CN109074143A

CN109074143A - 经由共享的次级电源供应支持电源轨系统的峰值电流

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Publication number: CN109074143A
Application number: CN201780019261.XA
Authority: CN
Inventors: H·J·朴; T·郭; C·K·Y·春
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2018-12-21
Also published as: EP3433703A1; US20170277238A1; WO2017165077A1; US10642329B2

Abstract

提供了用于控制计算设备中的电源的系统、方法和计算机程序。一个实施例是包括耦合到一个或多个计算设备组件的多个电源轨的系统。每个电源轨具有主要电源供应以用于以相应的请求电压生成电流。该系统进一步包括共享的次级电源供应，其选择性地耦合到多个电源轨以用于提供电流增加。控制器选择多个电源轨中的一个电源轨来接收电流增加。控制器生成控制信号以将共享的次级电源供应电耦合到选择的电源轨，以接收电流增加。

Description

经由共享的次级电源供应支持电源轨系统的峰值电流

背景技术

计算设备(例如，服务器、台式计算机、以及诸如蜂窝电话、平板计算机、膝上型计算机、便携式数字助理、便携式游戏控制台、可穿戴设备和其它电池供电设备等的便携式计算设备)在个人和专业级别上对于人们而言都是必需品。计算设备可以具有消耗电源的各种电子组件，诸如片上系统(SoC)的一个或多个内核。例如，内核可以包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)和存储器系统。

计算设备组件操作的速度可以响应于时钟频率和适用于它的电源供应电压来增加或减小。向计算设备组件应用较高速度的时钟，以及相应的较高的电源供应电压通常导致较高速度的操作，但是消耗更多功率。由于在电池操作的计算设备中节能是特别需要的，因此已经开发了各种方案来平衡计算设备的性能和功耗。例如，资源电源管理器(RPM)可以监视计算设备中的操作条件。当RPM检测到将对性能产生不良影响的操作条件时，RPM可以生成对应该增加提供给一个或多个组件的功率以保持性能的指示。计算设备可以包括RPM可以调节以输出选择的电压的一个或多个可缩放电压或可调节电源供应。

电源轨可以具有一个或多个电源供应(例如，开关模式电源供应(SMPS)或低压差稳压器(LDO))，以在所要求的电压下提供各种水平的电流，以及管理峰值电流投射。在单个电源轨具有多个SMPS的情况下，它们可以包括第一阶段或主要SMPS、次级或第二阶段SMPS、第三的或第三阶段SMPS等。当电流高于固定电流阈值时，与电源轨相关联的限制管理器(LM)可以测量峰值电流投射并且限制计算设备组件的性能。第二阶段和第三阶段SMPS为电源供应设计增加额外的复杂性和成本，即使在大多数操作条件下它们可能是不活动的。

因此，仍然需要用于经由电源轨选择来控制电源的系统和方法。

发明内容

公开了用于控制计算设备中的电源的系统、方法和计算机程序。一个实施例是包括多个电源轨的系统，所述多个电源轨经由一个或多个电源多路复用器来耦合到一个或多个计算设备组件。每个电源轨具有主要电源供应以用于以相应的请求电压生成电流。该系统进一步包括共享的次级电源供应，其选择性地耦合到多个电源轨以用于提供电流增加。控制器选择多个电源轨中的一个电源轨来接收电流增加。该控制器生成控制信号来将共享的次级SMPS电耦合到选择的电源轨，以接收电流增加。

用于控制计算设备中的电源的示例性方法包括选择多个电源轨中的一个电源轨来接收电流增加。多个电源轨中的每一个电源轨都具有相应的主要电源供应，以用于以相应的请求电压生成电流。生成控制信号来将共享的次级电源供应电耦合到选择的电源轨，以接收电流增加。共享的次级电源供应向选择的电源轨提供电流增加。

附图说明

在图中，除非另有指示，相似的参考数字指的是遍及各种视图的相似的部分。对于具有诸如“102A”或“102B”的字母符号命名的参考数字而言，字母符号命名可以区分存在于同一图中的两个相似的部分或元素。当参考数字旨在包含在所有图中具有相同的参考数字的所有部分时，可以省略针对参考数字的字母符号命名。

