CN108476021A - 可调节电源轨复用 - Google Patents

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Abstract

本文公开了用于可调节电源轨复用的集成电路(IC)。在一示例方面,IC包括第一电源轨、第二电源轨和负载电源轨。该IC进一步包括多个功率复用器(power‑mux)砌块和调节电路系统。该多个功率复用器砌块按链式布置被串联耦合并且被实现成联合地执行功率复用操作。每个功率复用器砌块被实现成:在将负载电源轨耦合到第一电源轨与将负载电源轨耦合到第二电源轨之间切换。调节电路系统被实现成:调节该多个功率复用器砌块执行功率复用操作的至少一部分的至少一个次序。

Description

可调节电源轨复用
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年12月28日提交的题为“ADJUSTABLE POWERRAILMULTIPLEXING(可调节电源轨复用)”的美国专利申请No.14/981,183的权益,该美国专利申请通过援引全部明确纳入于此。
背景
公开领域
本公开一般涉及对用于电子设备中的集成电路(IC)的功率管理,尤其涉及将电路的电源切换到较低的电压电平以降低功耗。
相关技术描述
功耗在电子设备的设计和使用中是越来越重要的关注问题。从全球视角,可用于企业和消费者的众多电子设备消耗大量的功率。相应地,已作出努力来降低电子设备的功耗以帮助节省地球资源并降低企业和消费者两者的成本。从个人视角,由电池供电的电子设备的盛行持续增长。例如,由便携式电池供电的个人计算设备消耗的能量越少,该便携式电池供电设备就可以在无需对电池再充电的情况下操作得越久。较低的能耗还使得能够使用较小电池,以及因此针对便携式电子设备采用更小和更薄的形状因子。因此,便携式电子设备的流行也提供了降低电子设备的功耗的强烈动机。
一般而言,如果电子设备以较低的电压操作,则该电子设备消耗较少的功率。因此,降低功耗的一种常规办法涉及降低对电子设备供电的电压。例如,在过去的几十年中,随着用于制造集成电路的工艺技术的进步,对电子设备的集成电路(IC)供电的电压已从大约五伏(5V)降低至大约一伏(1V)。已开发了支持将一个电源在不同时间改变到不同电压电平的其他常规办法。然而,这些常规办法可使用比向集成电路提供不同电压所需要的功率量显著更大的功率量。
概述
在一示例方面,公开了一种集成电路。所述集成电路包括第一电源轨、第二电源轨和负载电源轨。所述集成电路进一步包括多个功率复用器(power-mux)砌块(tile)和调节电路系统。所述多个功率复用器砌块按链式布置被串联耦合并且被配置成联合地执行功率复用操作。每个功率复用器砌块被配置成:在将所述负载电源轨耦合到所述第一电源轨与将所述负载电源轨耦合到所述第二电源轨之间切换。所述调节电路系统被配置成:调节所述多个功率复用器砌块执行所述功率复用操作的至少一部分的至少一个次序。例如,所述调节电路系统可被配置成:实现对所述多个功率复用器砌块的控制的调节,以使得所述功率复用操作的至少一部分是按顺序次序或者不按顺序次序来执行的。
在一示例方面,公开了一种集成电路。所述集成电路包括第一电源轨、第二电源轨和负载电源轨。所述集成电路还包括多个功率复用器砌块,所述多个功率复用器砌块按链式布置被串联耦合并且被配置成执行功率复用操作,所述功率复用操作包括:在将所述负载电源轨耦合到所述第一电源轨与将所述负载电源轨耦合到所述第二电源轨之间进行切换。所述功率复用操作具有由所述多个功率复用器砌块针对所述链式布置被耦合的系列所决定的至少一个次序。所述集成电路进一步包括:用于调节所述多个功率复用器砌块要执行所述功率复用操作的至少一部分的所述至少一个次序的调节装置。
在一示例方面,公开了一种用于集成电路中的可调节电源轨复用的方法。所述方法包括:在负载电源轨耦合到第一电源轨之时经由所述第一电源轨向电路负载提供功率。所述方法还包括:作为功率复用操作的一部分将所述负载电源轨从所述第一电源轨解耦。所述方法进一步包括:作为所述功率复用操作的一部分将所述负载电源轨耦合到第二电源轨。所述方法进一步包括:在所述负载电源轨耦合到所述第二电源轨之时经由所述第二电源轨向所述电路负载提供功率。所述方法另外包括:在所述功率复用操作期间,提供信号以确立所述第一电源轨与所述第二电源轨之间的短路电流状况的历时。
在一示例方面,公开了一种装置。所述装置包括:电路负载、第一电源轨、第二电源轨、以及耦合到所述电路负载的负载电源轨。所述装置进一步包括多个功率复用器砌块和调节电路系统。所述多个功率复用器砌块被设置成链式布置。所述多个功率复用器砌块被配置成:在沿所述链式布置的第一方向上在连贯功率复用器砌块之间传播电源轨选择信号以将所述第一电源轨从所述负载电源轨断开,并在沿所述链式布置的第二方向上在连贯功率复用器砌块之间传播反馈控制信号以将所述第二电源轨连接到所述负载电源轨。所述调节电路系统被配置成:使得能够确立在所述多个功率复用器砌块中的特定功率复用器砌块处将所述第二电源轨连接到所述负载电源轨的发生的定时。
附图简述
图1描绘了包括多个功率复用器(power-mux)砌块和电路负载的示例集成电路部分。
图2描绘了多个功率复用器砌块的示例链式布置,其包括耦合到电源轨的内部开关协同功率复用器电路系统和调节电路系统。
图3解说了由串联耦合的多个功率复用器砌块执行的功率复用操作的示例次序。
图4描绘了多个功率复用器砌块的示例链式布置,其中每个功率复用器砌块包括可由调节电路系统使用示例功率复用操作控制信号来管理的两个晶体管和一延迟控制电路。
图5描绘了一系列功率复用器砌块,功率复用操作控制信号(包括示例反馈调节信号)传播经过该系列功率复用器砌块。
图6解说了用于响应于反馈调节信号而实现调节操作的示例办法。
图7解说了用于要由多个功率复用器砌块执行的功率复用操作的示例次序,其中不产生短路电流状况。
图8解说了用于要由多个功率复用器砌块执行的功率复用操作的示例次序,其中产生长达一个历时的短路电流状况。
图9解说了用于要由多个功率复用器砌块执行的功率复用操作的另一示例次序,其中产生长达另一更长的历时的短路电流状况。
图10解说了用于选择性地使个体功率复用器砌块不按顺序次序地来执行功率复用操作的至少一部分的示例办法。
图11描绘了其中功率复用器砌块的多个链式系列由调节电路系统管理的示例机构。
图12描绘了功率复用器砌块的示例实现,该功率复用器砌块包括分别与两个电源轨相关联的两个晶体管、以及延迟控制电路。
图13解说了图12的功率复用器砌块的示例第一操作稳态状况。
图14解说了图12的功率复用器砌块的示例过渡状态。
图15解说了图12的功率复用器砌块的示例第二操作稳态状况。
图16解说了图12的功率复用器砌块的另一示例过渡状态。
图17描绘了从如图12中所示的功率复用器砌块输出的反馈控制信号的示例生成。
图18是解说了用于可调节电源轨复用的示例过程的流程图。
图19描绘了包括集成电路(IC)的示例电子设备。
详细描述
对电子设备的功率管理需要控制集成电路(IC)随时间或在瞬时基础上消耗的功率量。功率复用技术可被用作为功率管理策略的一部分以提供功率降低机会。利用功率复用,集成电路部分被从在一个电压电平被供电切换到在另一电压电平被供电。一般而言,集成电路部分如果以较低的电压电平被操作则消耗较少能量。
在不使用的时间期间如果集成电路被完全降电,则能耗可以被降至零或接近零。在较低利用率的时间或者为了保留一些所存储的数据,集成电路可被降电至较低的电压电平以降低功耗。如果集成电路作为整体不能被降电,则一个或多个部分或核可以彼此独立地被降电。例如,在图形处理单元(GPU)的上下文中,如果GPU的集成电路芯片正在等待附加的数据或用户输入之后才改变屏幕上的显示,则该GPU的核可以被完全降电。替换地,可以降低GPU核的电源电压。降低电源电压的一种方式是使用功率复用技术将GPU核从被保持在一个电压电平的一个电源轨切换到被保持在另一较低电压电平的另一电源轨。
一般而言对于功率复用,则电路负载在多个电源轨之间被复用,其中一个电源轨被保持在比其他一个或数个电源轨低的电压电平。多个不同电源轨之间的复用是使用多个功率复用器砌块(power-mux砌块)来实现的。例如,在两个电源轨的情况下,每个功率复用器砌块(power-mux砌块)包括两个开关(诸如两个晶体管),其中每个开关被耦合到这两个电源轨中的一者。功率复用操作使得需要使用这两个开关和有序的切换过程来将电路负载从一个电源轨断开并将该电路负载连接到另一电源轨。如果电路负载占用集成电路芯片的很大区域,则多个功率复用器砌块可以被分布在芯片上的不同物理位置,以满足电流-电阻(IR)压降要求并向芯片的不同区域递送功率,如技术人员将领会的。
采用分布式功率复用器砌块确实使得能够在两个不同电源轨之间切换以改变电压电平并且因此降低集成电路的大区域上的功耗。遗憾的是,涉及分布式功率复用器砌块的场景引入数个互争的问题。第一,耦合到任意性电压的两个不同电源轨的两个不同的开关晶体管不能同时处于导通而没有在这两个不同电源轨之间形成短路电流的风险,特别是在这两个不同的开关晶体管彼此靠近(诸如作为相同的功率复用器砌块的一部分)的情况下。如果两个晶体管处于导通,则电流可从一个较高电压的电源轨流出并经过一个晶体管流到共用节点。从该共用节点,该电流继续流经该另一晶体管并流到该另一较低电压的电源轨。如果短路电流状况持续,则大量的功率会被短路电流消耗。
第二,分布式功率复用器砌块的耦合到这两个不同电源轨的晶体管不能够同时全部处于关断达扩展的时间段。如果所有的晶体管同时处于关断,则电路负载不再接收功率。结果,电路负载中存在由对负载的固有电容进行放电的负载电流引起的不期望的电压降。这种放电危及一旦全功率被恢复之际对计算任务的成功恢复,这是因为例如存储在电路负载中的数据可能会被丢失。第三,如果电路负载要在功率复用操作期间继续处理,则电路负载继续依赖于周期性时钟信号。将电路负载从两个电源轨均断开因此是不可取的,因为在不提供某个功率量的情况下时钟脉冲不能够被可靠地分布在电路负载周围。处置所有这三个互争的问题(特别在大的物理区域上)是有挑战性的。
为了至少部分地解决这些问题,具有第一和第二开关的多个功率复用器砌块被分布在电路负载周围。该多个功率复用器砌块被耦合在第一和第二电源轨以及电路负载的负载电源轨之间。如果在单个功率复用器砌块内被耦合到第一和第二电源轨中的不同电源轨的两个开关两者都被闭合,则形成可察觉的短路电流,这是因为短路传导路径有效地在该单个功率复用器砌块内。然而,如果在不同功率复用器砌块中耦合到第一和第二电源轨中的不同电源轨的两个开关两者都被闭合,则可在这些不同的功率复用器砌块之间形成相对不显著的短路电流。在两种情境中都产生短路电流状况。在前一情境中的相对较高电平的短路电流应当被避免。另一方面,对于后一情境,短路电流的电平相对较低并且可以是微不足道的,这是因为在不同功率复用器砌块中耦合到不同电源轨的两个闭合开关之间的短路传导路径经过负载电路系统、该负载电路系统的固有电容、以及功率分配网络。可能的短路电流因此被居间负载电路系统以及被功率分配网络的寄生效应过滤掉或减小。
在后一情形的情境下,仍然向负载电路系统提供功率的某种度量,并且第一和第二电源轨之间的微不足道的短路电流可以是可接受的,特别是在短路电流状况的历时受恰当控制的情况下。换言之,可以基于具有针对不同电源轨闭合的两个开关的两个功率复用器砌块之间的距离和居间电路系统、以及基于这两个开关在期间都被闭合的交叠时间来控制短路电流。由此,多个功率复用器砌块可以是可配置的以调节可以跨不同功率复用器砌块在第一和第二电源轨之间产生的短路电流状况的历时。例如,该历时的长度可以被调节,例如,从零开始并且可按量化的时间单位增加。量化的时间单位可以独立于周期性时钟信号并且基于该多个功率复用器砌块中的个体功率复用器砌块的电路器件的固有操作周期。
功率复用器砌块链中的每个个体功率复用器砌块处的功率复用操作的定时可以作为反馈控制机制的一部分来被独立地控制。多个功率复用器砌块以菊链方式被串联耦合。该系列的功率复用器砌块能够按完全顺序次序相对于第一电源轨执行功率复用操作的断开部分。该系列的功率复用器砌块进一步能够按完全顺序次序的逆序相对于第二电源轨执行功率复用操作的连接部分。如果断开和连接部分两者都按完全顺序次序执行,则不会产生短路电流状况。
调节电路系统被配置成:针对功率复用操作来管理该系列的多个功率复用器砌块。调节电路系统生成被路由到该多个功率复用器砌块中的个体功率复用器砌块的反馈调节信号。如果反馈调节信号关于特定的功率复用器砌块被断言,则使得该特定的功率复用器砌块能够不按次序地以及提早按反向顺序次序执行功率复用操作的连接部分。由于该特定功率复用器砌块提早连接第二电源轨,并且一个或多个后续功率复用器砌块仍然要将第一电源轨从负载电源轨解耦,因此在该特定的功率复用器砌块与诸后续功率复用器砌块之间产生短路电流状况,直至后续功率复用器砌块完成功率复用操作的断开部分。如上面讨论的,由于被负载电路系统及其固有电容以及被功率分配网络的寄生效应“过滤掉”,因此在短路电流状况期间形成的短路电流(如果有的话)具有可忽略的电流电平。在提早执行电源轨连接的特定功率复用器砌块与该系列中的最后功率复用器砌块之间的居间功率复用器砌块的数目至少部分地决定了短路电流状况的历时的长度。
以这些方式,在功率复用操作期间产生的短路电流状况的历时可以从长度为零开始并以量化的时间单位增加来调节。
图1描绘了示例集成电路部分100,该集成电路部分100包括多个功率复用器砌块或即power-mux块110-1到110-10。如所解说的,集成电路部分100包括三个电源轨:第一电源轨102(PR1)、第二电源轨104(PR2)以及负载电源轨106(PRL)。集成电路部分100还包括电路负载108、固有电容112以及头开关114,其中头开关114包括如所示的十个功率复用器砌块110-1到110-10。电路负载108可对应于集成电路的核或其他块。固有电容112表示由用于构造电路负载108的电路器件的架构或材料引起的电容性效应。例如,金属线和晶体管可具有或产生固有电容。尽管固有电容112在图1中被解说为单片块,但固有电容112实际上跨电路负载108的电路区域分布。
第一电源轨102和第二电源轨104由功率管理集成电路(PMIC)(未示出)保持在不同的电压。PMIC可以在与集成电路部分100相同的集成电路的内部或外部。PMIC被实现为电压源以通过电压转换或调节向电源轨提供处于指定电压电平的电压。一般而言,头开关被连接在用作源电压的电源轨与执行数字处理的负载之间。对于集成电路部分100,头开关113被连接在第一电源轨102与电路负载108之间以及第二电源轨104与电路负载108之间。可使用例如以n阱或n基板技术形成的p沟道或p型金属氧化物半导体(PMOS)器件(诸如通过使用多个p型场效应晶体管(PFET))来实现头开关114。头开关114可被实现为全局分布的头开关(GDHS)或被实现为块头开关(BHS)。
如本文使用的,术语“mux”是指复用器。头开关114包括多个功率复用器砌块110-1到110-10。具体而言,示出了功率复用器砌块110-1、110-2、110-3、110-4、110-5、110-6、110-7、110-8、110-9和110-10。然而,头开关114可包括不同数目的功率复用器砌块110。在如所示的特定布局中,多个功率复用器砌块110-1到110-10至少部分地设置在电路负载108周围,诸如沿电路负载108的一侧或两侧。然而,可实现替换的布局。尽管该多个功率复用器砌块110-1到110-10中的一些被示为毗邻于至少一个其他功率复用器砌块110,但两个或更多个功率复用器砌块110可以替换地被设置在间隔开的布置中。
