CN101944527A

CN101944527A - 一种集成电路及其待机控制方法

Info

Publication number: CN101944527A
Application number: CN2009101087181A
Authority: CN
Inventors: 刘永根; 熊江; 肖丽荣
Original assignee: Actions Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Jucai Micro Devices (Shenzhen) Co., Ltd.
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2029-07-08
Also published as: WO2011003327A1; EP2386933A4; EP2386933A1; CN101944527B; US20110221483A1; US8415994B2

Abstract

本发明适用于电学领域，提供了一种集成电路及其待机控制方法，集成电路包括复位装置、待机控制装置、功能装置和电源控制装置，功能装置至少包括在待机状态不工作的功能单元，电源控制装置用于为功能装置、所述待机控制装置及所述复位装置供电，其中：待机控制装置用于在检测到待机状态信号后，控制电源控制装置将功能单元的供电电压控制在预设的低于正常工作电压的范围内，以及在检测到唤醒信号后，调整供电电压恢复到正常工作电压；复位装置用于在检测到系统待机状态信号后，将功能装置复位，以及在检测到唤醒信号后，解除对功能装置的复位。本发明提供的集成电路在保证整个功能装置的静态功耗较小的同时缩短了集成电路从待机状态唤醒所需要的时间。

Description

一种集成电路及其待机控制方法

技术领域

本发明属于电学领域，尤其涉及一种集成电路及其待机控制方法。

背景技术

深亚微米工艺技术下，集成电路的静态漏电问题日益严重，待机功耗问题已成为国际社会普遍关注的热门话题。

集成电路待机是指集成电路已连接到外部电源，但处于未运行在其主要功能时的状态。集成电路的待机包括两种情况：其一是指待机模式下，集成电路中的某些电路保存了待机之前系统的工作状态，从而系统被唤醒后，可在一定时间内恢复到待机之前的状态；其二是指集成电路已经处于复位状态，系统启动后不能恢复到待机之前的状态。对于集成电源的集成电路，外部电源只能为集成电路中部分电路提供正确的供电电压。

由于集成电路的静态电流与供电电压成指数关系，因此深亚微米工艺技术下，为解决待机状态下集成电路的静态漏电问题，常规方法是将那些在待机状态下不需要工作且存在静态漏电的电路装置断电，即让为这些电路装置提供电源的电压调整器在集成电路待机状态下停止工作。当处于待机状态的集成电路需要运行在其主要功能时，立即使能那些处于停止工作状态的电压调整器，使其产生所需的稳定电压。

运行在其主要功能时的集成电路，因其内部装置所需要的电源都正常工作，所以其能快速地对输入信号或内部信号的变化做出响应，但此时静态功耗比较大；处于待机状态的集成电路，由于系统内部至少有一部分电压调整器和一部分功能装置停止工作，所以待机功耗比较低，但由于在需要那些停止工作的电压调整器重新启动并能输出稳定的电源之后，集成电路才能运行在其主要功能状态，因此处于待机状态的集成电路对输入信号或内部信号变化做出响应的速度就相对比较慢。

图1为现有技术提供的具有待机功能的集成电源集成电路的一般架构，集成电路11包括电源控制装置111、复位装置112和功能装置113，同时集成电路11与外挂电源12和唤醒装置13连接。集成电路11处于正常工作状态时，电源控制装置111将外挂电源12输出的供电电压进行转换，为功能装置113提供所需的电源，该电源既可以代表一个电源，又可以代表多个电源，同时，复位装置112中的时钟发生器为功能装置113提供时钟信号，时钟发生器既可以集成在集成电路11之内，又可以在集成电路11之外即由外部时钟电路产生。集成电路11从正常工作状态进入到待机状态时，功能装置113或外部电路发出系统待机信号，既通知复位装置112产生复位信号将功能装置113复位，并屏蔽时钟信号，同时又为防止功能装置113存在静态漏电，系统待机信号关闭电源控制装置111，即让功能装置113掉电。当然，若集成电路11需要一个或多个稳定的电源在待机状态下仍然工作，则系统待机信号只关闭那些不需要在待机状态下工作的电源，这时虽然集成电路11的待机功耗有所增加，但在待机状态集成电路11所具有的功能或性能却大大增强。集成电路11从待机状态进入到正常工作状态时，唤醒装置13产生唤醒信号立即启动电源控制装置111，即让那些在待机状态下被关闭的电源重新启动，产生所需的稳定电源；同时，唤醒信号通知复位装置112，当电源控制装置111产生的电源达到稳定状态并发出电源稳定信号94之后，复位装置112使复位信号失效，同时向功能装置113提供时钟信号，使功能装置113正常工作。其中唤醒装置13既可以在集成电路11之外，也可以集成在集成电路11之内。