图1是示出用于经由共享的次级电源供应来合并支持电源轨系统的电流的电源供应设计的实施例的方块图。

图2是示出用于经由共享的次级电源供应来合并支持电源轨系统的电流的电源供应设计的另一实施例的方块图。

图3是示出包括用于向多个电源轨提供峰值电流支持的共享的次级电源供应的系统的实施例的方块图。

图4是在图3的系统中实现的方法的实施例的流程图，该方法用于经由共享的次级电源供应向电源轨系统提供峰值电流支持。

图5是示出连接到在图3中的电源轨中的一个电源轨的可切换解耦电容器的方块图。

图6示出了用于实现在图3中的共享的次级电源供应的电路设计的实施例。

图7示出了用于实现在图3中的共享的次级电源供应的电路设计的另一实施例。

图8示出了用于实现在图3中的共享的次级电源供应的电路设计的进一步的实施例。

图9是示例性计算设备的方块图，该示例性计算设备包括用于合并图3-图8的系统和方法的便携式计算设备。

具体实施方式

本文中使用“示例性的”一词来表示“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性的”的任何方面都不一定被解释为相对其它方面优选或有优势。

在本说明中，术语“计算设备”用于描述任何计算设备，例如，诸如服务器、台式计算机、膝上型计算机和便携式计算设备。便携式计算设备可以包括在诸如电池的有限容量电源供应上操作的任何计算设备。虽然电池操作的计算设备已经被使用了几十年，但是，在可充电电池中的技术进步加之第三代(“3G”)和第四代(“4G”)无线技术的出现已经使具有多方面能力的许多计算设备成为可能。因此，术语“便携式计算设备”可以包括蜂窝电话(例如，智能电话)、卫星电话、寻呼机、个人数字助理(PDA)、导航设备、智能本或电子阅读器、媒体播放器、具有无线连接的膝上型计算机或手持计算机、平板计算机、便携式游戏控制台、专用设备(例如，循环计算机)或可穿戴设备(例如，健身表等)等。

术语“中央处理单元”(“CPU”)、“数字信号处理器”(“DSP”)和“图形处理单元”(“GPU”)是可以存在于计算设备中的处理器的非限制性示例。在片上系统(“SOC”)架构的情况下，处理器可以是“内核”。除非另有指示的地方，在本说明中这些术语可以互换使用。在本说明书中，术语“计算设备组件”用于指计算设备的处理器、内核或其它电子组件，该计算设备具有与下文关于示例性实施例描述的那些相似的电源供应使用和控制特性。

图1示出了用于控制计算设备中的电源的示例性系统100。如在图1中所示出的，系统100包括多个示例性计算设备组件：中央处理单元(CPU)102、图形处理单元(GPU)104、数字信号处理器(DSP)106和存储器系统108。尽管出于说明性的目的，该示例性实施例包括四个计算设备组件，但是其它实施例可以包括两个或更多个计算设备组件中的任何其它数量的计算设备组件。这四个示例性计算设备组件中的每一个示例性计算设备组件可以从三个示例性电源轨110、112和114中选择的一个示例性电源轨接收电源。如本领域普通技术人员所了解的，术语“电源轨”用于包括将电流路由到芯片或其它电子系统中的耗电设备的诸如导体的一个或多个电源分配元件。

系统100还包括在电压轨110上以第一请求电压(“V1”)生成电流的第一电源供应116、在电压轨112上以第二请求电压(“V2”)生成电流的第二电源供应118、以及在电压轨114上以第三请求电压(“V3”)生成电流的第三电源供应120。术语“请求电压”意指电压被控制，以便在电池电压和负载的操作范围内基本上保持恒定。虽然该示例性实施例包括三个电源供应116、118和120，但是其它实施例可以包括任何其它数量的这样的电源供应。

系统100进一步包括电源多路复用器122、124、126和128。在这个示例性实施例中，电源多路复用器122、124、126和128是3:1多路复用器，这意味着每个多路复用器具有三个电源输入和一个电源输出。然而，在其它实施例中，这样的电源多路复用器可以具有任何其它数量的的输入。电源多路复用器122、124、126和128中的每个电源多路复用器的电源输出耦合到相应的计算设备组件的电源输入。电源多路复用器122、124、126和128中的每个电源多路复用器的电源输入通过电压轨110、112和114耦合到电源供应116、118和120中的每个电源供应。更具体地说，电源多路复用器122的第一电源输入耦合到电压轨110，电源多路复用器122的第二电源输入耦合到电压轨112，以及电源多路复用器122的第三电源输入耦合到电压轨114。类似地，电源多路复用器124的第一电源输入耦合到电压轨110，电源多路复用器124的第二电源输入耦合到电压轨112，以及电源多路复用器124的第三电源输入耦合到电压轨114。此外，电源多路复用器126的第一电源输入耦合到电压轨110，电源多路复用器126的第二电源输入耦合到电压轨112，以及电源多路复用器126的第三电源输入耦合到电压轨114。同样地，电源多路复用器128的第一电源输入耦合到电压轨110，电源多路复用器128的第二电源输入耦合到电压轨112，以及电源多路复用器128的第三电源输入耦合到电压轨114。