尽管图1中未显式地解说,但第一电源轨102和第二电源轨104两者都被耦合到每个功率复用器砌块110。每个功率复用器砌块110被进一步耦合到负载电源轨106。负载电源轨106被耦合到电路负载108。对于集成电路部分100,第一电源轨102和第二电源轨104被配置成:使用该多个功率复用器砌块110-1到110-10,经由头开关114向负载电源轨106并且由此向电路负载108提供功率。在操作中,每个功率复用器砌块110被配置成:从使用第一电源轨102切换到使用第二电源轨104,反之亦然,以经由负载电源轨106向电路负载108提供功率。图2中示出了多个功率复用器砌块的连同功率复用器电路系统和调节电路系统的布置。
图2描绘了多个功率复用器砌块(其包括耦合到电源轨的内部开关)连同功率复用器电路系统210和调节电路系统208的示例链式布置200。显式地示出了图1中所描绘的十个功率复用器砌块中的三个功率复用器砌块110-8、110-9和110-10。图2还描绘了第一电源轨102、第二电源轨104、负载电源轨106、电路负载108以及固有电容112。图2示出了第一电压202(V1)、第二电压204(V2)、负载电压206(VL)、调节电路系统208、功率复用器电路系统210、以及功率复用操作控制信号216。每个功率复用器砌块110被描绘为包括第一开关212和第二开关214。第一电源轨102可以被保持在第一电压202,并且第二电源轨104可以被保持在第二电压204。例如,第一电源或功率调节器(未示出)可以维持第一电源轨102上的第一电压202,并且第二电源或功率调节器(未示出)可以维持第二电源轨104上的第二电压204。负载电源轨106可以被保持在负载电压206。例如,如果一个或多个功率复用器砌块将第一电源轨102连接到负载电源轨106,则负载电源轨106可处于第一电压202,并且如果一个或多个功率复用器砌块将第二电源轨104连接到负载电源轨106,则负载电源轨106可处于第二电压204。
该多个功率复用器砌块110-1到110-10可以被串联耦合。该系列中的终接功率复用器砌块(功率复用器砌块110-10)在本文中被称为“最后”功率复用器砌块。由此,功率复用器砌块110-9被称为“倒数第二”功率复用器砌块,并且功率复用器砌块110-8被称为“倒数第三”功率复用器砌块。现在参照图2中显式地示出的功率复用器砌块,功率复用器砌块110-8、110-9和110-10中的每一者被耦合到第一电源轨102和第二电源轨104两者。功率复用器砌块110-8、110-9和110-10中的每一者还被耦合到负载电源轨106。负载电源轨106被耦合到包括固有电容112的电路负载108。每个第一开关212耦合在第一电源轨102与负载电源轨106之间,并且每个第二开关214耦合在第二电源轨104与负载电源轨106之间。
尽管被描绘为分立的框,但功率复用器电路系统210或调节电路系统208可以跨该多个功率复用器砌块110-1到110-10分布。功率复用器电路系统210或调节电路系统208的一部分可被设置在每个功率复用器砌块110的内部。附加地或替换地,功率复用器电路系统210或调节电路系统208的一部分可被设置在该多个功率复用器砌块110-1到110-10的外部,诸如被设置在该多个功率复用器砌块110-1到110-10之间或之中以传播一个或多个控制信号。尽管被分开地描绘,但调节电路系统208可以与功率复用器电路系统210集成,包括作为功率复用器电路系统210的一部分。
在示例操作中,功率复用器电路系统210使功率复用器砌块110-1到110-10从将负载电源轨106耦合到第一电源轨102切换到将负载电源轨106耦合到第二电源轨104。该电源切换是通过从功率复用器砌块110-1(图2中未显式地示出)到最后功率复用器砌块110-10顺序地断开诸第一开关212、并且随后从最后功率复用器砌块110-10到功率复用器砌块110-1顺序地闭合诸第二开关214来执行的。如果诸开关被实现为晶体管,则断开的开关对应于关断的晶体管,并且闭合的开关对应于导通的晶体管。
通过在闭合诸第二开关214之前断开诸第一开关212,第一开关212和第二开关214不会被同时闭合,因此可以防止短路电流状况。以此示例方式,不准许短路电流在第一电源轨102与第二电源轨104之间流动。换言之,如果第一电压202大于第二电压204,则不准许短路电流从第一电源轨102流到第二电源轨104,或者如果第二电压204大于第一电压202,则不准许短路电流从第二电源轨104流到第一电源轨102。另外,通过顺序地闭合诸第二开关214,功率分阶段被施加于电路负载108,以使得可以至少减小沿负载电源轨106的不期望电压垂落的大小。
调节电路系统208可以在一种模式中被实现成选择性地使得能够防止如上所述的短路电流状况。然而,调节电路系统208可以进一步在另一种模式中被实现成使得能够产生短路电流状况达可选择或可确定的历时。换言之,调节电路系统208可以管理该多个功率复用器砌块110-1到110-10以实现对短路电流状况的历时的调节。调节电路系统208生成功率复用操作控制信号216并将这些信号分发给该多个功率复用器砌块110-1到110-10以管理功率复用操作。下面参照图3描述了在功率复用操作期间产生的短路电流状况的示例历时。
图3解说了由串联耦合的多个功率复用器砌块执行的功率复用操作300的示例次序。显式地示出了图1中所描绘的十个功率复用器砌块中的六个功率复用器砌块110-5、110-6、110-7、110-8、110-9和110-10。图3进一步描绘了功率复用操作300的断开部分308和连接部分310。功率复用操作300的不同示例次序由箭头302、箭头304和箭头306表示。还指示了短路电流状况的历时312。
为了表示一个或多个实施例的动作,箭头302、304和306指示总体功率复用操作300在个体功率复用器砌块处的示例进展。在功率复用器砌块的链式系列上方指示了功率复用操作300的断开部分308,并且在功率复用器砌块的链式系列下方指示了连接部分310。具体而言,在链式系列上方指示了将负载电源轨106从第一电源轨102断开,并且在链式系列下方指示了将负载电源轨106连接到第二电源轨104。
由实线形成的箭头302表示顺序次序,其中没有任何功率复用器砌块110被启用为在将会偏离完全顺序次序的时间闭合第二开关214,闭合第二开关214会将第二电源轨104连接到负载电源轨106。因此,每个第一开关212从左到右被断开,并且每个第二开关214从右到左被闭合。箭头302的这种完全顺序办法防止在沿链式系列的任何地方的第一开关212仍然闭合的情况下有任何第二开关214被闭合。结果,就防止了第一电源轨102与第二电源轨104之间的短路电流状况。例如,如果(例如,图2的)功率复用器电路系统210实现完全顺序的功率复用操作300,以使得当第一开关212保持闭合时不准许第二开关214被闭合,或反之,则功率复用器电路系统210防止在第一电源轨102与第二电源轨104之间形成短路电流状况。
然而,除非至电路负载108的时钟信号被门控,否则将电路负载108从第一电源轨102和第二电源轨104两者完全断开是不可行的。如果在功率复用操作300期间要可靠地继续进行处理,则将通过临时地准许(例如,不同功率复用器砌块的)至少一个第一开关212和至少一个第二开关214同时被闭合达某个时间段,来在功率复用操作300期间向电路负载108提供某个功率。为此,使得所选功率复用器砌块110能够不按顺序地执行功率复用操作300的连接部分310。
由虚线形成的箭头304和306表示在至少一个功率复用器砌块被启用为按非顺序次序闭合第二开关214的情况下的功率复用次序。更具体而言,具有较大短划线的箭头304表示用于断开该多个功率复用器砌块110-1到110-10的诸第一开关212的顺序次序以从左到右将第一电源轨102从负载电源轨106断开。箭头304在最后功率复用器砌块110-10周围的弯曲进一步表示如何在最后功率复用器砌块110-10的第一开关212被断开之后闭合最后功率复用器砌块110-10的第二开关214。该顺序次序可从右到左地从最后功率复用器砌块110-10逆序地继续,其中该多个功率复用器砌块110-10到110-1的诸第二开关214被闭合以将第二电源轨104连接到负载电源轨106。
然而,可选择一个或多个特定的功率复用器砌块以不按顺序次序地执行电源轨切换。箭头306表示在何处(例如,在哪个或哪些功率复用器砌块处)第二开关被启用为能够在逆向完全顺序次序之外的定时被闭合。所标识的时间交叠区域指示历时312,在该历时中不同功率复用器砌块的至少一个第二开关214和至少一个第一开关212被同时闭合。如所示,两个功率复用器砌块(倒数第二功率复用器砌块110-9和倒数第三功率复用器砌块110-8)被启用为能够不按完全顺序次序来执行功率复用操作300的连接部分310。由此,当功率复用器砌块110-9或110-10的第一开关212也被闭合之时,功率复用器砌块110-8的第二开关214可以被闭合。类似地,当功率复用器砌块110-10的第一开关212也被闭合之时,功率复用器砌块110-9的第二开关214可以被闭合。对于时间交叠区域的历时312,短路电流状况涉及基本上被负载电路系统、负载电路系统的固有电容以及功率分配网络的寄生效应过滤掉的潜在短路电流。
在示例实现中,图2的调节电路系统208提供用于调节该多个功率复用器砌块110-1到110-10要执行功率复用操作300的至少一部分的该至少一个次序的调节装置,其中该部分包括断开部分308或连接部分310。如通过以下讨论将显而易见的,可以替换地使得与所示出的两个功率复用器砌块不同数目的功率复用器砌块110能够不按次序地将第二电源轨连接到负载电源轨。此外,被如此启用的一个或数个功率复用器砌块110在断开部分308的方向上不需要紧邻在最后功率复用器砌块110-10之前。此外,如果多个功率复用器砌块110被启用为能够不按次序地将第二电源轨连接到负载电源轨,则被如此启用的那些功率复用器砌块110不需要彼此连贯。
图4描绘了多个功率复用器砌块110-1到110-4的示例链式布置400,其中每个功率复用器砌块包括两个晶体管和一延迟控制电路,这些晶体管和延迟控制电路可由调节电路系统208使用示例功率复用操作控制信号216来管理。图4包括处于第一电压202的第一电源轨102、处于第二电压204的第二电源轨104、以及处于负载电压206的负载电源轨106。图4进一步包括具有固有电容112的电路负载108和四个功率复用器砌块110-1到110-4。在图4中所示的示例实现中,四个功率复用器砌块110-1到110-4被用于描述使用初始功率复用器砌块110-1和终接或即最后功率复用器砌块110-4以及在链式布置400内部的两个功率复用器砌块的功率复用操作。链式布置400包括四个第一晶体管402、四个第二晶体管404以及一组延迟控制电路410-1到410-4。
如所解说的,每个相应的功率复用器砌块110包括第一晶体管402、第二晶体管404和延迟控制电路410。具体而言,初始功率复用器砌块110-1包括第一晶体管402、第二晶体管404和延迟控制电路410-1。倒数第三功率复用器砌块110-2包括第一晶体管402、第二晶体管404和延迟控制电路410-2。倒数第二功率复用器砌块110-3包括第一晶体管402、第二晶体管404和延迟控制电路410-3。最后功率复用器砌块110-4包括第一晶体管402、第二晶体管404和延迟控制电路410-4。图2的诸第一开关212可被实现为第一晶体管402,并且图2的诸第二开关214可被实现为第二晶体管404。图2的功率复用器电路系统210可包括这四个延迟控制电路410-1到410-4。
多个功率复用器砌块110-1到110-4被串联耦合或以链式布置来配置。每个相应的功率复用器砌块110包括相应的第一晶体管402和相应的第二晶体管404。图2的功率复用器电路系统210的至少一部分跨该多个功率复用器砌块110-1到110-4的链式布置分布为延迟控制电路410-1、延迟控制电路410-2、延迟控制电路410-3和延迟控制电路410-4。诸第一晶体管402关联于并耦合到第一电源轨102,而诸第二晶体管104关联于并耦合到第二电源轨104。
在一个或多个实施例中,每个第一晶体管402和每个第二晶体管404包括PFET晶体管,该PFET晶体管可包括被配置成针对负载电源轨106上电或断电以向电路负载108提供电压的晶体管。诸第一晶体管402或诸第二晶体管404的大小可根据指定的电流或功率电平来缩放。诸第一晶体管402被耦合在第一电源轨102与负载电源轨106之间。诸第二晶体管404被耦合在第二电源轨104与负载电源轨106之间。更具体而言,每个第一晶体管402可在该晶体管的源极和漏极端子处被耦合到第一电源轨102和负载电源轨106。每个第二晶体管404可在该晶体管的源极和漏极端子处被耦合到第二电源轨104和负载电源轨106。
对于每个功率复用器砌块110,图2的功率复用器电路系统210的一部分可被耦合在第一晶体管402的栅极端子与第二晶体管404的栅极端子之间。该组延迟控制电路410-1到410-4中的相应延迟控制电路410被耦合在相应第一晶体管402与相应第二晶体管404之间。具体而言,延迟控制电路410-1被耦合在功率复用器砌块110-1的第一晶体管402与第二晶体管404的各栅极端子之间。延迟控制电路410-2耦合在功率复用器砌块110-2的第一晶体管402与第二晶体管404的各栅极端子之间。延迟控制电路410-3耦合在功率复用器砌块110-3的第一晶体管402与第二晶体管404的各栅极端子之间。延迟控制电路410-4耦合在功率复用器砌块110-4的第一晶体管402与第二晶体管404的各栅极端子之间。
在示例操作中,图2的功率复用器电路系统210被配置成:从将第一电源轨102耦合到负载电源轨106切换到将第二电源轨104耦合到负载电源轨106。功率复用器电路系统210通过顺序地关断诸第一晶体管402并且随后至少部分地顺序地导通诸第二晶体管404,来将对用于负载电源轨106的功率的接入从第一电源轨102切换到第二电源轨104。例如,功率复用器电路系统210可被配置成:通过顺序地关断诸第一晶体管402并且随后至少部分地顺序地导通诸第二晶体管404,来将负载电源轨106从第一电源轨102断开并将负载电源轨106连接到第二电源轨104。
图2的功率复用器电路系统210可包括如跨链式布置400分布在该多个功率复用器砌块110-1到110-4中的个体功率复用器砌块处的延迟控制电路410-1、延迟控制电路410-2、延迟控制电路410-3和延迟控制电路410-4。功率复用器电路系统210可由调节电路系统208配置成按第一次序来顺序地关断诸第一晶体管402。如果要防止短路电流状况,则功率复用器电路系统210之后按第二次序来顺序地导通诸第二晶体管404,其中第二次序是第一次序的逆序。下面描述用于导通该多个功率复用器砌块110-1到110-4的诸第一晶体管402并且随后关断该多个功率复用器砌块110-1到110-4的诸第二晶体管404的顺序办法的示例。
