CN102207767A

CN102207767A - 在S0ix状态期间调节系统VR输出来降低系统空闲功率的方法

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Publication number: CN102207767A
Application number: CN2011101131035A
Authority: CN
Inventors: D·W·布朗宁
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2011-10-05
Also published as: CN107272861A; GB2479256B; KR20110109997A; TWI507864B; JP2011210264A; US20110233999A1; TW201211753A; GB201105257D0; GB2479256A; US20130200705A1; DE102011015250A1; KR101263579B1; US8362645B2; US8810065B2; DE102011015250B4

Abstract

本文公开了一种在S0ix状态期间调节系统VR输出来降低系统空闲功率的方法。一种电子设备包括用于产生功率模式信号的功率控制电路和多个接收该功率模式信号的电压调节器。每个电压调节器响应于该功率模式信号而降低输出电压，并且每个电压调节器的降低后的输出电压用于对电子设备的不同电路或要在电子设备中执行的不同功能进行供电。

Description

在S0ix状态期间调节系统VR输出来降低系统空闲功率的方法

技术领域

这里所描述的一个或多个实施例涉及功率管理。

背景技术

功率管理仍旧是系统设计者的一个目标。最小化功耗的一种途径包括改变系统的工作状态。但是，即使当执行这种状态改变时，系统中的电压调节器(VR)也维持在恒定的输出电压。结果，即使当系统电路的活动性(activity)不恒定(例如，未激活)时，系统功率负载也保持恒定。

附图说明

图1示出了受功率控制的设备的示例。

图2示出了功率管理电路的一个实施例。

图3示出了根据一个或多个实施例的功率控制。

图4示出了包括在功率控制方法的一个实施例中的操作。

图5示出了包括在功率控制方法的另一个实施例中的操作。

图6示出了能够根据这里所描述的一个或多个实施例来实现的功率节省的一个示例。

具体实施方式

图1示出了受根据本发明一个或多个实施例的功率管理的电子设备的示例。该电子设备可为多种电池供电的设备的任何一种，例如但不限于移动电话、个人数字助理、媒体播放器、或膝上型计算机或笔记本计算机。可替代地，该设备可为通常在固定位置使用的AC供电的设备，例如，桌上型计算机、电视、DVD或其他类型的媒体播放器、环绕声或其他媒体接收机，这些仅是一些示例。

如图所示，电子设备可包括处理器1、芯片组2、图形接口3、无线通信单元4、显示器5、存储器6以及多个功能电路，所述多个功能电路包括USB接口7、媒体播放器8、扬声器和麦克风电路9、以及闪存卡10。在其他实施例中，可包含不同的电路或功能的组合或布置。

尤其在电子设备由电池供电的情况下，可采用管理方案以在电池供电时节省功率以及延长设备的工作寿命。一种类型的功率管理方案包括根据例如设备的工作负载或活动性将设备设置为不同的功率模式。下面列出不同的功率模式或功率状态的示例：

●系统功率状态S0，ON(开启)状态：系统在完全工作、被完全供电并且完整保持上下文。

●系统功率状态S1，休眠状态：相比于S0状态系统消耗较少的功率。所有硬件和处理器的上下文被维持。

●系统功率状态S2，休眠状态：相比于S1状态系统消耗较少的功率。处理器掉电并且处理器上下文以及高速缓存的内容丢失。

●系统功率状态S3，休眠状态：相比于S2状态系统消耗较少的功率。处理器和硬件上下文、高速缓存内容以及芯片组上下文丢失。系统存储器被保持。

●系统功率状态S4，冬眠(Hibernate)状态：相比于所有其他休眠状态系统消耗最少的功率。除了滴流功率(trickle power)，系统几乎处于OFF(关断)状态。上下文数据被写入硬盘驱动器(硬盘)并且没有被保持的上下文。

●系统功率状态S5，OFF状态：系统处于停机状态并且系统不保持上下文。注意，在功率状态S4中，系统可以根据存储在硬盘中的上下文数据而重启，但是在S5中，系统需要

例如，当电子设备为笔记本计算机时，可实现这些状态，但是这里描述的实施例绝不限于这样的示例。此外，在某些环境下，状态S1至S5的任何一个或多个可被认为是空闲状态，并且在S0状态中也可以找到空闲的状态。

图2示出了用于控制前述电子设备中的功率的功率管理电路的一个实施例。功率管理电路包括产生功率模式信号的功率控制电路21。功率管理电路可为图1中示出的处理器或芯片组或不同的电路，例如但不限于专用功率管理电路。

