CN102156498A - 功率管理系统和方法 - Google Patents

Abstract

功率管理器根据负载电流需求以及任选地根据功率输送路径的阻抗通过调整供电电压来控制负载处的供电电压电平。可通过确定与第一工作频率相对应的固定负载电流、确定与该固定负载电流相对应的供电电压、以及随后基于该供电电压向负载供电来减小供电电压。替换地，可随着负载的工作频率增加而增加供电电压，同时将系统功耗维持在预定极限内。

Description

功率管理系统和方法

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)

其中I_MAX_Fo是在频率Fo工作的负载在最差情形损耗条件下汲取的最大电流，而R_PD如先前解释的是最差情形损耗条件下从电压调节器电路至负载的功率输送路径的等效电阻。除了减小供电电压，由R_PD表示的损耗可使在频率Fo工作的CPU所汲取的电流低于最大电流I_MAX_Fo。这些效应以现在将说明的方式转换成功率浪费。

图3示出定义图2中的负载线的负载电流(Icc)与供电电压之间的关系的功率曲线。由于损耗，负载汲取的实际电流Icc__实际小于最大电流I_MAX_Fo。为了补偿该较小的电流，从电压调节器电路输出的供电电压(Vset)必须增加，从而当在频率Fo工作时CPU晶体管的工作要求才能得到满足。

Vset的增加产生CPU接收到的实际电压(Vcc__实际)的成比例增加。如图3中所示，在Icc__实际＜I_MAX_Fo时，该实际电压大于操作晶体管所需的最小电压VDIE_Fo，即Vcc__实际＞VDIE_Fo。高于最小工作电压的过电压(ΔV_静态)(ΔV_静态＝Vcc__实际-VDIE_Fo)不被使用。当CPU在频率Fo工作并在状态Po中汲取电流Icc__实际时，这导致可由等式(2)表达的功率浪费：

P_浪费＝ΔV_静态*Icc__实际

＝(Vcc__实际-VDIE_Fo)*Icc__实际            (2)

根据等式(2)明显的是，功率浪费部分地基于由功率管理系统执行的静态负载线分析的应用。根据该分析，供电电压仅在处理器性能状态(Px)改变时才改变。否则，对于给定的CPU工作频率，供电电压由负载线固定。

处理器性能状态可取决于设计规范、主机系统的要求和/或其他因素而变化。典型笔记本计算机中的CPU的性能状态的一个非限制性示例如下：

在实现静态负载线分析时，CPU的状态改变可能涉及例如从其他状态之一转换到C3状态。在发生这种情况时，功率管理系统确定与C3状态相对应的处理器频率并随后使用负载线来确定与该频率相对应的供电电压。随后向电压调节器电路发送标识供电电压的电压标识(VID)代码，且内部锁相环被锁定成输出相应供电电压Vset以用于向负载供电。

然而，该静态方法没有考虑负载电流中的波动，也没有采取任何动作来防止如等式(2)中的功率浪费。

此外，如先前指示的，供电电压Vset是基于包括最差情形工作负载(Fo的Icc-_MAX)以及最差情形设计寄生(例如，Vcc迹线及封装寄生)在内的最差情形条件确定的。由于负载一般不在最差情形条件下工作，因此供电电压中构建了大保护带以保证负载接收到驱动负载晶体管所需的某个最小电压。在大多数应用场景，该大保护带往往是不必要的且导致显著功率浪费。

图4示出使用动态方法向电子系统供电的功率管理系统的一个实施例。电子系统可以是如前描述的处理系统、逻辑系统、或任何其它类型的用于接收功率以执行一个或多个特定操作并且在多种性能状态下工作的系统、电路或设备。

如图4中所示，功率管理系统包括功率管理器110、功率输送电路120、以及与先前描述的电子系统相对应的负载130。功率管理器可实现为电路或软件或者两者的组合。根据一个实施例，功率管理器驻留在控制或以其他方式与功率输送电路和/或负载交互的平台核心逻辑(例如，芯片组)中。当负载包括中央处理单元(CPU)或其他类型的处理器时，功率输送电路可以是电压调节器电路。在替换实施例中可以使用其他类型的负载和功率输送电路。