在示例实现中,功率复用器电路系统210还被配置成:从将第二电源轨104耦合到负载电源轨106切换回到将第一电源轨102耦合到负载电源轨106。功率复用器电路系统210通过顺序地关断诸第二晶体管404并且随后至少部分地顺序地导通诸第一晶体管402,来将对用于负载电源轨106的功率的接入从第二电源轨104切换到第一电源轨102。例如,功率复用器电路系统210可被配置成:通过顺序地关断诸第二晶体管404并且随后至少部分地顺序地导通诸第一晶体管402,来将负载电源轨106从第二电源轨104断开并将负载电源轨106连接回到第一电源轨102。
尽管第一晶体管402和第二晶体管404在本文中被示出并描述为p型FET(PFET)晶体管,但可以替换地实现其他晶体管类型。例如,可使用n型FET(NFET)。如果例如采用脚开关机构而不是如图1和4中所示的头开关机构来向集成电路芯片上的负载提供功率,则利用NFET晶体管。PFET可使用以n阱或n基板技术形成的p沟道器件来实现。另一方面,NFET可使用以p阱或p基板技术形成的n沟道器件来实现。替换地,可使用双极结型晶体管(BJT)。
如图4中所示,延迟控制电路410-1、410-2、410-3和410-4被表示为功率复用器砌块110-1、110-2、110-3和110-4中的相应功率复用器砌块的一部分。然而,图2的功率复用器电路系统210的至少一部分可以替换地或附加地位于与功率复用器砌块110分开之处。例如,调节电路系统208的各部分可被设置在功率复用器砌块的外部,如下所述。
在一个或多个实施例中,调节电路系统208产生功率复用操作控制信号216以针对功率复用操作来管理该多个功率复用器砌块110-1到110-4。功率复用操作控制信号216的示例包括电源轨选择信号406(PRSS)和反馈控制信号408(FCS)。延迟信号412可由功率复用器电路系统210的某个其他部分(诸如延迟控制电路410-4)生成。在功率复用操作期间,该多个功率复用器砌块110-1到110-4经历数个不同状态。这些状态对应于当功率复用器电路系统210从使用多个第一晶体管402以第一电源轨102向负载电源轨106提供功率切换到使用多个第二晶体管404以第二电源轨104向负载电源轨106提供功率时的不同时间。
在第一示例操作稳态状况中,负载电源轨106由第一电源轨102供电。该多个功率复用器砌块110-1到110-4的诸第一晶体管402处于导通(ON)操作状态。因此,准许电流从第一电源轨102经过诸第一晶体管402流到负载电源轨106。负载电源轨106的负载电压206被确立为等于第一电源轨102的第一电压202。该多个功率复用器砌块110-1到110-4的诸第二晶体管404处于关断(OFF)操作状态。
在第一示例过渡状态中,诸第一晶体管402跨该多个功率复用器砌块110-1到110-4被顺序地关断。更具体而言,初始功率复用器砌块110-1的第一晶体管402首先被关断。接着,倒数第三功率复用器砌块110-2的第一晶体管402被关断,并且随后倒数第二功率复用器砌块110-3的第一晶体管402被关断。最终,最后功率复用器砌块110-4的第一晶体管402被关断。
电源轨选择信号406(PRSS)可以在两个或更多个不同的电源轨之间或之中进行选择。在该示例中,电源轨选择信号406(其可包括一个或多个比特)在第一电源轨102与第二电源轨104之间进行选择。初始功率复用器砌块110-1接收电源轨选择信号406以发起功率复用操作。电源轨选择信号406顺序地传播到更多的功率复用器砌块。更具体而言,电源轨选择信号406传播到功率复用器砌块110-2,随后传播到功率复用器砌块110-3,并且最终传播到功率复用器砌块110-4。在每个相应的功率复用器砌块110处,电源轨选择信号406作为第一过渡状态的一部分使功率复用器砌块110关断第一晶体管402。
在第二示例过渡状态中,该多个功率复用器砌块110-1到110-4的诸第一晶体管402处于关断操作状态。因此,阻止电流从第一电源轨102经过诸第一晶体管402流到负载电源轨106。该多个功率复用器砌块110-1到110-4的诸第二晶体管404也处于关断操作状态。因此,阻止电流从第二电源轨104经过诸第二晶体管404流到负载电源轨106。不产生短路电流状况,这防止由于短路电流引起的快速功率消耗。负载电源轨106的负载电压206处于不确定的状态,但是负载电压206朝向接地电平减小和下降。在第二过渡状态期间,电路负载108的处理或存储器保留可行性可以由固有电容112维持,但是仅维持有限的时间段,取决于电路负载108,该有限的时间段在某些情况下可能是不足的。
在第二过渡状态期间,延迟信号412传播经过最后功率复用器砌块110-4的延迟控制电路410-4。延迟信号412花费某个时间量(诸如40-60微微秒)来传播经过延迟控制电路410-4,以使得在功率复用器砌块110-4的第一晶体管402被关断的时间与功率复用器砌块110-4的第二晶体管404被导通的时间之间存在延迟。实际上,延迟控制电路410-4可被配置成:如果第一晶体管402仍然导通,则防止第二晶体管404被导通。本文参照图12-16描述了延迟控制电路410的示例。
在第三示例过渡状态中,诸第二晶体管404跨从110-4到110-1的该多个功率复用器砌块顺序地被导通,以使得与诸第一晶体管402跨该系列多个功率复用器砌块110-1到110-4的关断次序相比,诸第二晶体管404的导通次序是相反的。在延迟信号412传播经过延迟控制电路410-4之后,最后功率复用器砌块110-4的第二晶体管404被导通。接着倒数第二功率复用器砌块110-3的第二晶体管404被导通,并且随后倒数第三功率复用器砌块110-2的第二晶体管404被导通。最终,初始功率复用器砌块110-1的第二晶体管404被导通。该多个功率复用器砌块110-1到110-4的诸第二晶体管404可分阶段被导通,以管理至电路负载108的电流涌入并防止或者至少减小第二电源轨104的第二电压204的电压垂落。
反馈控制信号408(FCS)可以使得或致使连贯功率复用器砌块110的晶体管被导通。在图4中,在前一连贯功率复用器砌块110的第二晶体管404被导通之后,反馈控制信号408(其可包括一个或多个比)的被转发到后一功率复用器砌块110。在延迟信号412传播经过最后功率复用器砌块110-4的延迟控制电路410-4之后,功率复用器砌块110-4的第二晶体管404被导通。响应于最后功率复用器砌块110-4的第二晶体管404被导通,将反馈控制信号408提供给倒数第二功率复用器砌块110-3以继续功率复用操作。
响应于接收到反馈控制信道408的被断言或逻辑高版本,延迟控制电路410-3导通功率复用器砌块110-3的第二晶体管404。反馈控制信号408按串行次序被传播到更多的连贯功率复用器砌块以使得能导通更多的第二晶体管404。反馈控制信号408从倒数第二功率复用器砌块110-3传播到倒数第三功率复用器砌块110-2,并且随后从功率复用器砌块110-2传播到功率复用器砌块110-1。
在示例第二操作稳态状况中,负载电源轨106由第二电源轨104供电。该多个功率复用器砌块110-1到110-4的诸第一晶体管402处于关断操作状态。然而,该多个功率复用器砌块110-1到110-4的诸第二晶体管404处于导通操作状态。因此,准许电流从第二电源轨104经过诸第二晶体管404流到负载电源轨106。负载电源轨106的负载电压206被确立为等于第二电源轨104的第二电压204。
图4的该多个功率复用器砌块110-1到110-4解说了2对1功率复用的示例。然而,本文所描述的功率复用器控制技术可以应用于各种场景中,作为示例而非限定,这些场景包括具有3对1功率复用器砌块、具有4对1功率复用器砌块、以及一般地具有n对1功率复用器砌块。例如,尽管图4中未示出,但集成电路可进一步包括用于与3对1功率复用器砌块联用的第三电源轨。在三个电源轨的情况下,该多个功率复用器砌块中的每个功率复用器砌块被实现成在将负载电源轨耦合到第一电源轨或第二电源轨与将负载电源轨耦合到第三电源轨之间切换。另外,不存在关于耦合到该多个功率复用器砌块的不同电源轨之间的电压关系的约束。
上面参照图4所描述的各实现专注于针对断开部分和连接部分两者都以完全顺序方式实现的功率复用操作。对于至少连接部分是不按顺序次序来实现的各实现,调节电路系统208修改功率复用操作控制信号216。例如,调节电路系统208可以至少针对要不按顺序次序来执行功率复用操作的连接部分的相应个体部分的那些一个或多个相应功率复用器砌块110来调节反馈控制信号408。
在示例实现中,调节电路系统208被配置成:使在特定的功率复用器砌块(例如,倒数第三功率复用器砌块110-2)处将第二电源轨104连接到负载电源轨106的发生的定时提前,以在最后功率复用器砌块110-4处将第二电源轨104连接到负载电源轨106发生之前发生。附加地或替换地,调节电路系统208被配置成:使在特定的功率复用器砌块(例如,倒数第三功率复用器砌块110-2)处将第二电源轨104连接到负载电源轨106的发生的定时提前,以在最后功率复用器砌块110-4处将第一电源轨102从负载电源轨106断开发生之前发生。以此方式,第一电源轨102和第二电源轨104被同时耦合到负载电源轨106,但是经由位于不同功率复用器砌块中的开关来耦合。以下参照图5和6描述用于使个体功率复用器砌块的连接发生的定时提前的示例办法。
图5描绘了一系列功率复用器砌块,包括示例反馈调节信号504(FAS)的功率复用操作控制信号传播经过该系列功率复用器砌块。显式地示出了图1中所描绘的十个功率复用器砌块中的三个功率复用器砌块110-8、110-9和110-10。图5还示出了处于第一电压202的第一电源轨102、处于第二电压204的第二电源轨104、以及调节电路系统208。图5进一步包括电源轨选择信号406(PRSS)、反馈控制信号408(FCS)和预设信号502(PS)、以及反馈调节信号504。
在一个或多个实施例中,调节电路系统208跨按链式布置耦合的该系列功率复用器砌块按串行次序传播电源轨选择信号406,包括从倒数第三功率复用器砌块110-8传播到倒数第二功率复用器砌块110-9并从倒数第二功率复用器砌块110-9传播到最后功率复用器砌块110-10。电源轨选择信号406通过断开图2的开关212使每个功率复用器砌块110将第一电源轨102从图4的负载电源轨106断开。以此示例方式,电源轨选择信号406和相关的传播或控制序列硬件提供了用于控制沿该多个功率复用器砌块110-1到110-10被耦合的系列按顺序次序将负载电源轨106从第一电源轨102解耦的装置。在每个个体功率复用器砌块110处进行图3的功率复用操作300的断开部分308之后,如果反馈控制信号408处于正确状态,则连接部分310可以开始。使给定的功率复用器砌块110延迟将第二电源轨104连接到负载电源轨106,直至传入的反馈控制信号408被断言或被设置为逻辑高。
向最后功率复用器砌块110-10提供被设置为逻辑高值(诸如通过绑定到电源)的预设信号502。最后功率复用器砌块110-10因此可以响应于接收到电源轨选择信号406而从将第一电源轨102耦合到负载电源轨106切换到将第二电源轨104耦合到负载电源轨106。在最后功率复用器砌块110-10的(图2的)第二开关214被闭合之后,功率复用器砌块110-10通过将传出的反馈控制信号408驱动为逻辑高来断言该传出的反馈控制信号408。响应于被断言的反馈控制信号408,倒数第二功率复用器砌块110-9被启用为闭合功率复用器砌块110-9的第二开关214。调节电路系统208按从倒数第二功率复用器砌块110-9到初始功率复用器砌块110-1的完全顺序次序,继续以此方式从右到左传播反馈控制信号408。然而,调节电路系统208可以提供信号以选择性地使得该多个功率复用器砌块110-1到110-10中的某砌块能够不按串行次序将第二电源轨104耦合到负载电源轨106。以此示例方式,反馈控制信号408和影响反馈控制信号408的值的相关传播或控制顺序硬件提供了用于控制按可选择次序将负载电源轨106耦合到第二电源轨104的装置。
在示例实现中,调节电路系统208生成反馈调节信号504并将反馈调节信号504传播到一个或多个功率复用器砌块110。反馈调节信号504可以控制反馈控制信号408以便被断言并且由此向后续功率复用器砌块110提供逻辑高值。如果反馈控制信号408在特定的功率复用器砌块110的输入处被断言,并且该特定的功率复用器砌块110的第一开关212被断开,则该特定的功率复用器砌块110被启用为闭合其第二开关214。
图6解说了用于响应于反馈调节信号504(FAS)来实现调节操作606的示例办法600。显式地示出了图1中所描绘的十个功率复用器砌块中的两个功率复用器砌块110-9和110-10。图6还示出了延迟器件602、电源轨选择信号406(PRSS)、反馈控制信号408(FCS)和预设信号502(PS)、以及反馈调节信号504。办法600包括利用复用器604的调节操作606。在示例实现中,操作606提供了用于选择该多个功率复用器砌块110-1到110-10中的特定功率复用器砌块110来不按顺序次序进行切换的装置。
倒数第二功率复用器砌块110-9和最后功率复用器砌块110-10被示出为具有多个输入和输出。每个功率复用器砌块110一般包括关于电源轨选择信号406的输入(PRSS_In)和输出(PRSS_Out)。然而,至少一个功率复用器砌块110(诸如最后功率复用器砌块110-10)可以省略至少电源轨选择信号输出(PRSS_Out)。每个功率复用器砌块110进一步一般包括关于反馈控制信号408的输入(FCS_In)和输出(FCS_Out)。然而,至少一个功率复用器砌块110(诸如图1和4的初始功率复用器砌块110-1)可省略至少反馈控制信号输出(FCS_Out)。此外,至少一个功率复用器砌块110(诸如最后功率复用器砌块110-10)可通过依赖于最后功率复用器砌块110-10的内部延迟控制电路410(未显式地示出)以使得功率复用操作的连接部分能够独立于反馈控制信号地行进来省略至少反馈控制信号输入(FCS_In)。
给定功率复用器砌块110在其电源轨选择信号输入(PRSS_In)处从在前功率复用器砌块接收电源轨选择信号406。在给定功率复用器砌块110的第一开关212被断开之后,该给定功率复用器砌块110经由该给定功率复用器砌块110的电源轨选择信号输出(PRSS_Out)将电源轨选择信号406转发到该系列中的下一功率复用器砌块。至少一个延迟器件602可以位于连贯的功率复用器砌块110之间以延迟电源轨选择信号406的传播。如所示,电源轨选择信号406可在倒数第二功率复用器砌块110-9的电源轨选择信号输出(PRSS_Out)与连贯且最后的功率复用器砌块110-10的电源轨选择信号输入(PRSS_In)之间传播期间被延迟。
给定功率复用器砌块110在其反馈控制信号输入(FCS_In)处接收反馈控制信号408。在反馈控制信号408被断言的情况下,如果该给定功率复用器砌块110的第一开关212已经断开,则该给定功率复用器砌块110的第二开关214被闭合。对于最后功率复用器砌块110-10,反馈控制信号输入(FCS_In)可以恒定地被断言,诸如通过向其提供处于逻辑高状态的预设信号502。