常规的集成电路11待机方法通过使功能装置113的所有电源全部或一部分掉电，从而大大减少了功能装置113的静态功耗，保证集成电路11的待机功耗非常低，但当集成电路11需要被唤醒即从待机状态进入到正常工作状态时，那些在待机状态下被关闭的电源需要重新启动并达到稳定后，功能装置113才能开始正常工作，导致集成电路11所需唤醒时间比较长。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种集成电路及其待机控制方法，以使集成电路在待机状态时能够快速唤醒而进入到正常工作状态。

本发明实施例是这样实现的，一种集成电路，包括复位装置、待机控制装置、功能装置和电源控制装置，所述功能装置至少包括在待机状态不工作的子功能单元，所述电源控制装置用于为所述功能装置、所述待机控制装置及所述复位装置供电，其中：

所述待机控制装置用于在检测到系统待机信号后，控制电源控制装置将所述子功能单元的供电电压控制在预设的低于正常工作电压的范围内，以及在检测到唤醒信号后，调整所述供电电压恢复到正常工作电压；

复位装置用于在检测到系统待机状态信号后，将所述功能装置复位，以及在检测到唤醒信号后，解除对所述功能装置的复位。

本发明实施例的另一目的在于提供一种集成电路的待机控制方法，所述集成电路包括功能装置、电源控制装置、复位装置和待机控制装置，所述功能装置至少包括在待机状态不工作的子功能单元，所述方法包括以下步骤：

1)：接收功能装置发出或外部输入的系统待机信号；

2)：待机控制装置在检测到系统待机信号后，控制电源控制装置将所述子功能单元的供电电压控制在预设的低于正常工作电压的范围内，以及在检测到恢复正常状态信号后，调整所述供电电压恢复到正常工作电压。

本发明实施例提供的集成电路处于待机状态时，不仅维持需要在待机状态工作的子功能单元为正常工作状态，同样控制一个或多个不需要在待机状态工作的子功能单元的平均供电电压控制在一定范围内，缩短了集成电路从待机状态唤醒所需要的时间，同时还可以通过设置适当的待机电压范围来保证整个功能装置的静态功耗较小。另外，根据功能装置中各个子功能单元的工作电压不同，还可在复位电路中设置一延时电路，并在延时电路中预设与多个子功能单元相对应的延时时间，以在完成一个设定的时间延时后启动相应的子功能单元开始工作，从而进一步缩短了集成电路从待机状态唤醒所需要的时间。

附图说明

图1是现有技术提供的具有待机功能的集成电源集成电路的一般架构示意图；

图2是本发明实施例提供的集成电路的结构原理图；

图3是图2中电源控制装置的一个结构示例；

图4是图2中功能装置的一个结构示例；

图5是图3所示电源控制装置产生的信号的波形示意图；

图6是本发明实施例提供的实现集成电路具有低待机功耗和快速唤醒的方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，当集成电路处于待机状态时，不仅维持需要在待机状态工作的子功能单元为可正常工作的上电状态，并且一个或多个不需要在待机状态工作的子功能单元的平均供电电压控制在预设的低于正常工作电压的范围内，以保证整个功能装置的静态功耗非常小。

图2示出了本发明实施例提供的集成电路的结构原理，为了便于描述，仅示出了与本发明相关的部分。

参照图2，集成电路21包括电源控制装置211、复位装置212、功能装置213和待机控制装置214四个部分。集成电路21与外挂电源22和唤醒装置23连接，外挂电源22可以是电池或其它的电源生成器，但它只能为集成电路21中的部分电路提供正确的供电电压，功能装置213是实现集成电路系统特定功能的装置，如音视频格式编解码、电池电量检测等。

电源控制装置211用于为复位装置212、功能装置213和待机控制装置214提供供电电压，电源控制装置211包括使能电路2111、基准电压产生电路2112、时钟发生器2113和电源稳压器单元2114。一旦外挂电源22连接到集成电路21，使能电路2111、基准电压产生电路2112、时钟发生器2113立即得电开始工作，使能电路2111控制启动电源稳压器单元2114，时钟发生器2113产生电源稳压器单元2114所需要的时钟信号，基准电压产生电路2112产生电源稳压器单元2114所需要的基准电压。然后电源稳压器单元2114在基准电压的作用(有时也需要时钟信号)下正常启动产生供电电压，一定时间后，电源控制装置211达到稳定状态)。