功率管理器通过动态地调整负载线以控制给负载的供电电压来操作。这通过首先定义可输入负载或负载所汲取的电流的范围(负载电流(Icc)范围)并随后将该范围划分成多个子带来完成。

图5示出定义在最小(I_MIN)和最大(I_MAX)值之间的负载电流范围的一个示例，最小(I_MIN)和最大(I_MAX)值例如可基于负载的设计规范、功率输送电路的性能极限和/或一个或多个其他参数来确定。在该特定示例中，负载是处理器(例如，CPU)，并且对于在特定性能状态(Po)下工作的处理器的给定工作频率(Fo)，负载电流范围被划分成N个子带I0到IN。

这些子带可具有相等或不同的宽度。在图5中所示的示例中，除最后子带以外，子带宽度趋向于增加。在其他实施例中，可使用不同的子带宽度安排。

另外，如图5中的水平箭头所示，可向每个子带分配固定的电流值。即，向第一子带(I0)分配电流值Icc₁，向第二子带分配电流值Icc₂，依此类推。分配给每个子带的固定电流值可代表该带中的各电流。例如，分配给每个子带的电流值可以是该子带的最小电流值、最大电流值、或平均值。

向每个子带分配固定电流值减小了给负载的供电电压，并且同时可减小驱动负载时的功率浪费。该减小根据负载的供电电压与负载电流之间存在的反比关系显而易见。即，功率是基于电压与电流之积(即，P≈V*I)计算的。通过向负载电流范围的子带分配固定电流值，可将负载电流(Icc)维持在比静态功率管理方案中使用的高相当多的值。因此，使用成比例地更小的供电电压，可满足负载的最小功率要求。使用较小供电电压的能力转换成等式(2)中的较小ΔV值，后者又可转换成功率节省。

图6示出可如何动态地调整图4的系统的功率曲线以在驱动负载时达成功率节省。在图6中，功率曲线A示出在使用诸如图3中所示的静态负载线分析的情形中负载电流与供电电压之间存在的关系。工作点OP_静态对应于负载电流Icc_实际和供电电压Vcc_实际，且VDIE_Fo对应于负载对于具有最大负载电流(Icc_Max)的状态Po在频率Fo工作所需要的最小工作电压。

使用图5的负载电流范围，功率管理器110可控制功率输送电路120来对于频率Fo处的性能状态Po输出负载电流值Icc。这通过确定实际负载电流Icc__实际位于图5的哪个子带中并随后控制功率输送电路输出与该子带相对应的固定电流值来完成。当固定电流值高于实际负载电流Icc__实际时，可显著减小供电电压并且可实现胜于静态功率管理方法的功率节省。

根据与使用图3中的负载线执行的静态分析(其对应于图6中的功率曲线A)的比较，该功率节省变得明显。如图所示，基于比其最大值(I_MAX_Fo)小的实际负载电流(Icc__实际)，使用给负载的供电电压Vcc__实际的相对大的值。

然而，不同于使用图3中的功率曲线执行的静态分析，由图4的功率管理器执行的动态分析使得功率输送电路输出图5中Icc__实际所在的子带的固定电流值而非Icc__实际。该固定电流值在图6中示为I_子带固定，考虑了损耗。即，Icc＝I_子带固定。由于I_子带固定＞图3中的Icc__实际，因此从功率输送电路输出比静态分析情形中低的供电电压值Vcc＝Vset＝V_经调整作为给负载的供电电压，即V_经调整＜Vcc__实际。