功率模式信号可从功率控制电路的专用管脚(例如，功率模式管脚)22输出。可替代地，功率模式信号可从功率控制电路的已有管脚中产生或以其他方式得到。例如，当功率控制电路为设备的芯片组时，可采用预先已有的芯片组管脚来产生功率模式信号。

根据一个实施例，功率控制信号被输出至多个电压调节器251、252、253、254以及255。每个电压调节器包括接收功率模式信号的功率模式管脚。响应于该管脚上的预定逻辑值，每个电压调节器将其输出电压降低一预定量或降低至一预定范围内。根据一个实施例，接收功率模式信号的电压调节器的数量少于电子设备中使用的全部电压调节器的数量。由此，可以相对于其他没有耦合以接收功率模式信号的电压调节器，选择性地和独立地控制要产生降低的输出电压的电压调节器。

根据一个实施例，许多甚至全部电压调节器将其输出电压降低至相同的值或者降低至相同的预定范围内。该预定范围可相对于每个电压调节器的标称输出电压、设备的最大工作电压或者其他电压进行设置，其中每个电压调节器的标称输出电压比在对应于功率模式信号的降低的功率状态下能够支持的最大电压低某个百分比。

这些具有降低的输出电压的电压调节器不仅可包括控制主处理器或中央处理单元的电压调节器，还可包括控制其他电路的电压调节器，所述其他电路包括但不限于例如图1示出为与中央处理单元分离的图形电路和/或任何其他电路。

例如，在一个应用中，为设备中的多个电路的每个都提供功率平台，并且用以对每个平台供电的电压调节器的输出电压被调节。在空闲时段内为例如在集中平台功率管理(CPPM)架构中的这些平台进行这些调节。

在替代的实施例中，电压调节器可响应于接收到功率模式信号而输出不同的电压值或位于不同预定降低范围内的电压。这些不同的值或者范围可例如基于要在对应于功率模式信号的功率状态中使用电压调节器输出来执行的功能或操作而设置。如图2所示，每个电压调节器的输出电压可耦合至不同的电路或用于执行电子设备中的不同功能。

图3示出了可以根据这里所描述的一个或多个实施例来实现的功率降低的示例。如所示的，当电子设备的全部或者一部分工作在第一功率状态(例如，激活状态)时，电压调节器输出相对高的电压至相应电路或者向相应功能供电。但是，当接收到功率模式信号时，电压调节器输出比第一输出电压低的、对应于第二功率状态的第二输出电压。

第二功率状态可对应于空闲状态，并且第二输出电压可显著低于第一输出电压。根据一个实施例，第二输出电压可比标称电压低5％至10％，其可位于对应电压调节器和/或由该电压调节器的输出供电的电路或功能的低容限电压范围内。

当接收到指示第一功率状态的另一功率模式信号时，电压调节器的输出可返回至对应于该第一功率状态的第一输出电压。

图4示出了包括在用于管理电子设备中的功率的方法中的操作。该方法可在图1和图2中示出的电子设备中执行，或在无论是便携式还是固定、电池供电还是AC供电的任何其他电子设备中执行。

在初始操作中，设备的操作系统发出导致设备进入预定功率状态的信号。(框410)。该预定功率状态可为导致设备或设备的任何一部分消耗比消耗最大功率的功率状态要少的功率的任何功率状态。

例如，在观察到功率状态S0-S5(如前所述)的电子设备中，S0状态对应于ON状态，并且S1至S5状态对应于低功率状态。因此，根据本实施例，在框410中的预定功率状态可为S1至S5功率状态中的任何一个。在其他设备中，可采用不同的功率状态，并因此框410可被执行来以类似的方式将设备设置为低功率状态。

在CPPM架构中，预定(低)功率状态可总称为空闲功率状态或S0ix状态。在符号S0ix的状态中，“i”可表示在S0状态中的空闲时段，“x”可表示空闲时段的持续时间的占位符，其中x的值越大表示持续时间越长。另外，在CPPM架构中，在一个或多个不同的功率状态(包括S0状态)期间创建空闲窗口。包括创建空闲时段和降低电压调节器的输出电压的用于功率管理的该相同途径可应用于任何类型的先进平台功率管理技术或架构。