复位装置212在系统启动时控制功能装置213复位，并在电源控制装置211为功能装置213提供的供电电压达到预设值后解除复位，输出功能装置213所需的时钟信号，如图2所示，复位装置212包括时钟发生器2121和复位电路2123，时钟发生器2121和复位电路2123由电源控制装置211中的电源稳压器单元2114产生的供电电压供电，其中复位电路2123也可以由外部电源供电。进一步地，复位装置212还包括延时电路2122，该延时电路2122同样可以由外挂电源22直接供电，或由电源稳压器2114供电(如唤醒系统时)。系统处于待机状态时，复位电路2123产生复位信号，将功能装置213进行复位，同时复位电路2123将时钟发生器2121产生的时钟信号屏蔽，即不传递到功能装置213，避免功能装置213在片内电源控制装置12启动过程中就开始工作而导致误动作。当然，在待机状态下，若某些子功能单元还需要工作，则复位电路2123产生的复位信号不对这些子功能单元进行复位，也不需要屏蔽这些子功能单元所需要的时钟信号。若在待机状态下，所有子功能单元都不需要时钟信号，则可以关闭时钟发生器，以节省功耗。当电源稳压器单元2114输出的供电电压上升到能使时钟发生器2121开始工作时，时钟发生器2121开始产生功能装置213所需要的时钟信号。外部电源22连接到集成电路21后，延时电路121就开始工作，其经过所设定的时间延迟后，延时电路2122向复位电路2123发出控制信号，使复位电路2123停止向功能装置213输出复位信号，复位电路2123进而使时钟发生器2121所生成的时钟信号送到功能装置213，功能装置213开始工作。也就是说从外部电源22连接到集成电路21到功能装置213开始工作的时间完全由延时电路2122控制，只要延时电路2122经过所设定的时间延迟后，功能装置213即可开始工作。

本发明实施例中，待机控制装置214用于在接收到功能装置213或外部电路的系统待机信号后，控制电源控制装置211输出待机状态电压，不仅维持需要在待机状态工作的子功能单元为可正常工作的上电状态，并且一个或多个不需要在待机状态工作的子功能单元的平均供电电压控制在预设的低于正常工作电压的范围内，并在接收到唤醒信号时，控制电源控制装置211输出正常工作状态电压，使功能装置213能够正常工作。

如图2所示，待机控制装置214包括信号检测电路2141、性能评估电路2142、信号选择电路2143。当集成电路21从正常工作状态进入到待机状态时，功能装置213或外部电路发出系统待机信号至复位装置212，通知复位装置212产生复位信号将功能装置213复位，并屏蔽时钟信号，同时又为减少功能装置213的静态电流，功能装置213或外部电路还发出系统待机信号至待机控制装置214中的性能评估电路2142，性能评估电路2142接收到系统待机信号后，控制信号选择电路2143向电源控制装置211发出供电电压调节信号，以使电源控制装置211输出待机状态电压，如上所述，此时不仅维持需要在待机状态工作的子功能单元为可正常工作的上电状态，并且一个或多个不需要在待机状态工作的子功能单元的平均供电电压控制在预设的低于正常工作电压的范围内，保证功能电路51静态功耗非常小且又便于快速唤醒。

当集成电路21需要从待机状态进入到正常工作状态时，唤醒装置23发出唤醒信号时，唤醒信号立即传递到复位装置212，使延时电路2122开始工作。同时唤醒信号还传递到待机控制装置214中的信号检测电路2141，信号检测电路2141将唤醒信号处理后输出至性能评估电路2142，当性能评估电路2142判断出待机状态下电源控制装置211的供电电压性能不能使功能装置213正常工作时，性能评估电路2142立即通过信号选择电路2143发出性能调整信号，使电源控制装置211输出供电电压的性能得以提升，以满足所述功能装置的需要。由于在待机状态功能装置213有一个或多个不需要在待机状态工作的子功能单元的平均电压不为零，因此集成电路21从待机状态唤醒所需要的时间小于常规待机方法所需要的唤醒时间。