使用图5的负载电流范围的子带中的固定电流值产生新的功率曲线B，其有效地表示了图6中功率曲线A的位置偏移。该偏移的曲线允许供电电压减小到更接近驱动在频率Fo工作和性能状态Po的负载(处理器)所需的最小供电电压(VDIE_Fo)。与静态情形中生成的过电压(ΔV_静态)相比，供电电压减小生成较小的过电压(ΔV_动态)，即ΔV_动态＜ΔV_静态。因此，浪费了较少的供电电压，这可转换成显著的功率节省。即使在消耗相同量功率的情形中，供电电压减小可用于改善性能。

根据等式(3)供电电压减小进一步变得明显。在该等式中，V_set对应于在考虑损耗(由R_PD表示)的情况下来自功率输送电路120的供电电压。

V_set＝I_子带固定R_PD+V_经调整             (3)

对于相同的损耗(R_PD)，与具有相同或较少功耗的静态功率管理技术相比，可使用较低的供电电压(V_经调整)来驱动负载。基于等式(4)表示可能的功率节省(P_节省)。

P_节省＝I_子带固定(Vcc__实际-V_经调整)        (4)

在该等式中，Vcc__实际对应于考虑损耗的情况下在静态分析情形中提供的实际供电电压，如图3中以及功率曲线A所示。在与等式(2)比较时明显的是，对于等式(2)中的负载电流Icc__实际和供电电压Vcc__实际，已将负载电流I_子带固定和供电电压V_经调整代入等式(4)。由于V_经调整小于Vcc__实际，因此浪费了较少的功率且实现了较低的供电电压。

根据一个实施例，分配给每个子带的电流值可被加权以便于实现给负载的供电电压的甚至更多减小以及因此功率浪费的更多减小。此外，可为处理器的多个性能状态确定具有预定义子带的负载电流范围。随后可在性能状态改变时使用这些范围来管理给负载的供电电压和功率。

图7示出在用于管理供应给负载的功率的方法的第一实施例中执行的操作。该方法例如可使用图4中的功率管理器以及图5和6中所示的负载电流范围和功率曲线来实现。然而，可使用其它负载电流范围和功率曲线。此外，可假设负载是计算机的中央处理单元(CPU)。然而，在替换实施例中可使用不同类型的处理器或电子电路、设备或系统。

在初始操作中，功率管理器确定负载的性能状态。(框210)。该性能状态可以是例如前述C类状态中的任何状态、计算机的多个功率状态之一、或另一类型的工作状态。

一旦确定了性能状态，功率管理器就确定负载的工作频率并随后向负载发送第一信号以使得负载在该状态和该频率下工作。(框220)。替换地，给负载的该信号可在功率管理器控制功率输送电路向负载输出特定供电电压之后发送。

功率管理器随后确定负载电流。(框230)。这基于以下因素中的一个或多个因素来完成：负载的工作状态、负载的工作频率、包含该功率管理系统的管芯或芯片的实际温度、过程偏差、和/或例如可提供对在给定瞬间有效的晶体管的百分比的指示(例如，未被时钟门控)的负载动态活动因素。本领域技术人员已知的各种算法和技术中的任一种可用于基于这些因素来预测负载电流。根据一个非限制性实施例，这些技术例如可提供对当前工作状态和条件下的最大可能负载电流的负载电流估计。

一旦知道负载电流，功率管理器就将负载电流与位于功率管理器中或耦合到功率管理器的存储器或寄存器140中所存储的负载电流范围信息作比较。(框240)。负载电流范围信息可例如对应于类似图5中所示的针对负载的特定工作状态和频率的负载电流范围。基于该比较，功率管理器标识负载所汲取的负载电流所在的子带(框250)以及与该子带相对应的固定电流值(I_子带固定)(框260)。

功率管理器随后访问与负载电流范围信息相对应的功率曲线信息。功率曲线信息可包括如图6中所示的动态偏移的功率曲线。通过寻找该曲线(例如，功率曲线B)上相关子带的固定电流值，功率管理器能够标识相应的供电电压(V_经调整)，其低于由用于静态功率管理分析的功率曲线所定义的供电电压。(框270)。