每个计算设备组件可以生成电源供应电压请求。电源供应电压请求可以包括信号、消息或其它指示，其指示多个可选择的电源电平中的选择的一个电源电平。可选择的电源电平对应于上文描述的电压或电压电平，诸如在图1中所示出的实施例中的V1、V2和V3。因此，在这个实施例中，电源供应电压请求还对应于电源供应116、118和120中的一个电源供应。

每个计算设备组件可以选择或确定其自己期望的操作电压或电源电平。在实施例中，选择的或期望的操作电压或电源电平可以由电源供应电压请求来表示。此外，计算设备组件可以被编程或以其它方式配置为具有算法或类似的逻辑，所述算法或类似的逻辑提供用于选择或确定其自身期望的操作电压或电源电平的智能。

电源多路复用器122、124、126和128中的每一个电源多路复用器还可以包括控制或选择器输入。在图1所示出的实施例中，电源多路复用器122、124、126和128中的每一个电源多路复用器的控制输入分别响应于电源供应电压请求中的一个电源供应电压请求来接收相应的控制信号130、132、134和136。在图1所示出的实施例中，电源多路复用器122、124、126和128分别直接从相应的计算设备组件，即CPU 102、GPU 104、DSP 106和存储器系统108接收控制信号130、132、134和136。换句话说，在本实施例中，每个计算设备组件响应于其电源供应电压请求来生成控制信号130、132、134和136。在图1中未示出电源供应电压请求，这是因为它们是由计算设备组件内部的信号、消息或其它指示来表示的。

响应于在它们各自的选择器或控制输入处接收的控制信号130、132、134和136，电源多路复用器122、124、126和128中的每一个电源多路复用器选择电压轨110、112和114中的一个电压轨。因此，电流和电压特性是由电压轨110、112中选择的一个电压轨提供的，以及是通过选择电源多路复用器122、124、126和128中的一个电源多路复用器来耦合到相应的计算设备组件的电源输入的。选择性地耦合到电压轨110、112和114中的一个电压轨的每个计算设备组件通过电压轨110、112和114中选择的一个电压轨，以及相应地，从电源供应116、118和120中选择的一个电源供应来汲取电流。

图2示出了用于控制计算设备中的电源的另一示例性系统200。如在图2中所示出的，在另一个说明性或示例性实施例中，用于在计算设备中提供电源控制的系统200包括一组示例性计算设备组件：CPU 102、GPU 104、DSP 106和存储器系统108。系统200还包括在电压轨110上以第一请求电压V1生成电流的第一电源供应116、在电压轨112上以第二请求电压V2生成电流的第二电源供应118、以及在电压轨114上以第三请求电压V3生成电流的第三电源供应120。

系统200进一步包括电源多路复用器122、124、126和128。电源多路复用器122、124、126和128中的每个电源多路复用器的电源输出耦合到相应的计算设备组件的电源输入。电源多路复用器122、124、126和128中的每个电源多路复用器的电源输入以与在上文关于图1描述的实施例中相同的方式通过电压轨110、112和114耦合到电源供应116、118和120中的每个电源供应。

电源多路复用器122、124、126和128中的每一个电源多路复用器还具有控制或选择器输入。在图2中所示出的实施例中，电源多路复用器122、124、126和128中的每个电源多路复用器的控制输入分别从资源电源管理器202接收相应的控制信号230、232、234和236。资源电源管理器202响应于电源供应电压请求来生成控制信号230、232、234和236，这些请求分别包含在组件信号240、242、244和246中。组件信号240、242、244和246包括在计算设备组件与资源电源管理器202之间通信的所有信号、消息或其它信息。如在上文关于图1描述的实施例中，在本实施例中的每个组件可以生成电源供应电压请求，该电源供应电压请求指示选择的电源电平，以及因此对应于电源供应116、118和120中的一个电源供应。在图2中所示出的实施例中，电源多路复用器122、124、126和128直接从资源电源管理器202接收控制信号230、232、234和236。换句话说，在本实施例中，资源电源管理器202响应于由计算设备组件生成的电源供应电压请求来生成控制信号230、232、234和236。