进一步地，功能装置213包括多个工作电压不相同的子功能单元，各个子功能单元可以是数字电路、模拟电路或数模混合电路，用于实现集成电路21所设定的功能。当外部电源22连接到集成电路21时，复位电路2123功能装置213中不需要工作的子功能单元复位。电源控制装置211为功能装置213提供工作所需的供电电压和基准电压。与功能装置213中的多个子功能单元相对应，延时电路2122中设置有多个延时时间，唤醒系统时，当延时电路2122生成第一延时完成信号后，复位电路2123将时钟发生器2121所生成的时钟信号送给第一子功能单元，从而第一子功能单元开始正常工作；当延时电路2122生成第二延时完成信号后，复位电路2123将时钟发生器2121所生成的时钟信号送给第二子功能单元，从而第二子功能单元开始正常工作。也就是说，功能装置213不需要等待片内电源控制装置211完全稳定后才开始工作，其可以根据功能装置213中各子功能单元的特性，在电源控制装置211输出的供电电压上升过程中，由延时电路2122依次控制开始工作，从而进一步减少了集成电路50从待机状态唤醒所需要的时间。

图3和图4分别为图2中电源控制装置211和功能装置213的一个结构示例。电源控制装置211包括使能电路2111、时钟发生器2113、基准电压产生电路2112以及由电源稳压器1、电源稳压器2组成的电源稳压器单元2114。使能电路2111、时钟发生器2113、基准电压产生电路2112分别为电源稳压器1、电源稳压器2提供所需的使能信号、时钟信号和基准电压。功能装置213包括第一子功能单元2131、第二子功能单元2132，其中第一子功能单元2131以电源稳压器1产生的稳压源15作为电源，第二子功能单元2132以电源稳压器2产生的稳压源25作为电源。

在图3和图4中当待机控制装置214产生的性能调整信号通知电源控制装置211进入待机状态时，性能调整信号、基准电压22、使能信号24、稳压源15、稳压源25的波形如图5所示。时刻T1时，集成电路21从正常工作状态进入到待机状态，电源稳压器1产生的稳压源15在两种状态前后保持不变，从而保证第一子功能单元2131在待机状态下仍然可以正常工作；使能信号24在集成电路21正常工作时，一直保持高电平，但在待机状态下，使能信号24却是一个高低电平交替出现的信号，当使能信号24为高电平时，电源稳压器2处于工作状态，从而稳压源25电压上升，当使能信号24为低电平时，电源稳压器2停止工作，从而稳压源25电压在负载作用下缓慢下降，即当使能信号24为高电平时，稳压源25的电压值在时钟信号23和基准电压22的控制下被充电，从而电压值上升，直到达到所设定的电压值，当使能信号24为低电平时电源稳压器2停止工作，从而稳压源25的电压值在第二子功能单元2132的静态功耗作用下缓慢下降。另外，还对稳压源25在待机状态下的最大电压值进行限定，使其在待机状态下的最大电压值小于正常工作时的电压值，以进一步减少第二子功能单元2132的静态功耗，因为第二子功能单元2132的静态功耗与稳压源25的电压值近似为指数关系。当然，也可以不对稳压源25在待机状态下的电压值进行限定，只要使能信号24为高电平的时间设计适当，也可以保证第二子功能单元2132的静态功耗比较小。时刻T2，唤醒装置23发出唤醒信号，从而待机控制装置214使性能调整信号变为高电平，这样基准电压22和使能信号24迅速恢复到集成电路21正常工作时的值，从而稳压源25上升到正常值，保证功能装置213工作在正常状态。应当理解，具体实施时还可以根据需要灵活设置为其他各种电源变化方式，如以预设的固定占空比或可变占空比时钟信号调制一个或多个不需要在待机状态工作的子功能单元的供电电压，使其平均电压控制在预设的范围内。

图6示出了本发明实施例提供的实现集成电路具有低待机功耗和快速唤醒的方法的实现流程，所述集成电路包括具有多个子功能单元的功能装置、电源控制装置、复位装置和待机控制装置。具体步骤详述如下：

在步骤S601中，功能装置发出或外部电路输入系统待机信号。

在步骤S602中，待机控制装置在检测到系统待机信号后，控制电源控制装置将所述子功能单元的供电电压控制在预设的低于正常工作电压的范围内，以及在检测到恢复正常状态信号后，调整所述供电电压恢复到正常工作电压。

其中，电源控制装置以预设的固定占空比或可变占空比时钟信号调制一个或多个不需要在待机状态工作的子功能单元的供电电压，使其平均电压控制在预设的范围内，或者控制它们的供电电压的最大值在预设的低于正常工作电压的范围内。

