(Fo)＝I_MAX_Fo*R_PD+VDIE_Fo           (1)