响应于接收来自计算设备组件的电源供应电压请求，如果在接收电源供应电压请求时电源供应116、118和120中的相应的一个电源供应是不活跃的，则资源电源管理器202可以将其激活(即，开启)。在资源电源管理器202激活电源供应116、118和120中的一个电源供应的情况下，资源电源管理器202可以随后向请求计算设备组件传送确认指示或握手。如果资源电源管理器202没有从计算设备组件中的任何计算设备组件接收到针对任何一个或多个电源电平(以及相应的电源供应116、118和120)的电源供应电压请求，则资源电源管理器202可以停用(即，关闭)电源供应116、118和120中的任何这样的非请求的一个电源供应。

响应于在它们各自的选择器或控制输入处接收的控制信号230、232、234和236，电源多路复用器122、124、126和128中的每一个电源多路复用器选择电压轨110、112和114中的一个电压轨。因此，电流和电压特性是由电压轨110、112和114中选择的一个电压轨提供的，以及是通过选择电源多路复用器122、124、126和128中的一个电源多路复用器来耦合到相应的计算设备组件的电源输入的。以这种方式选择性地耦合到电压轨110、112和114中的一个电压轨的每个计算设备组件因此通过电压轨110、112和114中选择的一个电压轨，以及相应地，从电源供应116、118和120中选择的一个电源供应来汲取电流。

图3是示出系统300的实施例的方块图，该系统300可以并入上文描述的系统100和200中，用于向电源轨110、112和114提供峰值电流支持。在图3的实施例中，电源供应116、118和120分别包括单个电源供应或主要电源供应，例如，诸如主要电源供应304、306和308。如在图3中所示出的，主要电源供应304、306和308耦合到电源302。系统300进一步包括次级“协助者”电源供应310用于向电源轨110、112和114提供峰值电流支持。次级电源供应310是由主要电源供应304、306和308通过控制开关326、328和330来选择性地共享的。

本领域普通技术人员将容易了解的是，主要和次级电源供应可以包括任何适当的电源调节器。在实施例中，主要电源供应和次级电源供应中的一者或多者包括开关模式电源供应。在其它实施例中，可以使用降压转换器或其它类型的电源调节器，例如，包括低压差(LDO)稳压器或其它类型。此外，应当了解的是，取决于“协助者”要求的大小，共享的次级电源供应310可以包括一个或多个调节器。

根据耦合到电压轨的计算设备组件对于电源多路复用器的负载(即，功能块318、320和322)，共享的次级电源供应310是动态地可重新配置的。共享的次级电源供应310经由电开关326、328和330分别电耦合到电源轨110、112和114。在实施例中，电开关326、328和330包括集成电源开关，该集成电源开关接收由轨优先级控制器313生成的控制信号332。控制信号332可以关闭和打开电源开关，以经由连接324从共享的次级电源供应310向电源轨110、112和114中的一个电源轨选择性地提供额外的电流。

轨优先级控制器313可以动态地确定针对峰值电流增加(即，Imax增加)的轨优先级。换言之，轨优先级控制器313确定将电源轨110、112和114中的哪一个电源轨电耦合到共享的次级电源供应310。针对Imax增加的轨优先级可以是基于用于达到电流限制阈值的计数和/或统计来确定的。在其它实施例中，轨优先级可以是基于以下各项中的一项或多项来确定的：耦合到功能块318、320和322的计算设备组件中的任何计算设备组件的功率估计、电源多路复用器连接状态、泄漏IDDQ、结点温度(junction temperature)、频率、或电源崩溃状态。在另一实现方式中，轨优先级可以包括静态信息。如在图3中所示出的，轨优先级控制器313可以经由连接334分别从与电源轨110、112和114相关联的限制管理器(LM)块312、314和316接收轨优先级信息。此外，轨优先级控制器313可以通过经由连接334向LM块312、314和316发送控制信号来动态地调节电流限制阈值。峰值电流(Imax)控制器311可以耦合到轨优先级控制器313和共享的次级电源供应310，以用于向连接324提供额外的电流。

应当了解的是，共享的次级电源供应310可以比主要电源供应304、306和308具有更高或更低的性能。当在具有高峰值电流需求的电源轨上需要时，共享的次级电源供应310可以被接入并且连接到适当的电源轨。如果电源轨110、112和114中的所有电源轨都具有比主要电源供应304、306和308的电流能力低的电流，则可以将共享的次级电源供应310排除在电路之外(即，关断)，以优化转换效率并且将电源损耗最小化。