有了现在确定的该信息，功率管理器向功率输送单元120发送第二信号以指示功率输送电路输出与分别由经偏移功率曲线和子带的固定电流值确定的V_经调整和I_子带固定值匹配的供电电压(Vcc)和/或负载电流(Icc)。(框280)。根据一个实施例，功率输送电路可仅输出供电电压Vcc，且这将导致负载汲取电流Icc。第二信号可例如以电压标识(VID)代码的形式发送。

响应于第二信号，功率输送电路输出包含标识供电电压和负载电流(例如，V_经调整和I_子带固定)的信息的第三信号以使负载根据这些值来工作。(框290)。因此，负载被控制成使用与静态功率管理技术相比较低的供电电压以及可能较低的功率来工作。

在任选框275中，功率输送电路可基于在负载转换开始时的估计电流需求改变来改变其工作模式。随后可基于改变后的工作模式来执行在框280和290中的一个或多个框中执行的操作。

根据一个替换实施例，给功率输送电路的第二信号可在给负载的第一信号之后输出或者这些信号可同时输出。根据另一实施例，第二和第三信号可在第一信号之后或与第一信号同时输出。

在图4中，功率管理器被示为位于功率输送电路外部。在替换实施例中，执行功率管理器的操作的逻辑可位于功率输送电路内。在这种情形中，功率管理器可直接通知功率输送电路将在操作负载时使用的负载电流和供电电压，即可使用直接信令方法而非使用电压标识(VID)信号或代码。根据一个实践应用，3位标识信号可传达8个负载电流子带，且功率输送电路(例如，电压调节器电路)可在内部转换与相关的一个子带相对应的固定电流值以生成给负载的较低供电电压。

图8示出在用于管理给负载的功率的方法的第二实施例中包括的操作。不同于第一实施例，第二实施例通过提高负载的工作频率同时将给负载的功率保持在相同或基本恒定的水平来降低供电电压。即，在第一实施例中，供电电压减小，同时将负载的频率(以及因此性能状态)维持在相同或基本恒定的水平。这可使用较少功率来完成。然而，在第二实施例中，供电电压减小，同时在相同或基本恒定的功率上改变负载的工作频率。

第二实施例的方法可例如使用图2中所示的功率管理器来实现。该方法的初始操作包括确定负载当前在其中工作或负载旨在在其中工作的性能状态(P_N)。(框310)。在负载是计算机的中央处理单元的情形中，性能状态例如可以是先前讨论的状态中的任一种状态。在其他应用中，负载可以是能够在不同性能或功率状态中工作的另一类型的处理器或电子电路。

一旦已标识出负载的性能状态，可根据设计规范确定负载的最小供电(或参考)电压。然而，根据第二实施例，根据涉及使用与负载的另一性能状态相对应的频率、供电电压、和/或负载电流的动态分析来减小供电电压。

因此，该方法的下一操作包括确定比性能状态P_N所需的工作频率(F_N)需要更高工作频率的另一负载性能状态。(框320)。该另一性能状态可表示为(P_N+1)，并且例如可对应于比P_N具有更高工作频率的下一性能状态或任一其他性能状态。

一旦已选择了该另一性能状态，就确定使负载在该状态工作的最小供电电压。(框330)。该确定例如可基于诸如图9中所示的负载线作出，该负载线可基于负载的设计规范来生成。在图9中，性能状态P_N的工作频率和最小供电电压分别被示为F_N和V_mn供电N，以及性能状态P_N+1的工作频率和最小供电电压被示为F_N+1和V_mn供电N+1。如图所示，状态P_N+1的最小供电电压大于状态P_N的最小供电电压，且这些状态的最小供电电压之差示为ΔV_min。该信息可被存储在功率管理器能访问的存储器中。