在第二操作中，响应于设备进入预定功率状态，功率模式信号被发送至一个或多个电压调节器。(框420)。功率模式信号可从功率控制电路产生。根据一个应用，功率控制电路为图1中示出的芯片组或处理器，并且功率模式信号可从芯片组或处理器的功率模式管脚输出。功率模式管脚可为用于控制电压调节器的专用管脚，或者功率模式信号可从芯片组或处理器的预先已有管脚产生。在其它实施例中，功率模式信号可从设备的另一个电路或芯片产生，该另一个电路或芯片包括但不限于功率管理系统芯片。

为了提高功率节省，功率模式信号可被发送至尽可能多的电压调节器，同时仍然维持在该状态中需要执行的基本功能。这可能导致降低设备中不同电路块(或者所谓功率岛)的功率状态。例如，当电子设备的功率模式从激活状态改变至空闲状态时，功率模式信号可被发送至分别对电子设备中的不同电路或功能进行供电的电压调节器。该不同的电路可包括例如显示器、输入设备、扬声器和麦克风电路、USB电路以及其他电路。但是，在接收到进入的呼叫的情况(在设备是或者包括移动电话电路的情况)下，至少对无线通信电路的接收机供电的电压调节器可维持在高功率状态。

在第三操作中，接收功率模式信号的每个电压调节器降低其输出电压至预定电压带内。(框430)。该预定的带可对应于低于激活功率电压范围的电压范围。根据一个实施例，如果预定功率状态对应于空闲状态，则预定电压带被设置为设备的工作容限带的低端(例如，介于标称电压的-5％至-10％之间)。

例如，系统或平台电压调节器的容限带可为+/-5％至+/-10％，其依赖于特定功率域中执行的系统设计和/或设备的容限。就容限带来说，每个电压调节器的标称点可认为是目标电压，例如，用于一些应用中的5.0V或3.3V。电压调节器可具有在输出电压附近的容限带，并且该电压可基于动态负载需求围绕标称点移动。

相反，在没有施加动态负载需求的系统中，每个电压调节器可调节至标称点。但是，这被证实为是浪费的。

根据这里的一个或多个实施例，电压调节器通过降低其输出电压至其各自容限带的低端来满足平台功率需要。该种降低节省了所有连接至该电压调节器的设备的功率，这是由于静态电流需求保持恒定，而电压被降低。结果，功率(功率＝电压*电流)可被线性降低。

可通过多种方式执行每个调节器的输出电压降低。例如，如果电压调节器包括具有压控振荡器(VCO)电路的锁相环(PLL)电路，则输入至PLL的相/电压比较器电路的输入参考信号可被改变至低值或不同值。这将导致VCO的输出电压降低一成比例的量。通过以这种方式选择性控制每个电压调节器的输出电压，由电子设备消耗的功率的总量可以显著降低。

在第四操作中，电压调节器的降低后的输出电压一直维持，直到接收到另一个功率模式信号。(框440)。第二功率模式信号可将设备的功率模式改变至激活状态或另一个低功率状态，这取决于需要设备执行的功能。

图5示出了用于管理电子设备功率的另一实施例中包括的操作。与图4中的实施例类似，初始操作包括使设备进入预定功率状态，例如，低功率状态。(框510)。在第二操作中，产生功率模式信号并且将其发送至第一和第二电压调节器。(框520)。但是，不同于先前的实施例的是，第一和第二电压调节器将其输出电压设置至不同的降低的电压范围内，以与例如由这些电压调节器所控制的电路的不同工作负载或处理需求相匹配。(框530)。

例如，当预定功率状态对应于空闲状态时，第一电压调节器的输出可位于第一范围内，该第一范围高于第二电压调节器的输出电压被设置在的第二范围。这两个范围均可低于用于支持设备在ON(例如S0)电压状态中的操作的电压范围。但是，由于第一电压调节器被用于对当前正从AC电源接收功率的电池充电电路供电，所以第一电压调节器的输出被设置为比第二调节器的输出电压更高的范围，该第二调节器被用于支持显示器的操作(其在空闲功率状态中的电池充电期间不需要被使用)。

附加地或者可替代地，由第一电压调节器供电的电路可基于第一预定范围中的输出电压而工作，并且由第二电压调节器供电的电路可基于第二预定电压范围中的输出电压而工作。第一和第二预定电压范围可对应于这些电路的不同功率状态。

第一和第二电压调节器的输出电压可被维持，直到接收到另一个功率模式信号(框540)，由此，不管第一和第二电压调节器有不同的降低的电压范围，也允许实现显著的功率节省。