为了进一步说明在图3中的系统300的操作，考虑一示例，其中耦合到LM块312的功能块318包括CPU，以及耦合到LM的功能块320包括GPU。主要电源供应304、306和308中的每一个电源供应可以被配置为具有大约3安培的电源供应能力，以及次级共享的电源供应310可以被配置为具有大约4安培的电源供应能力。LM块312、314和316中的每个LM块可以被配置为具有3安培的初始限制阈值。在第一操作场景中，CPU(即，功能块318)可能正在运行相对重的工作负载，而GPU(即，功能块320)和其它功能块(即，功能块322)可能正在运行相对轻的工作负载。轨优先级控制器313可以检测到CPU已经达到3安培的电流限制阈值，以及需要向电源轨110提供更多的电源供应电流。作为响应，轨优先级控制器313可以被配置为通过连接开关326来将共享的次级电源供应310连接到电源轨110。当共享的次级电源供应310连接到电源轨110时，组合的电源供应容量从3安培增加到7安培(即，来自共享的次级电源供应310的4安培和来自主要电源供应304的3安培)。因此，轨优先级控制器313还可以将LM块312的限制阈值从大约3安培调节到7安培，以适应CPU繁重的工作负载。

现在考虑系统300的第二操作示例(图3)，其中GPU(即，功能块320)可能正在运行相对较重的工作负载，而CPU(即，功能块318)和其它功能块(即，功能块322)可能正在运行相对较轻的工作负载。轨优先级控制器313可以检测到GPU已经达到3安培的电流限制阈值，以及需要向电源轨112提供更多的电源供应电流。作为响应，轨优先级控制器313可以被配置为通过连接开关328来将共享的次级电源供应310连接到电源轨112。当共享的次级电源供应310连接到电源轨112时，在电源轨112上的组合的电源供应容量可以从3安培增加到7安培(即，来自共享的次级电源供应310的4安培和来自主要电源供应306的3安培)。因此，轨优先级控制器313还可以将LM块314的限制阈值从大约3安培调节到7安培，以适应GPU繁重的工作负载。

图4是示出在图3的系统中实现的方法的实施例的流程图，该方法用于经由共享的次级电源供应310来选择性地向电源轨110、112和114提供峰值电流支持。在方块402处，电源轨110、112和114中的一个电源轨被选择用于峰值电流支持。选择的电源轨可以是基于由LM块312、314和316提供的可变数据、固定数据或者以下各项中的一项或多项来确定的：耦合到功能块318、320和322的计算设备组件中的任何计算设备组件的功率估计、电源多路复用器连接状态、泄漏IDDQ、结点温度、频率、或者电源崩溃状态。在方块404处，轨优先级控制器313生成控制信号332，以通过关闭开关326、328和330中的一个开关来将共享的次级电源供应310电耦合到与选择的电源轨相关联的主要电源供应304、306或308。在方块406处，共享的次级电源供应310向选择的电源轨提供额外的峰值电流。在方块408处，轨优先级控制器313可以调节与选择的电源轨相关联的电流限制阈值。

在LM块318、320和322中的限制阈值可以是基于最大电源供应能力来确定的。在实施例中，通过测量在电源轨上的电流，LM块可以检测到高于限制阈值的电流负载。作为响应，LM块可以调节一个或多个内核(例如，CPU、GPU、DSP)和存储器108的性能，以将电流负载保持在电源供应能力之下。以这种方式，应当了解的是，系统300可以重新配置共享的次级电源供应310并且将其连接到多个电压轨110、112和114中的一个电源轨。此外，LM块的限制阈值还可以是根据电源供应配置来动态调节的。例如，当共享的次级电源供应310连接到电源轨时，给定的电源轨的限制阈值可能更高，但是当共享的次级电源供应310连接到其它电源轨中的一个电源轨时，电源轨的限制阈值可能更低。每个LM块的峰值允许的电流阈值(即，限制阈值)可以是根据共享的次级电源供应310的配置(例如，耦合)来动态调节的。在实施例中，峰值电流可以是通过限制LM块的最大允许的性能水平来控制的。

参考图5，应当了解的是，电压轨110、112和114中的每一个电压轨可以经由电开关502选择性地切换到解耦电容器504。开关502可以是经由由轨优先级控制器313提供的控制信号506来控制的。图5示出了单个电源轨110，但是应当了解的是，电源轨112和114可以类似地切换到解耦电容器504。如在图5的示例中所示出的，当解耦电容器504经由开关502连接到电源轨110时，解耦电容器504可以为短峰值电流提供电源，从而可以减小在LM块312上的峰值电流和电源供应。通常地，具有大电流负载的电源轨趋向于具有较大的峰值电流。因此，轨优先级控制器313被配置为将解耦电容器504连接到具有大电流负载的电源轨，以便减少来自内核侧的峰值电流，以及减少在电源供应和LM块312侧上看到的峰值电流。