如果给定功率复用器砌块110的第一开关212仍然闭合或者如果其第二开关214还未闭合,则该给定功率复用器砌块110的反馈控制信号输出(FCS_Out)未被断言,例如,被设置为逻辑低值。在给定功率复用器砌块110-10的第一开关212被断开并且第二开关214被闭合之后,则该给定功率复用器砌块110-10的反馈控制信号输出(FCS_Out)被改变成逻辑高。如果一个功率复用器砌块的每个反馈控制信号输出(FCS_Out)被直接连接到另一后续功率复用器砌块的每个反馈控制信号输入(FCS_In),则结果所得到的功率复用操作(包括其连接部分)可以展开为完全顺序的。
另一方面,由反馈调节信号504来实现不按顺序排序。复用器604接收两个输入:从前一功率复用器砌块输出的反馈控制信号408以及绑定到逻辑高值的预设信号502。复用器604产生输出:用于后续功率复用器砌块110的输入的反馈控制信号408。复用器604的输入选择由反馈调节信号504来控制,该反馈调节信号504耦合到复用器604的控制输入。在示例实现中,复用器604提供了用于将被设置为逻辑高值的预设信号502而不是由在前功率复用器砌块(例如,最后功率复用器砌块110-10)产生的输出反馈控制信号408转发到特定功率复用器砌块(例如,倒数第二功率复用器砌块110-9)以选择该特定功率复用器砌块来不按顺序次序地进行电源轨复用的装置。
更具体而言,反馈调节信号504使用复用器604在由前一功率复用器砌块110-10的反馈控制信号输出(FCS_Out)提供的信号与逻辑高预设信号502之间进行选择。反馈调节信号504用于选择将一个信号或另一信号耦合到后续功率复用器砌块110-9的反馈控制信号输入(FCS_In)。如果反馈调节信号504选择逻辑高预设信号502,则使得后续功率复用器砌块110-9能够在不按完全顺序次序的定时处闭合其第二开关214。按非顺序次序发生的连接切换的示例在图3中在箭头306处解说。使用反馈调节信号504,调节电路系统208可以动态地、选择性地并且独立地控制功率复用器砌块的链式系列中的多个功率复用器砌块中的一个或多个个体砌块的个体功率复用操作的发生定时。
在某些实施例中,(例如,图5的)调节电路系统208可以被实现成:以静态方式或以动态方式调节该多个功率复用器砌块110-1到110-10执行功率复用操作300的至少一部分的次序。可以不按由该多个功率复用器砌块110-1到110-10的链式布置的串联耦合决定的次序来调节操作次序。以示例动态方式,调节电路系统208可以为反馈调节信号504提供不同的值,以选择复用器604的输入以转发到下一后续功率复用器砌块的反馈控制信号输入。以示例静态方式,调节电路系统208可以作为反馈控制信号传播的一部分来提供具有固定值的信号,诸如通过绑定到具有逻辑高值或逻辑低值的预设信号。特定功率复用器砌块110的反馈调节信号504例如可以被绑定到预设值。反馈调节信号504的恒定值可以确保预设信号502或从在前功率复用器砌块110输出的反馈控制信号408中期望的一者是被转发到后续功率复用器砌块110的反馈控制信号输入的信号。替换地,耦合到特定功率复用器砌块110的反馈控制信号输入的反馈控制信号408可以被直接绑定到具有恒定逻辑高或低值的预设信号,从而绕过或避免复用器604。以动态方式或静态方式,调节该多个功率复用器砌块110-1到110-10执行功率复用操作300的至少部分的次序可以确立短路电流状况的历时,如下面参照图7-10所描述的。
图7-10解说了用于要由多个功率复用器砌块110执行功率复用操作的不同示例次序。示出了十个功率复用器砌块110-1到110-10的链式系列,包括初始功率复用器砌块110-1和在链式系列的终接端的最后功率复用器砌块110-10。图5的调节电路系统208按从初始功率复用器砌块110-1到最后功率复用器砌块110-10的串行次序从左到右传播电源轨选择信号406。调节电路系统208从最后功率复用器砌块110-10到初始功率复用器砌块110-1从右到左地传播反馈控制信号408。可以通过控制反馈控制信号408的值使相应的功率复用器砌块110不按次序地闭合相应的第二开关214。
调节电路系统208利用反馈调节信号504来控制被输入到后续功率复用器砌块的反馈控制信号408。如果处于逻辑低值(如由“0”表示的)的反馈调节信号504经由图6的复用器604被施加于反馈控制信号408,则后一功率复用器砌块110等待直至在前功率复用器砌块110执行连接部分才执行功率复用操作的连接部分。另一方面,如果逻辑高(如由“1”表示的)由反馈调节信号504施加,则使得后续功率复用器砌块110能够执行功率复用操作的连接部分而无需等待在前功率复用器砌块110。
图7-10解说了至少一个断开次序和至少一个连接次序。每幅图包括箭头702,该箭头702指示用于作为图3的功率复用操作300的断开部分308的一部分来断开诸第一开关212的断开次序。每幅图还包括至少一个箭头704,该箭头704指示用于作为功率复用操作300的连接部分310的一部分来闭合诸第二开关214的连接次序。箭头704对应于功率复用操作300的反馈方向。每幅图进一步包括至少一个箭头706,该箭头706指示个体功率复用器砌块110内的个体功率复用操作,该功率复用操作类似于如由图4的延迟信号412所指示地那样发生的操作。对于箭头706,特定功率复用器砌块110被启用为闭合第二开关214并将负载电源轨106耦合到第二电源轨104,而不管相对于如所示的从右到左行进的反馈或连接方向的在前功率复用器砌块(如果有的话)的第二开关214的状态如何。图7-10还指示针对两个或更多个功率复用器砌块之间的短路电流状况的历时312。
图7-10还用于解说在集成电路上的不同功率复用器砌块之间存在物理距离。该物理距离由于将诸功率复用器砌块分布在集成电路周围以容适分布在集成电路的某个区域上的电路负载而引起。电路负载的固有电容过滤掉或推迟实际短路电流的形成,因为任何短路电流将流过多个功率复用器砌块之间或之中所跨越的物理距离连同与该物理距离相关联的固有电容。
图7解说了用于要由多个功率复用器砌块110-1到110-10执行的功率复用操作的示例次序700,其中不产生短路电流状况。反馈调节信号504的每个实例跨该系列功率复用器砌块具有逻辑低值,因此复用器604的每个实例选择来自先前功率复用器砌块的传出反馈控制信号408来转发作为后续功率复用器砌块的传入反馈控制信号408。结果,功率复用操作的断开部分和连接部分两者都被顺序地执行。
如由箭头702指示的,每个第一开关被顺序地断开;因此,箭头702表示沿断开方向的顺序断开次序。对于次序700,顺序断开如下执行:110-1、110-2、110-3、110-4、110-5、110-6、110-7、110-8、110-9至110-10。如由单个箭头704指示的,每个第二开关被顺序地闭合;因此,单个箭头704表示沿连接或反馈方向的顺序连接次序。对于次序700,顺序连接如下执行:110-10、110-9、110-8、110-7、110-6、110-5、110-4、110-3、110-2至110-1。即使在不同的功率复用器砌块中,也不存在用于两个电源的开关被同时闭合的交叠区域。因此针对短路电流状况存在零的历时312。
图8解说了用于要由多个功率复用器砌块110-1到110-10执行的功率复用操作的示例次序800,其中针对历时312产生短路电流状况。反馈调节信号504的每个实例跨功率复用器砌块的系列具有逻辑低值,被施加于倒数第二功率复用器砌块110-9的反馈调节信号504的实例除外。相应地,使得倒数第二功率复用器砌块110-9能够在其第一开关212被断开之后闭合其第二开关214,而不管从在前(并且在该示例中,最后)功率复用器砌块110-10输出的反馈控制信号408的状态如何。
结果,尽管断开部分是顺序地执行的,但连接部分不是完全顺序地执行的。对于次序800,顺序断开像图7的次序700一样如下执行:110-1、110-2、110-3、110-4、110-5、110-6、110-7、110-8、110-9至110-10。对于次序800,至少倒数第二功率复用器砌块110-9处的连接部分是不按顺序次序执行的。如由存在两个箭头704所指示的,一个功率复用器砌块110不按串行次序将第二电源轨104耦合到负载电源轨106。对于次序800,非顺序连接可以如下执行:110-9、110-10、110-8、110-7、110-6、110-5、110-4、110-3、110-2至110-1。替换地,对于次序800,非顺序连接可以如下执行:110-9、110-8、110-10、110-7、110-6、110-5、110-4、110-3、110-2至110-1。是功率复用器砌块110-8还是功率复用器砌块110-10在非顺序连接次序中第二个闭合相应的第二开关214取决于最后功率复用器砌块110-10的延迟控制电路410(未显式地示出)的延迟时间,这也由图4的延迟信号412表示。多个箭头704因此表示关于功率复用器砌块的整个链式系列的非顺序连接次序。针对交叠区域指示了短路电流状况的历时312,其中不同功率复用器砌块的(例如,最后功率复用器砌块110-10的)至少一个第一开关212和(例如,倒数第二功率复用器砌块110-9的)至少一个第二开关214两者针对该交叠区域的部分都闭合。
图9解说了用于要由多个功率复用器砌块110-1到110-10执行的功率复用操作的另一示例次序900,其中针对另一较长历时312产生短路电流状况。反馈调节信号504的每个实例跨该系列功率复用器砌块具有逻辑低值,被施加于倒数第二功率复用器砌块110-9和倒数第三功率复用器砌块110-8的反馈调节信号504的实例除外。相应地,使得倒数第二功率复用器砌块110-9能够在其第一开关212被断开之后闭合其第二开关214,而不管从前一且最后功率复用器砌块110-10输出的反馈控制信号408的状态如何。类似地,使得倒数第三功率复用器砌块110-8能够在其第一开关212被断开之后闭合其第二开关214,而不管从在前且倒数第二的功率复用器砌块110-9输出的反馈控制信号408的状态如何。
结果,尽管断开部分是顺序地执行的,但连接部分不是完全顺序地执行的。具体而言,至少在倒数第二功率复用器砌块110-9处和倒数第三功率复用器砌块110-8处的连接部分是不按顺序次序来执行的,如由箭头706所指示的。对于次序900,非顺序连接开始于功率复用器砌块110-8。取决于传播延迟和给定的实现,要闭合相应的第二开关214的下一功率复用器砌块可以是功率复用器砌块110-7或功率复用器砌块110-9。如由存在三个箭头704所指示的,两个功率复用器砌块不按串行次序将第二电源轨104耦合到负载电源轨106。多个箭头704因此表示关于功率复用器砌块的整个链式系列的非顺序连接次序。针对交叠区域指示了短路电流状况的历时312,其中(例如,倒数第二功率复用器砌块110-9和最后功率复用器砌块110-10的)至少两个第一开关212和(例如,倒数第三功率复用器砌块110-8和倒数第二功率复用器砌块110-9的)至少两个第二开关214针对该交叠区域的部分都闭合。
以这些方式,调节电路系统208可以选择性地使得该系列功率复用器砌块110-1到110-10中的一个或多个特定功率复用器砌块能够以功率复用操作的至少连接部分来行进。结果,调节电路系统208可以调节该多个功率复用器砌块110-1到110-10执行功率复用操作的至少一部分的至少一个次序。在示例实现中,调节电路系统208进一步提供了用于确立在功率复用操作300期间跨不同功率复用器砌块在第一电源轨102与第二电源轨104之间存在短路电流状况的历时312的装置。
调节电路系统208可以进一步调节短路电流状况的历时312的长度。该长度例如可基于在该多个功率复用器砌块的串行次序中的最后的一个功率复用器砌块与第一个被启用为不按该至少一个顺序次序将负载电源轨耦合到第二电源轨的另一功率复用器砌块之间的居间功率复用器砌块的数目来控制。相应地,对于图8,倒数第二功率复用器砌块110-9第一个被启用,并且因此在倒数第二功率复用器砌块110-9与最后功率复用器砌块110-10之间存在零个居间功率复用器砌块。对于图9,倒数第三功率复用器砌块110-8第一个被启用,并且倒数第三功率复用器砌块110-8与最后功率复用器砌块110-10之间存在一个居间功率复用器砌块。图9的历时312因此比图8的历时312更长。
图10和11示出了附加的或替换的实现,包括在功率复用操作期间不同功率复用器砌块之间的物理距离如何能够影响短路电流的形成,而同时帮助向电路负载的不同区域提供功率。图10解说了功率复用器砌块的链式系列中的个体功率复用器砌块110如何能够被独立地启用以便不按顺序次序执行功率复用操作的至少一部分。图11解说了功率复用器砌块的多个链式系列如何能够联合地被控制以跨不同的链式系列确立期望历时的短路电流状况。
图10解说了用于选择性地使个体功率复用器砌块不按顺序次序执行功率复用操作的至少一部分的示例办法1000。与上面参照图7-9所描述的示例办法形成对比,功率复用器砌块110被启用为用于不按次序的功率复用,但是倒数第二功率复用器砌块110-9未被选择。任何一个或多个特定的功率复用器砌块110可以被个体地启用。在示例实现中,调节电路系统208进一步提供了用于使得该多个功率复用器砌块110-1到110-10中的特定功率复用器砌块110能够不按该至少一个次序执行功率复用操作300的至少一部分的装置。利用办法1000,关联于并施加于倒数第四功率复用器砌块110-7的反馈调节信号504的实例被调节电路系统208断言。相应地,倒数第四功率复用器砌块110-7被选择并启用为不按串行次序地将第二电源轨104耦合到负载电源轨106。然而,倒数第三功率复用器砌块110-8和倒数第二功率复用器砌块110-9未被如此使能。
结果,尽管断开部分是顺序地执行的,但连接部分不是完全顺序地执行的。对于图10的次序,顺序断开像上述次序一样执行如下:110-1、110-2、110-3、110-4、110-5、110-6、110-7、110-8、110-9至110-10。另一方面,至少在倒数第四功率复用器砌块110-7处的连接是不按顺序次序来执行的。具体而言,非顺序连接开始于功率复用器砌块110-7。要闭合相应的第二开关214的下一功率复用器砌块取决于给定实现的传播延迟或内部电路系统延迟。对于一个示例次序,非顺序连接可如下发生:110-7、110-6、110-5、110-10、110-4、110-9、110-3、110-8、110-2至110-1。然而,最后功率复用器砌块110-10可以将电源轨连接到负载电源轨,并且由此早于或晚于功率复用器砌块110-5后来开始由图10的右侧的箭头704表示的连接。
如由存在两个箭头704所指示的,一个功率复用器砌块不按串行次序将第二电源轨104耦合到负载电源轨106。多个箭头704因此表示关于功率复用器砌块的整个链式系列的非顺序连接次序。针对交叠区域指示了短路电流状况的历时312,其中多个第一开关212和至少一个第二开关214针对该交叠区域的部分被闭合。相应地,对于图10,倒数第四功率复用器砌块110-7第一个被启用,并且因此在倒数第四功率复用器砌块110-7与最后功率复用器砌块110-10之间存在两个居间功率复用器砌块,这至少部分地决定了历时312的长度。