图6示出了当执行以及不执行VR调节时在移动电话的移动平台的空闲状态中所消耗功率量之间的比较。如虚线所示出的，在一个示例性应用中，所期望实现的功率节省(ΔP)的量为空闲状态下处于12-15％的范围内。这可以转化为例如当电压调节器降低至-9％的功率降低工作点时，11.5瓦特的空闲平台上约有1.7瓦特的功率节省。

在本说明书中任何对“实施例”的提及均表示结合该实施例所描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明至少一个实施例中。在本说明书中不同位置出现的这样的表述并不一定都指同一实施例。另外，当结合任意实施例对特定的特征、结构或特性进行描述时，应当认为本领域技术人员能够结合其他一些实施例来实现这些特征、结构或特性。

另外，为了便于理解，可能已经将某些功能块描绘为分开的块；但是，这些分开描绘的块不应当必然理解为这里讨论或者以其他方式呈现它们的顺序。例如，一些块能够按照替代的顺序执行、同时执行等等。

虽然已经参考多个说明性实施例对本发明的实施例进行了描述，但是应当理解，本领域技术人员能够设计将落入本发明实施例原理的精神和范围中的许多其他修改和实施例。更具体而言，在不脱离本发明实施例精神的情况下，对于在前述公开、附图以及所附权利要求的范围中的主题组合布置的组成部分和/或布置的合理变型和修改是可能的。除了组成部分和/或布置的变型和修改之外，替代性使用对于本领域技术人员也将是显而易见的。

Claims

1.一种电子设备，包括：

功率控制电路，用于产生功率模式信号；以及

多个电压调节器，用于接收所述功率模式信号，

其中，所述多个电压调节器中的一个或多个响应于所述功率模式信号而降低输出电压，并且其中，所述一个或多个电压调节器的降低后的输出电压对所述电子设备的不同电路或要在所述电子设备中执行的不同功能进行供电。

2.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述电压调节器对与所述设备的中央处理电路或功能不同的电路或功能进行供电。

3.如权利要求1所述的电子设备，其中，响应于所述功率模式信号而在激活功率状态的空闲时段期间降低所述一个或多个电压调节器的输出电压。

4.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述功率模式信号是当所述电子设备进入预定功率状态时由所述功率控制电路产生的。

5.如权利要求4所述的电子设备，其中，所述预定功率状态是降低的功率状态。

6.如权利要求5所述的电子设备，其中，所述降低的功率状态是空闲状态。

7.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述一个或多个电压调节器的输出电压被降低至相同的预定电压范围内。

8.如权利要求1所述的电子设备，其中，第一电压调节器的输出电压被降低至第一预定电压范围，并且第二电压调节器的输出电压被降低至与所述第一预定电压范围不同的第二预定电压范围。

9.如权利要求8所述的电子设备，其中，所述第一预定电压范围和所述第二预定电压范围对应于分别由所述第一电压调节器和所述第二电压调节器供电的电路的不同的功率状态。

10.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述一个或多个电压调节器持续输出降低后的电压，直到所述电压调节器接收到改变所述电子设备中一个或多个电路的功率模式的另一功率模式信号。

11.一种功率控制方法，包括：

产生功率模式信号；以及

响应于所述功率模式信号而降低多个电压调节器中的一个或多个的输出电压，其中所述一个或多个电压调节器的降低后的输出电压对电子设备的不同电路或要在电子设备中执行的不同功能进行供电。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述功率模式信号是在所述电子设备进入预定功率状态时产生的。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述预定功率状态是降低的功率状态。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述降低的功率状态是空闲状态。

15.如权利要求11所述的方法，其中，所述一个或多个电压调节器的输出电压被降低至相同的预定电压范围内。

16.如权利要求11所述的方法，其中，第一电压调节器的输出电压被降低至第一预定电压范围，并且第二电压调节器的输出电压被降低至与所述第一预定电压范围不同的第二预定电压范围。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述第一预定电压范围和所述第二预定电压范围对应于分别由所述第一电压调节器和所述第二电压调节器供电的电路的不同的功率状态。

18.如权利要求11所述的方法，其中，每个所述电压调节器持续输出降低后的电压，直到所述电压调节器接收到改变所述电子设备中一个或多个电路的功率模式的另一功率模式信号。

19.一种功率管理装置，包括：

功率控制电路，用于产生功率模式信号；

其中，所述功率模式信号被应用来控制一个或多个电压调节器的输出电压，以对电子设备的不同电路或要在电子设备中执行的不同功能进行供电。

20.如权利要求19所述的功率管理装置，其中，所述功率模式信号是在所述电子设备进入预定功率状态时由所述功率控制电路产生的。