本领域普通技术人员将容易了解的是，主要电源供应304、306和308以及次级共享的“协助者”调节器(即，共享的次级电源供应310)可以是以各种方式来配置的。图6示出了一个实施例，其中两个主要电源供应304和306将电压调节环路配置为电压源，以及将共享的次级电源供应310配置为从属电流源。应该了解的是，可以合并任何数量的额外的主要电源供应。在本实施例中，主要电源供应304和306调节输出电压，以及共享的次级电源供应310使用主要电源供应304和306的电感器电流信息向输出提供必要的电流以作为电流受控的电流源。

如在图6中所示出的，主要电源供应304和306分别包括控制器和门驱动器604和606。共享的次级电源供应310包括控制器和门驱动器608和多路复用器610。在实施例中，多路复用器610包括耦合到和组件614的负载瞬态数据组件612。负载瞬态数据组件612耦合到控制器和门驱动器604和606，用于分别从主要电源供应304和306接收电感器电流信息。

主要电源供应304经由电感器628耦合到负载616。控制器和门驱动器604耦合到负载瞬态数据组件612与和组件614。如在图6中所进一步示出的，主要电源供应304进一步包括耦合到控制器和门驱动器604的一对晶体管624和626。晶体管624具有耦合到控制器和门驱动器604的第一端子、耦合到电压输入(Vin)的第二端子，以及耦合到电感器628的第三端子。晶体管626具有耦合到控制器和门驱动器604的第一端子、耦合到电感器628的第二端子，以及耦合到地的第三端子。控制器和门驱动器604还耦合到包括电容器630的电感器628的负载侧。

类似地，主要电源供应306可以经由电感器644来耦合到另一负载618。控制器和门驱动器606耦合到负载瞬态数据组件612与和组件614。主要电源供应306进一步包括耦合到控制器和门驱动器606的一对晶体管638和640。晶体管638具有耦合到控制器和门驱动器606的第一端子、耦合到电压输入(Vin)的第二端子，以及耦合到电感器644的第三端子。晶体管640具有耦合到控制器和门驱动器606的第一端子、耦合到电感器644的第二端子，以及耦合到地的第三端子。控制器和门驱动器606还耦合到包括电容器642的电感器644的负载侧。

共享的次级电源供应310经由电感器636耦合到开关620和622。控制器和门驱动器608耦合到多路复用器610。共享的次级电源供应610进一步包括一对晶体管632和634。晶体管632具有耦合到控制器和门驱动器608的第一端子、耦合到电压输入(Vin)的第二端子，以及耦合到电感器636的第三端子。晶体管634具有耦合到控制器和门驱动器608的第一端子、耦合到电感器636的第二端子，以及耦合到地的第三端子。

如进一步在图6中所示出的，包括轨优先级控制器313和Imax控制器311的主控制器602耦合到电源供应304、306和310。主控制器602经由开关620和622分别选择性地将共享的次级电源供应310与负载616和618连接和断开。

本领域普通技术人员将容易了解的是，向共享的次级电源供应310增加负载瞬态信息可以提高动态响应能力，这是因为，例如，前馈信息比电感器电流信息更快。此外，分别存在于电源供应304、306和310中的控制器和门驱动器604、606和608是可以通过任何现有的或新的调制方案来实现的，例如，诸如脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)。如在本领域中已知的，PWM是使用恒定频率来改变开关控制信号的占空比的调制方案。PFM是改变开关控制信号的开关频率的调制方案。它代表了各种频率调制方案，诸如常数准时控制、常数关断时间控制或滞后控制。在实施例中，主要电源供应304和306可以具有比共享的次级电源供应310更宽的带宽，使得在次级电源供应310作为独立的电流源向输出提供所需的电流时，主要电源供应304和306可以通过吸收来自次级电源供应310的任何扰动来正确地调节输出电压。

图7示出了用于实现主要电源供应304和306以及共享的次级电源310的另一实施例。图7的实施例包括对图6的实施例的变形。在本实施例中，主要电源供应304和306分别是利用单相或多相调制器702和706使用开关控制信号来配置的。应当了解的是，单相或多相调制内核可以被放置在主要电源供应或共享的次级电源供应中。

图8示出了用于实现主要和共享的次级电源供应的配置的电路设计的进一步实施例。本领域普通技术人员将容易了解的是，对图8的变形包括并行连接的两个电压调节环路。主要电源供应304和306与共享的次级电源供应310两者都具有来自输出的电压反馈。应进一步了解的是，除了共享的次级电源供应310不具有单独的输出电容器之外，图8的替代实施例类似于并行的电源供应。

