[发明专利]DVFS电源系统和DVFS电源控制方法

说明书

公开了一种DVFS电源系统，可以应用于集成电路控制领域。该系统包括：芯片，PMU和负载模块；其中，PMU包括控制器和开关电源；芯片用于向控制器发送调压指令，调压指令与第一电压对应；若调压指令对应的第一电压大于或小于阈值电压，则控制器用于改变开关电源的状态，以使得开关电源从第一模式转换成第二模式，以使得改变开关电源可对负载模块的输出电流的范围。本申请无需等待比较器对负载模块的电压反馈，因此可以降低动态响应时间。

技术领域

本申请涉及集成电路控制领域，尤其涉及动态电压频率调整(dynamic voltageand frequency scaling，DVFS)电源系统和DVFS电源控制方法。

背景技术

对于同一芯片，运行的频率越高，需要的电压也越高。DVFS是根据芯片所运行的应用程序对计算能力的不同需要，动态调节芯片的运行频率和电压，从而达到节能的目的。

在采用DVFS的电源系统中，芯片的频率与电压对应。在芯片运行在某个频率上时，由于芯片的功率变化，会导致芯片的电流发生变化，导致芯片上的电压发生跳变。通过电源管理单元(power management unit，PMU)中的比较器，可以测量芯片的电压变化，获取电压变化率。当电压变化率达到一定数值时，PMU会改变对芯片的输出模式，以使得跳变的电压回到原先的电压。例如，芯片从轻载进入重载，PMU需要从非连续模式(discontinuousconduction mode，DCM)切换到连续模式(continuous conduction mode，CCM)。从芯片进入重载的时刻，到PMU切换到CCM的时刻存在延时，即动态响应时间。

在动态响应时间内，如果跳变后的电压与原先的电压偏离过大，或者动态响应时间过长，将导致电源系统供电异常。因此，如何降低动态响应时间，成为业内一个比较棘手的问题。

发明内容

本申请提供了一种DVFS电源系统和DVFS电源控制方法，可以降低动态响应时间。

本申请第一方面提供了一种DVFS电源系统。

DVFS电源系统包括：芯片，PMU和负载模块。负载模块可以是芯片，或者是芯片中的部分功能模块，例如中央处理器(central processing unit，CPU)，图形处理器(graphicsprocessing unit，GPU)，也可以是其它不属于芯片的负载。PMU包括控制器和开关电源。开关电源可以是BUCK电路，BOOST电路，BUCK-BOOST电路。芯片根据对计算能力的需求，确定是否需要调整电压。若需要调整电压，则芯片用于向控制器发送调压指令，调压指令与第一电压对应。调压指令与第一电压对应是指调压指令包括第一电压，或包括与第一电压相对应的标识。若调压指令对应的第一电压大于或小于阈值电压，则控制器用于改变开关电源的状态，以使得开关电源从第一模式转换成第二模式，以使得改变开关电源可对负载模块的输出电流的范围。具体的，控制器用于控制开关电源中某些电子元件的导通与关断，来改变开关电源的状态。

在调压指令对应的第一电压大于或小于阈值电压的情况下，控制器改变对负载模块的输出模式。无需等待比较器对负载模块的电压反馈，因此可以降低动态响应时间。

基于本申请第一方面，在本申请第一方面的第一种实施方式中，第一模式为DCM，第二模式为CCM。PMU在CCM下对负载模块的输出电流大于在DCM下对负载模块的输出电流。控制器具体用于若调压指令对应的第一电压大于阈值电压，则改变开关电源的状态，以使得开关电源从DCM转换成CCM。其中，负载模块进入重载后，PMU对负载模块的输出电压会发生跌落现象。若跌落后的输出电压不能满足要求，则负载模块可能会发生复位重启现象，降低用户体验。芯片发送的调压指令在负载模块进入重载之前。因此，通过调压指令对应的第一电压大于阈值电压来使得DCM转换成CCM，可以减少负载模块发生复位重启现象，提升用户体验。