历时312的示例围绕不同功率复用器砌块之间的分隔距离来讨论。在功率复用器砌块110-7与功率复用器砌块110-8之间,存在一个功率复用器砌块的间隔距离。然而,还存在由于电源轨选择信号406在这两个砌块之间传播的延迟(因为功率复用器砌块110-8的第一开关后续被断开)引起的附加交叠时间。在功率复用器砌块110-7与功率复用器砌块110-9之间,存在两个功率复用器砌块的分隔距离,但是电源轨选择信号406的传播的交叠时间达三个功率复用器砌块。在功率复用器砌块110-7与功率复用器砌块110-10之间,存在三个功率复用器砌块的分隔距离,但是针对电源轨选择信号406的传播的交叠时间达四个功率复用器砌块。由于产生短路电流状况的功率复用器砌块之间的物理距离,因此负载电路系统及其固有电容过滤掉潜在的短路电流。如果固有电容足够大,则在短路电流状况期间在两个不同电源轨之间可能没有实际的或者至少没有随之而起的短路电流。
在图10中,一个功率复用器砌块(具体而言,功率复用器砌块110-7)被配置成不按顺序次序闭合第二开关。然而,替换地,两个或更多个功率复用器砌块可以被如此配置。例如,可向功率复用器砌块110-2和功率复用器砌块110-8馈送相关联的反馈调节信号504中的相应反馈调节信号的逻辑高值。在该示例中,不按次序进行切换的这两个功率复用器砌块之间存在物理距离。该物理距离降低了任何短路电流的电平并在功率复用操作期间紧接地向电路负载的不同部分提供功率。使得能够不按顺序次序进行切换还可以减少给定功率复用器砌块的两个开关都断开、并且因此不向该给定功率复用器砌块附近的底层负载电路系统提供功率的绝对时间量。例如,在完全顺序闭合-断开场景中,功率复用器砌块110-1具有20个延迟阶段来行进通过整个菊链式布置(例如,10个前向阶段和10个反向阶段)。但是如果经由相关联的反馈调节信号504向功率复用器砌块110-2馈送逻辑1,则功率复用器砌块110-1仅具有四个延迟阶段。
图11描绘了功率复用器砌块的多个链式系列由调节电路系统管理的示例机构1100。如所示,机构1100包括调节电路系统208、功率复用操作控制信号216、以及多个链式系列1102-1到1102-3。具体而言,示出了三个链式系列:第一链式系列1102-1、第二链式系列1102-2、以及第三链式系列1102-3。每个链式系列1102包括被串联地菊链在一起的多个功率复用器砌块(其在图11中未分开示出)。链式系列1102的示例包括在图2-10中所解说的那些链式系列。第一、第二和第三链式系列1102-1、1102-2和1102-3分别包括“x”、“y”和“z”数量的功率复用器砌块,其中,“x”、“y”和“z”可以是彼此不同或相同的整数。
调节电路系统208可以生成功率复用操作控制信号216,以联合地控制功率复用器砌块的该多个链式系列1102-1到1102-3。使用功率复用操作控制信号216,调节电路系统208可以配置该多个链式系列1102-1到1102-3中的不同链式系列之间或之中的不同短路电流状况。短路电流状况的产生可以基于数个不同因素中的任何一个或多个因素来调节。各因素包括例如功率复用器砌块数量“x”、“y”和“z”是否相同。例如,如果一个链式系列1102比另一个链式系列长,则会产生短路电流而无需提供不同的或不同定时的控制信号。另一因素涉及控制信号的定时。例如,控制信号可以在时间上被有意地偏斜,诸如通过使其中一个链式系列的电源轨选择信号406的抵达延迟。又一因素基于配置反馈调节信号504。相对于不同链式系列1102中的相应最后功率复用器砌块不同地放置的功率复用器砌块110可以被选择用于不按次序的电源轨切换。此外,为了达成期望的历时312,组合逻辑可被设置在反馈调节信号504与不同的链式系列之间以用于同步目的。
在具有两个链式系列的示例中,第一链式系列1102-1的功率复用器砌块包括多个第一功率复用器砌块,而第二链式系列1102-1的功率复用器砌块包括多个第二功率复用器砌块。该第一和第二链式系列1102-1和1102-2中的功率复用器砌块联合地执行功率复用操作。调节电路系统208被实现成:通过协调第一链式系列1102-1的功率复用器砌块和第二链式系列1102-2的功率复用器砌块的操作,来调节在第一电源轨102与第二电源轨104之间产生的短路电流状况的历时312。
图12-16示出了包括延迟控制电路的示例功率复用器砌块110。图12解说了用于功率复用器砌块110的电路器件及其互连。图12中显式地指示了示例延迟控制电路410。图13示出了功率复用器砌块110的第一操作稳态状况,其中第一晶体管402导通并且第二晶体管404关断。图14示出了功率复用器砌块110的示例过渡状态以解说从图13的第一操作稳态状况转变到图15的第二操作稳态状况。图15示出了功率复用器砌块110的第二操作稳态状况,其中第一晶体管402关断并且第二晶体管404导通。图16示出了功率复用器砌块110的示例过渡状态以解说从图15的第二操作稳态状况转变回到图13的第一操作稳态状况。
延迟控制电路410是图2的功率复用器电路系统210的示例部分。如下所述,延迟控制电路410可包括自定时电路系统。例如,延迟控制电路410可具有独立于周期性时钟信号的操作定时。如下面在图12-16中所描述的电路器件在不使用用于定时目的的周期性时钟信号的情况下操作。附加地或替换地,延迟控制电路410可包括具有联合操作定时的多个电路器件,该联合操作定时至少部分地基于该多个电路器件中的个体电路器件的固有速度。联合操作定时可以表示由互相关的多个电路器件的操作或由这些电路器件的各操作引起的时间段的经组合的总时间。图13-16的每个所解说或所描述的信号流可以个体地或组合地表示图4的延迟信号412的示例。在图13-16中使用“勾选标记”图标或“X标记”图标来图形地指示个体晶体管操作状态。“勾选标记”指示晶体管“导通”,并且“X标记”指示晶体管“关断”。
图12描绘了包括两个晶体管402和404以及延迟控制电路410的示例功率复用器砌块110。更具体而言,功率复用器砌块110包括第一晶体管402、第二晶体管404、以及延迟控制电路410。第一晶体管402耦合在第一电压202与负载电压206之间。第二晶体管404耦合在第二电压204与负载电压206之间。第一电压202、第二电压204和负载电压206分别对应于各自在图4中的第一电源轨102、第二电源轨104和负载电源轨106。延迟控制电路410使得负载电源轨106能从第一电源轨102功率切换到第二电源轨104而独立于第一电压202与第二电压204之间的电压电平差分。
如所解说的,延迟控制电路410包括电源轨选择解码器1204、触发器1234、可配置延迟器件1238、触发器1274、可配置延迟器件1278、节点1290、节点1292、节点1294、节点1296、以及以下描述的多个其他电路器件。节点1290、节点1292、节点1294和节点1296分开地被标识以促成以下对图17的解释,该图17包括用于调节电路系统208的附加电路器件。节点1294处的电压控制第一晶体管402是导通还是关断,并且节点1296处的电压控制第二晶体管404是导通还是关断。
触发器1234或触发器1274可以包括例如D型触发器,该D型触发器具有时钟定时或触发输入、数据输入“D”以及数据输出“Q”。可配置延迟器件1238或可配置延迟器件1278可具有使得延迟时间能够被增加或减少的可分开调节的操作时段。电源轨选择解码器1204能够对指示用于图4的负载电源轨106的所选电源的电源轨选择信号406(PRSS)进行解码。
在一个或多个实施例中,输入节点1202被施加于节点1290。节点1290被耦合到电源轨选择解码器1204的输入。如果切换是在两个电源轨之间执行的,则电源轨选择解码器1204例如可被实现为反相器1206。电源轨选择解码器1204的输出被耦合到与(AND)门1230的输入、反相器1226的输入、异或(XOR)门1224的输入、以及缓冲器1220的输入。缓冲器1220的输出被耦合到缓冲器1222的输入,并且缓冲器1222的输出被耦合到异或门1224的另一输入。缓冲器1220、缓冲器1222和异或门1224可协同地操作以在异或门1224的输出处产生脉冲,如本文特别参照图14所描述的。
异或门1224的输出和反相器1226的输出耦合到与门1228的两个分开的输入。与门1228的输出和与门1230的输出被耦合到或(OR)门1232的两个分开的输入。或门1232的输出被耦合到触发器1234的时钟定时输入。触发器1234的数据输出被耦合到反相器1236的输入,并且反相器1236的输出被耦合到触发器1234的数据输入,以便每次时钟定时输入被触发就使触发器1234的数据输出反相。触发器1234的数据输出还被耦合到可配置延迟器件1238的输入。由可配置延迟器件1238施加的延迟时间可在集成电路的制造之后调节,以计及工艺、电压或温度(PVT)或其他电路操作参数的差异。例如,延迟控制电路410的操作定时可被设置为足够长以确保跨集成电路被设计成在其中操作的PVT在第二晶体管404被导通之前第一晶体管402被关断。可配置延迟器件1238可被实现为例如缓冲器1240。可配置延迟器件1238的输出耦合到节点1294。节点1294耦合到第一晶体管402的栅极端子和与门1208的输入。
如所示,除了少数特征之外,延迟控制电路410的右半部分看起来是左半部分的镜像。例如,右半部分处理来自节点1290的未被电源轨选择解码器1204修改的电源轨选择信号406。此外,可配置延迟器件1278与可配置延迟器件1238相比按不同方式实现。开始于输入节点1202,节点1290被耦合到与门1270的输入、反相器1266的输入、异或门1264的输入、以及缓冲器1260的输入。缓冲器1260的输出被耦合到缓冲器1262的输入,并且缓冲器1262的输出被耦合到异或门1264的另一输入。缓冲器1260、缓冲器1262和异或门1264可协同地操作以在异或门1264的输出处产生脉冲。
异或门1264的输出和反相器1266的输出被耦合到与门1268的两个分开的输入。与门1268的输出和与门1270的输出被耦合到或门1272的两个分开的输入。或门1272的输出被耦合到触发器1274的时钟定时输入。触发器1274的数据输出被耦合到反相器1276的输入,并且反相器1276的输出被耦合到触发器1274的数据输入,以便每次时钟定时输入被触发就使触发器1274的数据输出反相。触发器1274的数据输出还被耦合到可配置延迟器件1278的输入。由可配置延迟器件1278施加的延迟时间可在集成电路的制造之后可调节。可配置延迟器件1278可被实现成例如除了被配置成对其输出处的输入值取补之外还具有可调节操作时段的反相器。可配置延迟器件1278的输出被耦合到节点1296。节点1296被耦合到第二晶体管404的栅极端子和与门1208的另一输入。与门1208的输出被耦合到节点1292,并且节点1292被耦合到与门1230的另一输入和与门1270的另一输入。
图13解说了图12的功率复用器砌块110的示例第一操作稳态状况1300。在第一操作稳态状况1300的情况下,第一晶体管402导通,如由“勾选标记”所指示的,并且第二晶体管404关断,如由“X标记”所指示的。第一操作稳态状况1300可表示复位之后的状况,诸如在第一电压202是标准操作电压电平并且第二电压204是保留或降低的电压电平的情况下。对于该示例,零“0”表示逻辑低和低电压,并且一“1”表示逻辑高和高电压。对于PFET,零“0”或低电压使PFET导通,并且一“1”或高电压使PFET关断。
如所解说的,在延迟控制电路410的输入节点1202处存在零。该零被反相器1206反相为一。被施加于异或门1224的两个输入和反相器1226的输入的这个一在两个输出处都产生零。这两个零被输入到与门1228并产生零。两个零被输入到或门1232,并且在或门1232的输出处得到零。该零被施加于触发器1234的时钟定时输入,这使触发器1234的数据输出保持在零值。该零被反相器1236反相以在触发器1234的数据输入处产生一以用于下一触发事件。触发器1234的数据输出处的零被可配置延迟器件1238的缓冲器1240施加于第一晶体管402的栅极。缓冲器1240的输出处的该零还被施加于与门1208的输入,这在与门1230处的输入处和或门1232的另一输入处得到零。
输入节点1202处的零还被延迟控制电路410的右半部分的电路器件处理。由反相器1266在与门1268的输入处产生一,但是由于异或门1264的异或运算,与门1268的另一输入是零,因此与门1268的输出是零。零值还另外存在于延迟控制电路410的右半部分的各电路器件的输入和输出处,触发器1274的输出侧除外。触发器1274的数据输出是零。然而,可配置延迟器件1278被实现为反相器1280,因此可配置延迟器件1278的输出是一。该一值被施加于第二晶体管404的栅极端子,以使得第二晶体管404处于关断状态。可配置延迟器件1278的输出处的一还被施加于与门1208的另一输入。
图14解说了图12的功率复用器砌块110的示例过渡状态1400。作为过渡状态1400的一部分,第一晶体管402正从导通转变到关断,并且第二晶体管404正从关断转变到导通。电源轨选择信号406在输入节点1202处从零转变到一。电源轨选择解码器1204的反相器1206对电源轨选择信号406的一进行解码并产生零。该零被提供给与门1230的输入并被反相器1226反相以在与门1228的输入处提供一。反相器1206的输出处的零被提供给异或门1224的右输入。由于该零的传播被缓冲器1220和1222延迟,因此异或门1224的左输入暂时保持在图13的先前稳态状况期间以及在电源轨选择信号406的转变之前存在的一。在由缓冲器1220和1222产生的缓冲延迟期间,异或门1224同样临时地产生值一。异或门1224的输出处的该一值的临时性质使得产生如所解说的脉冲。因此,缓冲器1220、缓冲器1222和异或门1224响应于输入节点1202处的转变而作为脉冲发生器来一起操作。该脉冲包括上升沿和下降沿。脉冲宽度足以触发触发器1234的时钟定时输入。
从异或门1224输出的脉冲被提供给与门1228的另一输入。与门1228将脉冲输出到或门1232的输入。或门1232将脉冲转发到其输出并将脉冲施加到触发器1234的时钟定时输入。在图13的第一操作稳态状况期间,在触发器1234的数据输出处存在零,并且由于反相器1236而在数据输入处存在一。响应于触发了触发器1234的时钟定时输入的脉冲的上升沿,触发器1234的数据输入处的一被传递到数据输出。在由于可配置延迟器件1238引起的延迟之后,缓冲器1240的输出处和第一晶体管402的栅极端子处的值从零转变为一。第一晶体管402的栅极端子处的电压从零到一的转变使第一晶体管402关断。
第一晶体管402的栅极端子处的一被提供给与门1208的输入。直至第一晶体管402的栅极端子处的电压被切换到一之前,由于触发器1274的时钟定时输入未被触发,因此与门1208部分地防止了第二晶体管404的操作状态的改变。延迟控制电路410基于控制第一晶体管402的操作状态的电压,来有效地控制第二晶体管404的操作状态。另外,反相器1266向与门1268的输入提供零,以进一步防止能够触发该触发器1274的时钟定时输入的脉冲信号传播到触发器1274。继续与门1208,由于第二晶体管404的栅极端子处的电压在第一晶体管402从导通切换到关断的过渡状态1400期间的时间仍然是一,因此与门1208输出由信号的上升沿表示的一。在第二晶体管404导通之后该信号变成如所解说的脉冲以产生该脉冲的下降沿,如以下解释的。从与门1208输出的上升沿被提供给与门1270的输入。由于输入节点1202处的零到一转变,与门1270在其另一输入处具有一。该上升沿在与门1270的输出处提供并且随后被提供给或门1272的输入。