在示例性实施例中，上文描述的用于电源控制的方法可以通过配置诸如资源电源管理器和计算设备组件的计算设备及其部分所利用的逻辑来实现。这样的逻辑可以由上文描述的方法和系统来表示，并在附图中示出。应当了解的是，该逻辑可以以任何形式来体现，包括通常被称为软件、固件、可编程逻辑等的形式。如在本说明书中所使用的，术语“软件”包括处理器可执行代码或指令。尽管出于清楚的目的，没有单独示出，但是资源电源管理器可以包括由这样的逻辑部分地控制的处理器。该逻辑可以存储在资源电源管理器、计算设备组件或计算设备的其它部分中的存储器中。应当注意的是，非暂时性计算机可读存储介质和存储在其中用于由处理器执行的计算机可执行代码或指令的组合定义了“计算机程序产品”，正如在专利词典中该术语被理解的那样。此外，如利用这样的逻辑或指令来编程的或配置的计算设备、资源电源管理器或一个或多个计算设备组件可以充当“单元”，用于执行本文中描述的方法步骤或设备功能中的一者或多者。

虽然在下文描述的方法中的某些动作或步骤自然先于其它动作或步骤，用于使示例性实施例如所描述的进行操作，但是如果这样的顺序或次序不改变本发明的功能，则本发明不限于那些动作或步骤的顺序。也就是说，应当认识到的是，在不背离本发明的范围和精神的情况下，一些动作或步骤可以在其它动作或步骤之前、之后或与其它动作或步骤并行(即，基本上同时)执行。在一些情况下，在不背离本发明的范围和精神的情况下，可以省略或不执行某些动作或步骤。进一步地，诸如“此后”、“然后”、“其次”等词语并不意指限制动作或步骤的顺序。相反，这样的词语被用于通过对示例性方法的描述来帮助引导读者。

如在图9中所示出的，在说明性或示例性实施例中，计算设备包括便携式计算设备(PCD)700。计算设备700包括片上系统702，即，体现在集成电路芯片中的系统。

在PCD 700中，片上系统702的处理器包括中央处理单元(“CPU”)704和图形处理单元(“GPU”)706。PCD 700还包括模拟信号处理器708。要注意的是，如上文所描述的，CPU 704和GPU 706可以分别用作CPU和GPU中的任何一者。

显示控制器710和触摸屏控制器712耦合到CPU 704。在片上系统702外部的触摸屏显示器714耦合到显示控制器710和触摸屏控制器712。PCD 700可以进一步包括视频解码器716。视频解码器716耦合到CPU 704。视频放大器718耦合到视频解码器716和触摸屏显示器714。视频端口720耦合到视频放大器718。通用串行总线(“USB”)控制器722也耦合到CPU704，以及USB端口724耦合到USB控制器722。存储器726耦合到CPU 704，该存储器726可以用作上文关于图1-图5所描述的存储器系统中的任何存储器系统。用户标识模块(“SIM”)卡728也可以耦合到CPU 704。此外，数字照相机730可以耦合到CPU 704。

立体声音频CODEC 732可以耦合到模拟信号处理器708。进一步地，音频放大器734可以耦合到立体声音频CODEC 732。第一和第二立体声扬声器736和738可以分别耦合到音频放大器734。此外，麦克风放大器740也可以耦合到立体声音频CODEC 732，以及麦克风742可以耦合到麦克风放大器740。调频(“FM”)无线电调谐器744可以耦合到立体声音频CODEC732。FM天线746耦合到FM无线电调谐器744。进一步地，立体声头戴式受话器748可以耦合到立体声音频CODEC 732。

调制解调器或射频(“RF”)收发机750可以耦合到模拟信号处理器708。RF开关752可以耦合到RF收发机750和天线754。此外，键盘756、具有麦克风的单声道耳机758和振动器设备760可以耦合到模拟信号处理器708。内部和外部温度传感器762和764可以分别耦合到模数转换(“ADC”)控制器766。

两个或更多个电源供应768耦合到片上系统702，所述电源供应可以用作上文描述的电源供应中的的任何电源供应。上文描述的类型的资源电源管理器770可以包括在片上系统702中。除了以上文描述的方式被进行配置之外，如本领域普通技术人员所了解的，资源电源管理器770可以被配置为执行传统的资源电源管理器功能。出于清楚的目的，在图9中未示出诸如上述电源多路复用器和电压轨的其它电源控制和分配元件。