一旦确定了状态P_N+1的最小供电电压，下一操作就包括计算状态P_N中的负载的供电电压(V_L)与最小供电电压差ΔV_min之差。(框340)。将该差与状态P_N+1的最小供电电压即V_mn供电N+1作比较。(框350)。若该差不大于该最小供电电压(即，若V_L-ΔV_min≤V_mn供电N+1)，则基于相对于状态P_N的最小供电电压V_mn供电N确定的供电电压V_L和相应的负载电流I_L，控制负载以频率F_N在状态P_N工作或继续工作。(框360)。控制随后返回到框310。

在任选框中，功率输送电路可基于在负载转换开始时的估计电流需求改变来改变其工作模式。该操作例如可在确定供电电压之后执行。其余操作随后可基于该改变后的工作模式来执行。

图9示出功率管理器可用作用于针对状态P_N和P_N+1控制负载的操作的指南的功率曲线。状态P_N的功率曲线示出相对于最小供电电压V_mn供电N确定的供电电压V_L和负载电流I_L。功率曲线上与V_L和I_L相对应的工作点(X_N)可对应于值V_set，值V_set可如先前解释地在考虑损耗(例如，R_PD)的情况下计算。

如在框350确定的，若状态P_N中负载的供电电压(V_L)与最小供电电压差ΔV_min之差大于状态P_N+1的最小供电电压(即，若V_L-ΔV_min＞V_mn供电N+1)，则下一操作包括确定最大允许电流差(ΔI_Max)。(框370)。根据第二实施例，值ΔI_Max被确定为在(1)将给负载的功率维持在与P_N相同或基本恒定的水平以及(2)至少基本上保持在图9中所示的由最小供电电压差ΔV_min限定的范围内时允许的最大电流差。

根据一个实施例，可在考虑损耗的情况下基于等式(5)来计算最大允许电流差(ΔI_Max)。ΔI_Max的值在图9中示出。

ΔI_Max＝1/R_PD*(ΔV_min/(1-ΔV_min/V_L))         (5)

在考虑损耗时(即，在设置用于驱动负载的V_set值时)，应理解，用于在状态P_N+1中向负载供电的供电电压(V_L’)和负载电流(I_L’)将高于对应于图9中的点X_N的值。相应地，该方法的下一操作包括在考虑ΔI_max的情况下计算状态P_N+1的负载电流(I_L’)。(框380)。该电流可基于等式(6)相对于状态P_N的负载电流I_L来计算。

I_L’＝ΔI_L+I_L         (6)

在该等式中，ΔI_L对应于为了实现状态P_N+1的负载电流I_L’而相对于负载电流I_L的电流增加。值ΔI_L可使用等式(7)来计算。

ΔI_L＝I_L((1-ΔV_min/V_L)*(F_N+1/F_N)-1)        (7)

其中F_N对应于负载在状态P_N的工作频率，而F_N+1对应于负载在状态P_N+1的工作频率。

一旦计算出负载电流增加ΔI_L，下一操作就包括将该负载电流增加与最大允许电流差ΔI_Max作比较。(框390)。若ΔI_L≥ΔI_Max，则基于供电电压V_L和相应的负载电流I_L控制负载以频率F_N在P_N状态下工作或继续以频率F_N在P_N状态下工作。(框410)。控制随后返回到框310。

若ΔI_L＜ΔI_Max，则功率管理器生成信号以使功率输送电路输出V_L’作为供电电压以及输出I_L’作为给负载的电流。(框420)。即，在负载在P_N状态工作时，功率管理器控制功率输送电路输出与P_N+1状态相对应并且在P_N+1状态的更高工作频率F_N+1的负载电流(I_L’)和供电电压(V_L’)。

如以上指示的，V_L’的值被设得足够高，以使负载接收到的供电电压基本上等于或对应于状态P_N+1的最小供电电压(V_min供电N+1)。如图9中所示，工作点(V_L’，I_L’)位于阴影区域中且工作点(U)对应于该点处的最小供电电压和负载电流；即Y＝(V_min供电N+1，I_maxN+1)P_N+1。功率曲线上可发生(V_L’，I_L’)之处的示例由工作点X_N+1示出。