或门1272将上升沿转发到其输出并将上升沿施加到触发器1274的时钟定时输入。在图13的第一操作稳态状况1300期间,在触发器1274的数据输出处存在零,并且由于反相器1276而在数据输入处存在一。该信号的上升沿触发了触发器1274的时钟定时输入,使得触发器1274的数据输入处的一被传递到触发器1274的数据输出。可配置延迟器件1278的输入处的值由此从零转变到一。在由于可配置延迟器件1278引起的延迟之后,反相器1280的输出处和第二晶体管404的栅极端子处的值从一转变为零。第二晶体管404的栅极端子处的电压从一到零的转变使第二晶体管404导通。第二晶体管404的栅极端子处的零被提供给与门1208的另一输入,这产生所解说的脉冲的下降沿。
图15解说了图12的功率复用器砌块110的示例第二操作稳态状况1500。第二操作稳态状况1500反映了图14的过渡状态1400之后的状况。脉冲已传递到延迟控制电路410的左侧。第二晶体管404的栅极端子处从一到零的转变已被传播到并经过与门1208,以使得与门1270和或门1272已达到稳态状况。在与门1270的输出处和或门1272的输出处存在零。
在第二操作稳态状况1500的情况下,可配置延迟器件1238的输入和输出处于一。可配置延迟器件1278的输入也处于一,但可配置延迟器件1278的输出处于零。输入节点1202处于一,并且反相器1226的输出处于一。其他节点处于零。第一晶体管402关断,并且第二晶体管404导通。延迟控制电路410准备好响应于电源轨选择信号406的变化而进行转变以导通第一晶体管402并关断第二晶体管404。
图16解说了图12的功率复用器砌块的示例过渡状态1600。作为过渡状态1600的一部分,第一晶体管402正从关断转变为导通,并且第二晶体管404正从导通转变为关断。电源轨选择信号406在输入节点1202处从一转变到零。电源轨选择解码器1204的反相器1206对电源轨选择信号406的零进行解码并在延迟控制电路410的左侧产生一。在延迟控制电路410的右侧,零被提供给与门1270的输入并被反相器1266反相,以向与门1268的输入提供一。输入节点1202处的零被提供给异或门1264的左输入。由于该零的传播被缓冲器1260和1262延迟,因此异或门1264的右输入临时地保持在图15的第二操作稳态状况1500期间以及图16的转变之前存在的一。在由缓冲器1260和1262产生的缓冲延迟期间,异或门1264临时地产生值一。异或门1264的输出处的一值的临时性质使得产生具有上升沿和下降沿的脉冲。因此,缓冲器1260、缓冲器1262和异或门1264响应于输入节点1202处的电源轨选择信号406的转变而作为脉冲发生器来一起操作。
从异或门1264输出的脉冲被提供给与门1268的另一输入。脉冲传播经过与门1268并经过或门1272,并且脉冲的上升沿触发了触发器1274的时钟定时输入。触发器1274的数据输入处的零被传递到数据输出以使可配置延迟器件1278的输入从一转变为零。在由于可配置延迟器件1278引起的延迟以及由于可配置延迟器件1278的反相器1280引起的反相之后,反相器1280的输出处和第二晶体管404的栅极端子处的值从零转变为一。第二晶体管404的栅极端子处的电压从零到一的转变使第二晶体管404关断。
第二晶体管404的栅极端子处的一被提供给与门1208的输入。直至第二晶体管404的栅极端子处的电压被切换到一之前,由于触发器1234的时钟定时输入未被触发,因此与门1208部分地防止第一晶体管402的操作状态的改变。另外,反相器1226向与门1228的输入提供零,以进一步防止能够触发该触发器1234的时钟定时输入的信号脉冲到达触发器1234。继续与门1208,由于第一晶体管402的栅极端子处的电压在第二晶体管404从导通切换到关断的过渡状态1600的时间仍然是一,因此与门1208的输出向与门1230的输入提供由信号的上升沿表示的一。该信号随后变成具有下降沿的脉冲,如以下解释的。由于输入节点1202和电源轨选择解码器1204的反相器1206处的一到零转变,与门1230在其另一输入处具有一。来自与门1208的输出的上升沿因此在与门1230的输出处提供并且被提供给或门1232的输入。
或门1232将信号的上升沿转发到其输出并将上升沿施加到触发器1234的时钟定时输入。在图15的第二操作稳态状况1500期间,在触发器1234的数据输出处存在一,并且由于反相器1236而在数据输入处存在零。响应于触发该触发器1234的时钟定时输入的上升沿,触发器1234的数据输入处的零被传递到数据输出。数据输出由此从一转变为零。在由于可配置延迟器件1238引起的延迟之后,缓冲器1240的输出处和第一晶体管402的栅极端子处的值从一转变为零。第一晶体管402的栅极端子处的电压从一到零的转变使第一晶体管402导通。第一晶体管402的栅极端子处的零被提供给与门1208的另一输入,这通过使与门1208的输出返回零来产生所解说脉冲的下降沿。功率复用器砌块110之后可稳定到如图13中所示的功率复用器砌块110的第一操作稳态状况1300。
图17在1700处大体描绘了从功率复用器砌块110(其在图12-16中更详细示出)输出的(图4-10的)反馈控制信号408的示例生成。图2的功率复用器电路系统210的在功率复用器砌块110内部的至少部分在图17中由内部电路系统1702表示。部分地参照图12,通过标识节点1290、节点1292、节点1294和节点1296来描绘功率复用器砌块110。在如图12中所示的这四个节点内的电路器件从图17中省略,以避免混淆其他所描述的方面,但是节点1290、1292、1294和1296之间的电路器件由可包括图4的延迟控制电路系统410的至少部分的内部电路系统1702表示。图17还包括图4和12-16的第一晶体管402和第二晶体管404以及图12-16的与门1208。图17进一步包括异或门1710和触发器1706。
在一个或多个实施例中,功率复用器砌块110包括触发器1706,该触发器1706被实现成:生成被提供给图6的复用器604的反馈控制信号408。触发器1706可包括例如D型触发器,该D型触发器具有时钟定时或触发输入、数据输入“D”、数据输出“Q”、以及复位输入“RST”。触发器1706的数据输入接收被绑定到逻辑高(诸如电源电压)的信号。数据输出在反馈控制信号输出节点1704(FCS_Out)处产生反馈控制信号408,该反馈控制信号408朝向链式系列的多个功率复用器砌块中的后续功率复用器砌块被馈送给图6的复用器604。复位输入被耦合到接收启用静息信号1714(ER)的启用静息信号输入节点1712(ENR),如下所述。时钟定时输入被耦合到异或门1710的输出。
输入节点1202被标记为电源轨选择信号输入节点1202(PRSS_In),以进一步将图6的输入/输出指示与图12-16的输入节点链接。电源轨选择信号输入节点1202接收电源轨选择信号406。反馈控制信号输入节点1708(FCS_In)从该链式系列的多个功率复用器砌块中的在前功率复用器砌块接收反馈控制信号408。反馈控制信号输入节点1708被耦合到与门1208的第三输入。如上面参照图12所描述的,与门1208的另外两个输入被耦合到节点1294和节点1296。异或门1710具有耦合到节点1294的一个输入和耦合到节点1296的另一输入。异或门1710的输出被耦合到触发器1706的时钟定时输入。触发器1706和异或门1710一般可被认为是图2的调节电路系统208的一部分或者功率复用器电路系统210的附加电路器件。
在示例操作中,在电源轨选择信号输入节点1202处接收电源轨选择信号406以发起图3的功率复用操作300的断开部分308。例如,如上面参照图13和14所描述的,第一晶体管402可响应于电源轨选择信号406而被关断。如果第一晶体管402被关断并且如果反馈控制信号输入节点1708处的传入反馈控制信号408被断言,则连接部分310可行进。如果在前功率复用器砌块(图17中未示出)已完成连接部分310或者如果调节电路系统208(未显式地示出)已选择所解说的功率复用器砌块110来进行不按次序电源轨连接,则传入反馈控制信号408处于被断言状态。如果输入反馈控制信号408在反馈控制信号输入节点1708处被断言,则第二晶体管404可被导通,如上面参照图13和14所描述的。
现在利用表示“当前”功率复用器砌块110的所解说功率复用器砌块110来描述示例功能性。如果输出反馈控制信号408由于所解说的功率复用器砌块110已执行功率复用操作的连接部分310而在反馈控制信号输出节点1704处处于逻辑高值,则即使相关联的反馈调节信号的值是逻辑低,也使得后续功率复用器砌块(图17中未示出)能够执行连接部分310。
现在参照图13-15中在节点1294和节点1296处解说的逻辑值。如上面提到的,节点1294和节点1296的位置在图12中被显式地描绘为分别在第一晶体管402的栅极处和第二晶体管404的栅极处。参照图13,对于第一操作稳态状况1300,异或门1710的两个输入在节点1294和节点1296处分别是零和一。因此,异或门1710的输出在第一操作稳态状况1300期间是逻辑高。在图14的过渡状态1400期间,节点1294和节点1296至少暂时地具有相同值(即,一),这使异或门1710输出低值。一旦到达图15的第二操作稳态状况1500,第二晶体管404就被导通,并且节点1294和节点1296处的值再次不同,即分别是一和零。
由此,在所解说的功率复用器砌块110处完成连接部分310之后,异或门1710的输入具有一和零的不同值。响应于第二操作稳态状况1500的不同值,异或门1710在触发器1706的时钟定时输入处输出高值。异或门1710针对过渡状态1400并且随后针对第二操作稳态状况1500的低并且随后高的输出值有效地产生上升沿,该上升沿触发了触发器1706的时钟定时输入。被触发的时钟定时输入使触发器1706的数据输入处的逻辑高值被推进到数据输出。数据输出因此在反馈控制信号输出节点1704上产生逻辑高值,该逻辑高值作为输出反馈控制信号408被转发到复用器604。
在一些实现中,集成电路部分的功率复用器砌块110或其晶体管被划分成“少数”和“其余”。该些少数晶体管以有序方式被导通,以处置潜在的电压垂落和电流损失。其余晶体管随后被导通。本文所描述的链式系列的功率复用器砌块中的功率复用器砌块110可被实现为“少数”中的一者。当其余晶体管被启用时,启用静息信号1714被断言。启用静息信号1714经由启用静息信号输入节点1712被馈送给触发器1706的复位输入。对启用静息信号1714的断言因此使触发器1706的数据输出被复位到逻辑低值。
图18是解说了用于可调节电源轨复用的示例过程1800的流程图。以指定可以执行的操作的一组框1802-1810的形式描述了过程1800。然而,各操作不必被限定于图18中所示或者本文所描述的次序,因为各操作可按替换次序或以完全或部分交叠的方式来实现。由过程1800的所解说的框表示的各操作可以由集成电路(诸如下面描述的图19的集成电路1910)来执行。例如,过程1800的各操作可由多个功率复用器砌块连同多个电源轨结合功率复用器电路系统来执行。各操作可例如由图1和2的多个功率复用器砌块110-1到110-10连同功率复用器电路系统210并结合第一电源轨102、第二电源轨104和负载电源轨106来执行。
在框1802处,在负载电源轨被耦合到第一电源轨时经由该第一电源轨向电路负载提供功率。例如,集成电路1910的电路系统可以在负载电源轨106被耦合到第一电源轨102时经由该第一电源轨102向电路负载108提供功率。为此,可准许电流从第一电源轨102经过处于闭合状态的多个第一开关212流到耦合到电路负载108的负载电源轨106。
在框1804处,作为功率复用操作的一部分将负载电源轨从第一电源轨解耦。例如,集成电路1910的电路系统可以作为功率复用操作300的一部分将负载电源轨106从第一电源轨102解耦。功率复用操作300的断开部分308可以至少部分地通过例如断开多个第一开关212来实现。在示例实现中,该多个第一开关212耦合在第一电源轨102与负载电源轨106之间并且是多个功率复用器砌块110-1到110-10的一部分。
在框1806处,作为功率复用操作的一部分将负载电源轨耦合到第二电源轨。例如,集成电路1910的电路系统可以作为功率复用操作300的一部分将负载电源轨106耦合到第二电源轨104。功率复用操作300的连接部分310可以至少部分地通过例如闭合多个第二开关214来实现。在示例实现中,该多个第二开关214被耦合在第二电源轨104与负载电源轨106之间并且是多个功率复用器砌块110-1到110-10的一部分。
在框1808处,在负载电源轨被耦合到第二电源轨时经由该第二电源轨向电路负载提供功率。例如,集成电路1910的电路系统可以在负载电源轨106被耦合到第二电源轨104时经由该第二电源轨104向电路负载108提供功率。为此,可准许电流从第二电源轨104经过处于闭合状态的多个第二开关214流到耦合到电路负载108的负载电源轨106。
在框1810处,在功率复用操作期间,通过提供信号来确立在第一电源轨与第二电源轨之间的短路电流状况的历时。例如,在功率复用操作300期间,集成电路1910的电路系统可提供信号(例如,反馈控制信号408、预设信号502、反馈调节信号504、或其组合)来确立在第一电源轨102与第二电源轨104之间的短路电流状况的历时312。例如,调节电路系统208可生成反馈调节信号504,该反馈调节信号504在至少一个第一开关仍然闭合时使至少一个第二开关214闭合。
在示例实现中,框1804的解耦包括:使电源轨选择信号经过按链式布置串联耦合的多个功率复用器砌块传播到该系列中的最后功率复用器砌块。例如,集成电路1910的电路系统可使电源轨选择信号406传播经过按链式布置串联耦合并在该链式布置的最后功率复用器砌块110-10处终接的多个功率复用器砌块110-1到110-10。
在另一示例实现中,框1806的耦合包括:使反馈控制信号从串联耦合的多个功率复用器砌块的链式布置中的最后功率复用器砌块开始传播经过该链式布置。例如,集成电路1910的电路系统可使反馈控制信号408传播经过按链式布置串联耦合的多个功率复用器砌块110-1到110-10并通过从该链式布置的最后功率复用器砌块110-10开始传播来传播反馈控制信号408。