在步骤S603中，每当一个延时时间完成后，所述复位装置解除相应子功能单元的复位状态，所述子功能单元在所述电源控制装置产生的供电电压下开始工作。

本发明实施例中，集成电路的功能装置包括多个工作电压不相同的子功能单元，与此相应，延时电路预设有与多个所述子功能单元相对应的延时时间，以在完成一个设定的时间延时后启动相应的子功能单元开始工作。

本发明实施例提供的集成电路处于待机状态时，不仅维持需要在待机状态工作的子功能单元上电，同样控制一个或多个不需要在待机状态工作的子功能单元不掉电(当然也可以在某段时间内处于掉电状态)，将这些子功能单元的平均供电电压控制在预设的低于正常工作电压的范围内，在保证整个功能装置的静态功耗较小的同时缩短了集成电路从待机状态唤醒所需要的时间；另外，根据功能装置中各个子功能单元的工作电压不同，在复位电路中设置一延时电路，并在延时电路中预设与多个所述子功能单元相对应的延时时间，以在完成一个设定的时间延时后启动相应的子功能单元开始工作，从而进一步缩短了集成电路从待机状态唤醒所需要的时间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种集成电路，包括复位装置、待机控制装置、功能装置和电源控制装置，所述功能装置至少包括在待机状态不工作的子功能单元，所述电源控制装置用于为所述功能装置、所述待机控制装置及所述复位装置供电，其中：

2.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述待机控制装置以预设的固定占空比或可变占空比时钟信号，控制所述子功能单元的供电电压的平均值在预设的低于正常工作电压的范围内。

3.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述待机控制装置控制所述子功能单元在待机状态时的供电电压的最大值在预设的低于正常工作电压的范围内。

4.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述待机控制装置包括：

信号检测电路，性能评估电路和信号选择电路；

所述信号检测电路用于接收唤醒信号，并进行处理后输出至所述性能评估电路；

所述性能评估电路用于接收系统待机信号，并在接收到所述系统待机信号后控制所述信号选择电路向所述电源控制装置发出供电电压调节信号，控制电源控制装置将所述子功能单元的供电电压控制在预设的低于正常工作电压的范围内；并在所述信号检测电路的控制下控制所述电源控制装置提升输出供电电压的性能，以调整所述供电电压恢复到正常工作电压。

5.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述功能装置包括多个工作电压不相同且在待机状态不工作的子功能单元，所述复位装置预设有与其中全部或部分子功能单元相对应的延时时间，每当一个延时时间完成后，所述复位装置解除相应子功能单元的复位状态，所述子功能单元在所述电源控制装置产生的供电电压下开始工作。

6.如权利要求5所述的集成电路，其特征在于，所述复位装置包括：

与外部电源或电源稳压器单元连接的延时电路，预设有一个或多个延时时间；

产生时钟信号的时钟发生器；以及

复位电路，与所述时钟发生器和所述延时电路连接，在所述延时电路延时过程中向所述功能装置输出复位信号，并将所述时钟发生器产生的时钟信号予以屏蔽；在所述延时电路完成延时时间时停止输出复位信号，并将所述时钟发生器产生的时钟信号送到所述功能装置。

7.一种集成电路的待机控制方法，所述集成电路包括功能装置、电源控制装置、复位装置和待机控制装置，所述功能装置至少包括在待机状态不工作的子功能单元，所述方法包括以下步骤：

1)功能装置发出或外部输入系统待机信号；

2)待机控制装置在检测到系统待机信号后，控制电源控制装置将所述子功能单元的供电电压控制在预设的低于正常工作电压的范围内，以及在检测到恢复正常状态信号后，调整所述供电电压恢复到正常工作电压。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电源控制装置以预设的固定占空比或可变占空比时钟信号，控制所述子功能单元的供电电压的平均值在预设的低于正常工作电压的范围内。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述待机控制装置控制所述子功能单元的供电电压的最大值在预设的低于正常工作电压的范围内。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述功能装置包括多个工作电压不相同且在待机状态不工作的子功能单元，所述复位装置内部预设有与其中全部或部分子功能单元相对应的延时时间；

所述方法还包括以下步骤：

3)每当一个延时时间完成后，所述复位装置解除相应子功能单元的复位状态，所述子功能单元在所述电源控制装置产生的供电电压下开始工作。