在生成给框420的信号之后，功率管理器可向负载输出信号以使负载在P_N状态但在频率F_N+1工作。P_N+1状态的频率越高允许负载在与负载使用P_N状态参数来工作将消耗的相同或基本相同的功率下工作的供电电压越低。如先前指示的，负载接收到的供电电压可对应于确保负载的晶体管正确操作所需的参考电压和/或最小电压。在替换实施例中，该信号可在为框420输出的信号之前被输出到负载。

图10示出包括处理器500、电源510和存储器520的系统，存储器520例如可以是随机存取存储器。处理器包括算术逻辑单元502和内部高速缓存504。系统还可包括图形接口530、芯片组540、高速缓存550、网络接口560以及无线通信单元570，无线通信单元570可被结合在网络接口内。替换地或附加地，通信单元580可被耦合到处理器，且存储器520和处理器之间也可存在直接连接。

根据本发明的任何前述实施例的功率管理系统可被耦合到电源中所包括的电压调节器590或被包括在电压调节器590内，以控制给处理器500的功率。

处理器可以是中央处理单元、微处理器、或任何其它类型的处理或计算电路，并且可被包括在具有所有其余特征或其余特征的任何组合的芯片管芯上，或者其余特征中的一个或多个可通过已知连接和接口电耦合到处理器管芯。另外，所示的连接仅仅是说明性的，因为取决于例如芯片平台、功能或应用要求，可存在所描绘组件之间的其他连接。

本说明书中对“实施例”的任何引用意味着结合该实施例描述的具体特征、结构或特性被包含于本发明的至少一个实施例中。此类短语在本说明书中各处的出现不一定全部指代同一实施例。此外，在结合任何实施例描述特定特征、结构或特性时，要求本领域技术人员结合其他实施例实现此类特征、结构或特性落在该范围内。

此外，为便于理解，某些功能框可能已被勾勒为单独的框；然而，这些单独勾勒的框不应被必然地理解为以本文中讨论或以其他方式给出它们的次序。例如，一些框可以能够以替换次序、同时执行等。

尽管已参照多个说明性实施例描述了本发明，但是应理解，本领域技术人员可以诉诸众多其他修改和实施例且其将落在本发明的原理的精神和范围内。更具体地，在前述公开、附图和所附权利要求的范围内，主题组合安排的组件部分和/或安排中有可能有合理的变型和修改而不脱离本发明的精神。除了组件部分和/或安排的变型和修改以外，替换使用也将对本领域技术人员明显。

Claims (28)

1.一种功率管理系统，包括：

功率输送电路，用于向负载输出功率；以及

功率管理器，用于控制所述功率输送电路，

其中所述功率管理器用于确定与所述负载的第一性能状态相对应的固定负载电流以及与所述固定负载电流相对应的供电电压，所述固定负载电流不同于所述负载汲取的实际电流，并且其中所述功率管理器用于控制所述功率输送电路向所述负载输出所述供电电压。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，从所述功率输送电路输出的所述供电电压被设置成补偿沿功率输送电路与负载之间的信号路径发生的损耗。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

存储器，用于存储关于所述负载的第一性能状态的第一负载电流信息，所述第一负载电流信息标识负载的电流范围内的多个子带，其中不同的固定电流值被分配给每个子带且由所述功率管理器确定的所述固定负载电流对应于分配给所述实际负载电流所在的子带的固定电流值。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，每个子带包括多个电流值，且指派给每个子带的固定电流值对应于所述子带的最大电流值。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述负载的第一性能状态对应于第一工作频率，且当所述负载的第一性能状态将改变为第二性能状态时，所述功率管理器控制所述功率输送电路向所述负载输出不同的供电电压。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述不同的电压和电流分别基于第二固定负载电流和供电电压，所述第二固定负载电流和供电电压是从针对不同于所述第一性能状态的第二性能状态生成的第二负载电流信息生成的。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二负载电流信息是从与所述第一负载电流信息不同的子带安排生成的。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，从所述功率输送电路输出的所述供电电压被调整以补偿沿功率输送电路与负载之间的信号路径发生的损耗。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述负载是处理电路。