在另一示例实现中,框1810的提供信号可包括:向该多个功率复用器砌块中的特定功率复用器砌块提供反馈调节信号以使在该特定功率复用器砌块处将负载电源轨耦合到第二电源轨的发生提前。例如,集成电路1910的电路系统可向该多个功率复用器砌块110-1到110-10中的特定功率复用器砌块110提供反馈调节信号504以使在该特定功率复用器砌块110处将负载电源轨106耦合到第二电源轨104的发生在时间上提前。此外,提供反馈调节信号可包括:选择被设置为逻辑高的预设信号而不是由另一功率复用器砌块产生的输出反馈控制信号作为该特定功率复用器砌块的输入反馈控制信号,该另一功率复用器砌块与该特定功率复用器砌块连贯并且在沿该多个功率复用器砌块针对链式布置被耦合的系列的反馈方向上先于该特定功率复用器砌块。例如,集成电路1910的电路系统可选择以下各项作为特定功率复用器砌块110的反馈控制信号输入节点1708的输入反馈控制信号408:(i)被设置为逻辑高值的预设信号502,或者(ii)从反馈控制信号输出节点1704获得的由另一功率复用器砌块产生的输入反馈控制信号408。该另一功率复用器砌块与该特定功率复用器砌块110连贯并且在沿该多个功率复用器砌块110-1到110-10的系列的反馈方向上先于该特定功率复用器砌块110。该反馈方向对应于由图7-10的箭头704所指示的反馈控制信号408的传播方向。
在另一示例实现中,框1810的提供信号可包括:提供被设置为逻辑高值的预设信号以使该多个功率复用器砌块中的特定功率复用器砌块的反馈控制信号输入具有逻辑高值,以使在该特定功率复用器砌块处将负载电源轨耦合到第二电源轨的发生提前。例如,集成电路1910的电路系统可提供被设置为逻辑高值的预设信号502以使该多个功率复用器砌块110-1到110-10中的特定功率复用器砌块110的反馈控制信号输入具有逻辑高值,以使在该特定功率复用器砌块110处将负载电源轨106耦合到第二电源轨104的发生提前。
在另一示例实现中,框1802的经由第一电源轨向电路负载提供功率和框1808的经由第二电源轨向电路负载提供功率可包括:同时在一个功率复用器砌块处经由第一电源轨向电路负载提供功率并在另一功率复用器砌块处经由第二电源轨向电路负载提供功率。例如,集成电路1910的电路系统可同时在一个功率复用器砌块110(例如,功率复用器砌块110-10)处经由第一电源轨102向电路负载108提供功率并在另一功率复用器砌块110(例如,功率复用器砌块110-7)处经由第二电源轨104向电路负载108提供功率。
图19描绘了包括集成电路(IC)1910的示例电子设备1902。如所示,除了IC 1910之外,电子设备1902还包括天线1904、收发机1906、以及用户输入/输出(I/O)接口1908。所解说的IC 1910的示例包括微处理器1912、图形处理单元(GPU)1914、存储器阵列1916、以及调制解调器1918。
电子设备1902可以是移动设备或电池供电的设备,或被设计成由输电网络供电的固定设备。电子设备1902的示例包括服务器计算机、网络交换机或路由器、一片数据中心、个人计算机、台式计算机、笔记本计算机、平板计算机、智能电话、娱乐设备、或可穿戴计算设备(诸如智能手表、智能眼镜、或服装制品)。电子设备1902还可以是具有嵌入式电子器件的设备或其部分。具有嵌入式电子器件的电子设备1902的示例包括客车、工业装备、冰箱或其他家用电器、无人机或其他无人驾驶飞行器(UAV)、或动力工具。
对于具有无线能力的电子设备,电子设备1902包括天线1904,该天线1904耦合到收发机1906以实现对一个或多个无线信号的接收或传送。IC 1910可被耦合到收发机1906以使得IC 1910能够访问接收到的无线信号或者提供无线信号以供经由天线1904进行传送。如所示的电子设备1902还包括至少一个用户I/O接口1908。I/O接口1908的各示例包括键盘、鼠标、话筒、触敏屏幕、相机、加速度计、触觉机构、扬声器、显示屏或投影仪。
IC 1910可包括例如微处理器1912、GPU 1914、存储器阵列1916、调制解调器1918等等的一个或多个实例。微处理器1912可用作中央处理单元(CPU)或其他通用处理器。一些微处理器包括可以个体地被上电或断电的不同部件,诸如多个处理核。GPU 1914可以专门被适配成处理视觉相关的数据以供显示。如果视觉相关的数据未被呈现或以其它方式被处理,则GPU 1914可被降电。存储器阵列1916存储用于微处理器1912或GPU 1914的数据。用于存储器阵列1916的存储器的示例类型包括随机存取存储器(RAM),诸如动态RAM(DRAM)或静态RAM(SRAM)、闪存等。如果程序不在访问存储在存储器中的数据,则存储器阵列1916可被降电。调制解调器1918对信号进行调制以将信息编码到该信号中,或对信号进行解调以提取经编码的信息。如果针对传出或传入通信没有信息要编码或解码,则可以使调制解调器1918空闲以降低功耗。除了所示出的那些部件以外,IC 1910还可包括附加的或替换的部件,诸如I/O接口、传感器(诸如加速度计)、收发机或接收机链的另一部件、经定制或硬编码的处理器(诸如,专用集成电路(ASIC))等等。
IC 1910还可包括片上系统(SOC)。SOC可集成足够数目或类型的组件以使得SOC能够作为笔记本、移动电话或至少主要地使用一个芯片的另一电子装备而提供计算功能。SOC或IC 1910的组件一般可被称为块或核。核或电路系统块的示例包括电压调节器、存储器阵列、存储器控制器、通用处理器、加密处理器、调制解调器、向量处理器、接口或通信控制器、无线控制器或GPU。这些核或电路系统块中的任一者(诸如处理或GPU核)可进一步包括多个内部核。根据本文档中所描述的技术,SOC的核如果不在使用则可被降电。
除非上下文另外指示,否则本文中对单词“或”的使用可被认为是对“包括性或”或准许包括或应用通过单词“或”链接的一个或多个项的术语的使用(例如,短语“A或B”可被解释为仅准许“A”、被解释为仅准许“B”或被解释为准许“A”和“B”两者)。尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本主题,但可以理解,所附权利要求书中定义的主题不必限于上述具体特征或动作,包括不必限于布置各特征的组织或执行操作的次序。

Claims (30)

1.一种集成电路,包括:
第一电源轨;
第二电源轨;
负载电源轨;
多个功率复用器砌块,所述多个功率复用器砌块按链式布置被串联耦合并被配置成联合地执行功率复用操作,每个功率复用器砌块被配置成:在将所述负载电源轨耦合到所述第一电源轨与将所述负载电源轨耦合到所述第二电源轨之间切换;以及
调节电路系统,所述调节电路系统被配置成:调节所述多个功率复用器砌块执行所述功率复用操作的至少一部分的至少一个次序。
2.如权利要求1所述的集成电路,其特征在于:
所述功率复用操作是跨所述多个功率复用器砌块的所述链式布置来实现的;
所述功率复用操作包括断开部分和连接部分;
所述多个功率复用器砌块被配置成:按顺序次序来执行所述功率复用操作的所述断开部分;以及
所述调节电路系统被进一步配置成:使所述多个功率复用器砌块按非顺序次序来执行所述功率复用操作的所述连接部分。
3.如权利要求2所述的集成电路,其特征在于,所述调节电路系统被进一步配置成:使得所述多个功率复用器砌块中的至少一个功率复用器砌块能够不按由所述多个功率复用器砌块的所述链式布置的串联耦合所决定的次序来执行所述功率复用操作的所述连接部分。
4.如权利要求3所述的集成电路,其特征在于,所述调节电路系统被进一步配置成:向所述至少一个功率复用器砌块提供从被设置为逻辑高值的预设信号或者由在前功率复用器砌块产生的输出反馈控制信号中选择的输入反馈控制信号。
5.如权利要求4所述的集成电路,其特征在于:
所述至少一个功率复用器砌块被配置成:响应于所述输入反馈控制信号具有逻辑高值而将所述负载电源轨连接到所述第二电源轨;以及
所述调节电路系统被进一步配置成:选择所述预设信号作为所述至少一个功率复用器砌块的所述输入反馈控制信号,以使得所述至少一个功率复用器砌块能够不按由所述多个功率复用器砌块的所述链式布置的串联耦合所决定的次序来将所述负载电源轨耦合到所述第二电源轨。
6.如权利要求3所述的集成电路,其特征在于,所述调节电路系统被进一步配置成:向所述至少一个功率复用器砌块提供被设置为逻辑高值的输入反馈控制信号,以使得所述至少一个功率复用器砌块能够不按由所述多个功率复用器砌块的所述链式布置的所述串联耦合所决定的次序来将所述负载电源轨耦合到所述第二电源轨。
7.如权利要求6所述的集成电路,其特征在于,所述调节电路系统被进一步配置成:提供被绑定到预设值的反馈调节信号,以使所述输入反馈控制信号被耦合到被设置为逻辑高值的预设信号。
8.如权利要求1所述的集成电路,其特征在于:
所述多个功率复用器砌块在一个模式中被进一步配置成:按至少一个顺序次序在将所述负载电源轨耦合到所述第一电源轨与将所述负载电源轨耦合到所述第二电源轨之间切换,以避免在所述第一电源轨与所述第二电源轨之间产生短路电流状况;以及
所述调节电路系统在另一模式中被进一步配置成:通过使得所述多个功率复用器砌块中的一个或多个功率复用器砌块能够不按所述至少一个顺序次序将所述负载电源轨选择性地耦合到所述第二电源轨,来实现对所述负载电源轨耦合到所述第一电源轨和所述第二电源轨两者的历时的调节。
9.如权利要求8所述的集成电路,其特征在于,所述历时的长度能够基于在所述多个功率复用器砌块的所述链式布置中最后的功率复用器砌块与第一个被启用为能够不按所述至少一个顺序次序将所述负载电源轨耦合到所述第二电源轨的另一功率复用器砌块之间的居间功率复用器砌块的数目来控制。
10.如权利要求1所述的集成电路,其特征在于,所述多个功率复用器砌块中的每个功率复用器砌块包括:
第一开关,所述第一开关被配置成将所述负载电源轨连接到所述第一电源轨或从所述第一电源轨断开;
第二开关,所述第二开关被配置成将所述负载电源轨连接到所述第二电源轨或从所述第二电源轨断开;以及
延迟控制电路,所述延迟控制电路被配置成:防止给定的功率复用器砌块的第一开关和第二开关被同时闭合。
11.如权利要求10所述的集成电路,其特征在于,所述延迟控制电路包括独立于周期性时钟信号的自定时电路系统。
12.如权利要求1所述的集成电路,其特征在于,所述调节电路系统被进一步配置成引起时间交叠区域,在所述时间交叠区域中,所述多个功率复用器砌块中的一个功率复用器砌块将所述负载电源轨耦合到所述第一电源轨,并且所述多个功率复用器砌块中的另一功率复用器砌块将所述负载电源轨耦合到所述第二电源轨。
13.如权利要求1所述的集成电路,其特征在于:
所述多个功率复用器砌块包括形成第一链式系列的功率复用器砌块的多个第一功率复用器砌块;
所述集成电路进一步包括第二链式系列的功率复用器砌块,所述第二链式系列包括多个第二功率复用器砌块,所述多个第二功率复用器砌块按链式布置被串联耦合并且被配置成联合地执行所述功率复用操作;以及
所述调节电路系统被进一步配置成:通过协调所述第一链式系列的功率复用器砌块和所述第二链式系列的功率复用器砌块的操作,来确立在所述第一电源轨与所述第二电源轨之间产生的短路电流状况的历时。
14.一种集成电路,包括:
第一电源轨;
第二电源轨;
负载电源轨;
多个功率复用器砌块,所述多个功率复用器砌块按链式布置被串联耦合并且被配置成执行功率复用操作,所述功率复用操作包括:在将所述负载电源轨耦合到所述第一电源轨与将所述负载电源轨耦合到所述第二电源轨之间进行切换,所述功率复用操作具有由所述多个功率复用器砌块针对所述链式布置被耦合的系列所决定的至少一个次序;以及
调节装置,所述调节装置用于调节所述多个功率复用器砌块要执行所述功率复用操作的至少一部分的所述至少一个次序。
15.如权利要求14所述的集成电路,其特征在于,所述调节装置包括:用于确立在所述功率复用操作期间跨不同的功率复用器砌块在所述第一电源轨与所述第二电源轨之间存在的短路电流状况的历时的装置。
16.如权利要求14所述的集成电路,其特征在于,所述调节装置包括:用于使得所述多个功率复用器砌块中的特定功率复用器砌块能够不按所述至少一个次序来执行所述功率复用操作的至少一部分的装置。
17.如权利要求14所述的集成电路,其特征在于,所述集成电路进一步包括:用于控制沿所述多个功率复用器砌块针对所述链式布置被耦合的系列按顺序次序将所述负载电源轨从所述第一电源轨解耦的装置。
18.如权利要求14所述的集成电路,其特征在于,所述调节装置包括:用于控制按可选择次序将所述负载电源轨耦合到所述第二电源轨的装置。
19.如权利要求18所述的集成电路,其特征在于,所述用于控制耦合的装置包括:用于选择所述多个功率复用器砌块中的特定功率复用器砌块来不按顺序次序进行切换的装置。
20.如权利要求19所述的集成电路,其特征在于,所述用于选择所述特定功率复用器砌块的装置包括:用于将被设置为逻辑高值的预设信号而不是由在前功率复用器砌块产生的输出反馈控制信号转发到所述特定功率复用器砌块以选择所述功率复用器砌块的装置。
21.一种用于集成电路中的可调节电源轨复用的方法,所述方法包括:
当负载电源轨被耦合到第一电源轨时经由所述第一电源轨向电路负载提供功率;
作为功率复用操作的一部分将所述负载电源轨从所述第一电源轨解耦;
作为所述功率复用操作的一部分将所述负载电源轨耦合到第二电源轨;
当所述负载电源轨耦合到所述第二电源轨之时经由所述第二电源轨向所述电路负载提供功率;以及
在所述功率复用操作期间,提供信号以确立在所述第一电源轨与所述第二电源轨之间的短路电流状况的历时。
22.如权利要求21所述的方法,其特征在于:
所述解耦包括断开多个功率复用器砌块的多个第一开关,多个功率复用器砌块的所述多个第一开关耦合在所述第一电源轨与所述负载电源轨之间;以及
所述耦合包括闭合所述多个功率复用器砌块的多个第二开关,所述多个第二开关耦合在所述第二电源轨与所述负载电源接轨之间。
23.如权利要求21所述的方法,其特征在于:
所述解耦包括:将电源轨选择信号经过按链式布置串联耦合的多个功率复用器砌块传播到所述链式布置中的最后功率复用器砌块;以及
所述耦合包括:从所述链式布置中的所述最后功率复用器砌块开始将反馈控制信号传播经过所述多个功率复用器砌块的所述链式布置。
24.如权利要求21所述的方法,其特征在于,提供所述信号包括:向多个功率复用器砌块中的特定功率复用器砌块提供反馈调节信号,以使在所述特定功率复用器砌块处将所述负载电源轨耦合到所述第二电源轨的发生提前。
25.如权利要求24所述的方法,其特征在于,提供所述反馈调节信号包括:选择被设置为逻辑高值的预设信号而不是由另一功率复用器砌块产生的输出反馈控制信号作为所述特定功率复用器砌块的输入反馈控制信号,所述另一功率复用器砌块与所述特定功率复用器砌块连贯并且在沿所述多个功率复用器砌块按链式布置被耦合的系列的反馈方向上先于所述特定功率复用器砌块。
26.如权利要求21所述的方法,其特征在于,提供所述信号包括:提供被设置为逻辑高值的预设信号以使多个功率复用器砌块中的特定功率复用器砌块的反馈控制信号输入具有逻辑高值,以便使在所述特定功率复用器砌块处将所述负载电源轨耦合到所述第二电源轨的发生提前。
27.如权利要求21所述的方法,其特征在于,经由所述第一电源轨向所述电路负载提供功率和经由所述第二电源轨向所述电路负载提供功率包括:同时在一个功率复用器砌块处经由所述第一电源轨向所述电路负载提供功率并且在另一功率复用器砌块处经由所述第二电源轨向所述电路负载提供功率。
28.一种装置,包括:
电路负载;
第一电源轨;
第二电源轨;
耦合到所述电路负载的负载电源轨;
多个功率复用器砌块,所述多个功率复用器砌块按链式布置被设置并且被配置成:在沿所述链式布置的第一方向上在连贯功率复用器砌块之间传播电源轨选择信号以将所述第一电源轨从所述负载电源轨断开,并在沿所述链式布置的第二方向上在连贯功率复用器砌块之间传播反馈控制信号以将所述第二电源轨连接到所述负载电源轨;以及