10.一种功率管理方法，包括：

检测负载的性能状态；

确定与所述性能状态相对应的固定负载电流；

确定与所述固定负载电流相对应的供电电压；以及

从功率输送电路向所述负载输出所述供电电压，其中所述固定负载电流不同于所述负载汲取的实际电流。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，从所述功率输送电路输出的所述供电电压被设置成补偿沿功率输送电路与负载之间的信号路径发生的损耗。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：

确定与所述性能状态相对应的第一工作频率；以及

基于所述工作频率确定所述固定负载电流。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：

存储关于所述负载的所述第一工作频率的第一负载电流信息，

其中所述第一负载电流信息标识负载的电流范围内的多个子带，其中不同的固定电流值被分配给每个子带，并且所述固定负载电流对应于分配给由所述负载汲取的实际电流所在的子带的固定电流值。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，每个子带包括多个电流值，且指派给每个子带的固定电流值对应于所述子带的最大电流值。

15.如权利要求10所述的方法，其特征在于：

所述第一工作频率对应于所述负载的第一性能状态，

其中在所述负载的所述第一性能状态改变为第二性能状态时，与不同汲取电流相对应的不同电压被供应给所述负载。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述不同的电压和电流分别基于第二固定负载电流和供电电压，所述第二固定负载电流和供电电压是从针对不同于所述第一工作频率的第二工作频率生成的第二负载电流信息生成的。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第二负载电流信息是从与所述第一负载电流信息不同的子带安排生成的。

18.一种功率管理系统，包括：

功率输送电路，用于向负载输出功率；以及

功率管理器，用于控制所述功率输送电路，

其中所述功率管理器用于确定所述负载将在其中工作的第一性能状态，确定与比所述第一性能状态具有更高工作频率的第二性能状态相对应的供电电压和负载电流，以及控制所述功率输送电路向所述负载输出分别基于所述供电电压和负载电流的电压，所述负载将基于与所述第二性能状态相对应的所述供电电压和负载电流在所述第一性能状态工作。

19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述输出电压将使所述负载消耗的功率电平至少基本上等于所述负载基于与所述第一性能状态相对应的不同负载电流和供电电压来工作所消耗的功率。

20.如权利要求18所述的系统，其特征在于，给在所述第二性能状态工作的所述负载的所述供电电压小于与所述第一性能状态相对应的所述供电电压。

21.如权利要求18所述的系统，其特征在于，供应给在所述第二性能状态工作的所述负载的所述负载电流大于与所述第一性能状态相对应的负载电流。

22.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述功率管理器用于控制所述功率输送电路以针对在所述功率输送电路与所述负载之间发生的损耗来调整所述供电电压和负载电流。

23.一种功率管理方法，包括：

确定负载将在其中工作的第一性能状态；

确定第二性能状态的供电电压和负载电流；以及

向所述负载供应基于所述供电电压和负载电流的电压和电流，所述负载基于所述第二性能状态的所述电压和电流在所述第一性能状态工作，其中所述第二性能状态比所述第一性能状态具有更高工作频率。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所供应的电压和电流使所述负载消耗的功率电平至少基本上等于所述负载基于与所述第一性能状态相对应的不同负载电流和供电电压来工作所消耗的功率。

25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，给在所述第二性能状态工作的所述负载的所述供电电压小于与所述第一性能状态相对应的所述供电电压。

26.如权利要求23所述的方法，其特征在于，供应给在所述第二性能状态工作的所述负载的所述负载电流大于与所述第一性能状态相对应的负载电流。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，还包括：

针对在功率输送电路与所述负载之间发生的损耗来调整所述供电电压和负载电流。

28.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述功率管理器用于基于负载状态估计电流需求改变，以及向所述功率输送电路发送关于在负载转换开始时的估计电流需求改变的信息，以通过确定所述功率输送电路中的最优工作模式来改善瞬态响应时间。

Images