调节电路系统,所述调节电路系统被配置成:使得能够确立在所述多个功率复用器砌块中的特定功率复用器砌块处将所述第二电源轨连接到所述负载电源轨的发生的定时。
29.如权利要求28所述的装置,其特征在于:
所述第二方向是沿所述链式布置的所述第一方向的逆向;
所述多个功率复用器砌块包括沿所述链式布置的最后功率复用器砌块;以及
所述调节电路系统被进一步配置成:使在所述特定功率复用器砌块处将所述第二电源轨连接到所述负载电源轨的发生的定时提前以在所述最后功率复用器砌块处将所述第二电源轨连接到所述负载电源轨的发生之前发生。
30.如权利要求28所述的装置,其特征在于:
所述第二方向是沿所述链式布置的所述第一方向的逆向;
所述多个功率复用器砌块包括在所述链式布置的终接端处的在所述第一方向上的最后功率复用器砌块;以及
所述调节电路系统被进一步配置成:使在所述特定功率复用器砌块处将所述第二电源轨连接到所述负载电源轨的发生的定时提前以在所述最后功率复用器砌块处将所述第一电源轨从所述负载电源轨断开的发生之前发生。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180115312A1 (en) * 2016-10-21 2018-04-26 Qualcomm Incorporated Chip wide power multiplexer deployment with programmable switch over time
US10535394B2 (en) * 2017-07-20 2020-01-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Memory device including dynamic voltage and frequency scaling switch and method of operating the same
US10529407B2 (en) * 2017-07-20 2020-01-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Memory device including a plurality of power rails and method of operating the same
US10664006B2 (en) 2018-01-11 2020-05-26 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for automatic switch to retention mode based on architectural clock gating
US20200019229A1 (en) * 2018-07-11 2020-01-16 Qualcomm Incorporated Power sequencing based on active rail
US10396033B1 (en) * 2018-07-23 2019-08-27 Qualcomm Incorporated First power buses and second power buses extending in a first direction
US10756731B2 (en) * 2018-08-28 2020-08-25 Texas Instruments Incorporated Power source multiplexer with adaptive switch control
US10459510B1 (en) * 2019-01-17 2019-10-29 Qualcomm Incorporated Power chain with delay adaptive switches
US20200264788A1 (en) * 2019-02-15 2020-08-20 Qualcomm Incorporated Optimal cache retention mechanism
US10908663B2 (en) * 2019-06-06 2021-02-02 Apple Inc. Power switch multiplexer with configurable overlap
US11563428B1 (en) * 2020-02-20 2023-01-24 Acacia Communications, Inc. Clock skew calibration for time interleaved ADCS
DE102021132146A1 (de) 2021-02-09 2022-08-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Ein-Chip-System
US11327515B1 (en) * 2021-03-31 2022-05-10 Qualcomm Incorporated Local configuration using programmable header switch
US11687106B1 (en) * 2022-05-09 2023-06-27 Qualcomm Incorporated Systems and methods for adaptive power multiplexing with a first type of power multiplexer and a second type of power multiplexer

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6147539A (en) * 1993-12-16 2000-11-14 Intel Corporation Method and structure for improving power consumption on a component while maintaining high operating frequency
US20030233588A1 (en) * 2002-06-14 2003-12-18 Dell Products L.P. Method and apparatus for information handling system sleep regulation
EP1006657B1 (en) * 1998-09-11 2005-10-26 Sharp Kabushiki Kaisha Constant impedance, low noise CMOS buffer
US20060145726A1 (en) * 2002-10-25 2006-07-06 Renesas Technology Corp. Low power consumption MIS semiconductor device
CN101820277A (zh) * 2009-02-27 2010-09-01 台湾积体电路制造股份有限公司 用于可编程加电序列的装置和方法
US7791406B1 (en) * 2006-04-04 2010-09-07 Marvell International Ltd. Low leakage power management
CN102362266A (zh) * 2009-04-13 2012-02-22 国际商业机器公司 具有叠置式电压域的电压转换和集成电路
CN102576236A (zh) * 2009-09-09 2012-07-11 马维尔国际贸易有限公司 具有多个电源和/或多个低功率模式的存储器
CN203537367U (zh) * 2011-12-22 2014-04-09 英特尔公司 用于进行电平移位的装置和具有该装置的系统
US20150048869A1 (en) * 2013-08-19 2015-02-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Circuit and method for power management

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5650973A (en) 1994-09-27 1997-07-22 Micrel, Inc. PCMCIA power multiplexer integrated circuit with programmable decode
US20030223003A1 (en) 2002-03-21 2003-12-04 Guy Meynants Fast and low-power multiplexing circuit and use thereof in imaging devices
US7256568B2 (en) 2004-05-11 2007-08-14 The Hong Kong University Of Science And Technology Single inductor multiple-input multiple-output switching converter and method of use
US7570100B2 (en) 2004-08-16 2009-08-04 Texas Instruments Incorporated Potential and rate adjust header switch circuitry reducing transient current
US7541693B2 (en) 2005-06-13 2009-06-02 Intel Corporation Power distribution network for computer systems and other low-power applications
US7793130B2 (en) 2007-04-24 2010-09-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Mother/daughter switch design with self power-up control
US8327163B2 (en) 2009-02-27 2012-12-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Apparatus and methods for programmable power-up sequence
US9018893B2 (en) 2011-03-18 2015-04-28 Medtronic Minimed, Inc. Power control techniques for an electronic device
US8542054B2 (en) 2011-10-31 2013-09-24 Apple Inc. Power switch acceleration scheme for fast wakeup
KR101682779B1 (ko) 2011-12-27 2016-12-05 인텔 코포레이션 게이팅된 도메인의 부하 조건들에 기초하여 게이팅된 도메인의 활성 상태 동안 전력 게이트들을 제어하기 위한 방법들 및 시스템들
US8981839B2 (en) * 2012-06-11 2015-03-17 Rf Micro Devices, Inc. Power source multiplexer
US20150035358A1 (en) * 2013-08-05 2015-02-05 Ragingwire Data Centers, Inc. Electrical power management system and method
US9654101B2 (en) * 2015-07-30 2017-05-16 Qualcomm Incorporated Integrated circuit power rail multiplexing

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6147539A (en) * 1993-12-16 2000-11-14 Intel Corporation Method and structure for improving power consumption on a component while maintaining high operating frequency
EP1006657B1 (en) * 1998-09-11 2005-10-26 Sharp Kabushiki Kaisha Constant impedance, low noise CMOS buffer
US20030233588A1 (en) * 2002-06-14 2003-12-18 Dell Products L.P. Method and apparatus for information handling system sleep regulation
US20060145726A1 (en) * 2002-10-25 2006-07-06 Renesas Technology Corp. Low power consumption MIS semiconductor device
US7791406B1 (en) * 2006-04-04 2010-09-07 Marvell International Ltd. Low leakage power management
CN101820277A (zh) * 2009-02-27 2010-09-01 台湾积体电路制造股份有限公司 用于可编程加电序列的装置和方法
CN102362266A (zh) * 2009-04-13 2012-02-22 国际商业机器公司 具有叠置式电压域的电压转换和集成电路
CN102576236A (zh) * 2009-09-09 2012-07-11 马维尔国际贸易有限公司 具有多个电源和/或多个低功率模式的存储器
CN203537367U (zh) * 2011-12-22 2014-04-09 英特尔公司 用于进行电平移位的装置和具有该装置的系统
US20150048869A1 (en) * 2013-08-19 2015-02-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Circuit and method for power management

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
THOMAS SCHWEIZER等: "Low Energy Voltage Dithering in Dual VDD Circuits", 《INTEGRATED CIRCUIT AND SYSTEM DESIGN》 *

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