在不背离本发明的精神和范围的情况下，替代的实施例对于本发明所属领域的普通技术人员而言将变得显而易见。因此，尽管已经详细说明和描述了选择的方面，但是应当理解的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下，如由以下权利要求所定义的，可以在其中进行各种替换和改变。

Claims

1.一种用于控制计算设备中的电源的方法，所述方法包括：

选择多个电源轨中的一个电源轨来接收电流增加，所述多个电源轨中的每个电源轨具有相应的主要电源供应以用于以相应的请求电压生成电流；

生成控制信号以将共享的次级电源供应电耦合到所述选择的电源轨，以接收所述电流增加；以及

所述共享的次级电源供应向所述选择的电源轨提供所述电流增加。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择所述多个电源轨中的所述一个电源轨来接收所述电流增加包括：确定电源轨优先级。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述电源轨优先级是基于来自与所述多个电源轨相关联的一个或多个限制管理器的数据来确定的。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择的电源轨是基于用于达到电流限制阈值的一个或多个计数来确定的。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择的电源轨是基于以下各项中的一项或多项来确定的：功率估计、电源多路复用器状态、泄漏IDDQ、以及用于请求所述电流增加的组件的温度或频率。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：调节与所述选择的电源轨相关联的电流限制阈值。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算设备包括电池供电的便携式计算设备。

8.一种用于控制计算设备中的电源的系统，所述系统包括：

用于选择多个电源轨中的一个电源轨来接收电流增加的单元，所述多个电源轨中的每个电源轨具有相应的主要电源供应以用于以相应的请求电压生成电流；

用于生成控制信号来将共享的次级电源供应电耦合到所述选择的电源轨，以接收所述电流增加的单元；以及

用于向所述选择的电源轨提供所述电流增加的单元。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述用于选择所述多个电源轨中的所述一个电源轨来接收所述电流增加的单元包括：用于确定电源轨优先级的单元。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述用于确定所述电源轨优先级的单元包括轨优先级控制器和一个或多个限制管理器。

11.根据权利要求8所述的系统，其中，所述选择的电源轨是基于用于达到电流限制阈值的一个或多个计数来确定的。

12.根据权利要求8所述的系统，其中，所述选择的电源轨是基于以下各项中的一项或多项来确定的：功率估计、电源多路复用器状态、泄漏IDDQ、以及用于请求所述电流增加的组件的温度或频率。

13.根据权利要求8所述的系统，还包括：用于调节与所述选择的电源轨相关联的电流限制阈值的单元。

14.根据权利要求8所述的系统，其中，所述用于向所述选择的电源轨提供所述电流增加的单元包括电耦合到所述选择的电源轨的所述共享的电源供应。

15.根据权利要求8所述的系统，还包括：

用于从所述多个电源轨向所述计算设备的一个或多个组件多路复用电源输入的单元。

16.根据权利要求8所述的系统，其中，所述便携式计算设备包括移动电话、个人数字助理、寻呼机、智能电话、导航设备，以及具有无线连接的手持计算机中的一者。

17.一种用于在计算设备中进行电源控制的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括体现在至少一个非暂时性存储介质中的处理器可执行逻辑，由一个或多个处理器对所述逻辑的执行将所述计算设备配置为进行以下操作：

向所述选择的电源轨提供所述电流增加。

18.根据权利要求17所述的计算机程序产品，其中，所述选择所述多个电源轨中的所述一个电源轨来接收所述电流增加包括：确定电源轨优先级。

19.根据权利要求18所述的计算机程序产品，其中，所述电源轨优先级是基于来自与所述多个电源轨相关联的一个或多个限制管理器的数据来确定的。

20.根据权利要求17所述的计算机程序产品，其中，所述选择的电源轨是基于用于达到电流限制阈值的一个或多个计数来确定的。

21.根据权利要求17所述的计算机程序产品，其中，所述选择的电源轨是基于以下各项中的一项或多项来确定的：功率估计、电源多路复用器状态、泄漏IDDQ、以及用于请求所述电流增加的组件的温度或频率。

22.根据权利要求17所述的计算机程序产品，其中，由一个或多个处理器对所述逻辑的执行还将所述计算设备配置为进行以下操作：

调节与所述选择的电源轨相关联的电流限制阈值。

23.根据权利要求17所述的计算机程序产品，其中，所述计算设备包括电池供电的便携式计算设备。

24.一种用于控制计算设备中的电源的系统，所述系统包括：

多个电源轨，其经由一个或多个电源多路复用器来耦合到一个或多个计算设备组件，每个电源轨具有主要电源供应以用于以相应的请求电压生成电流；

共享的次级电源供应，其选择性地耦合到所述多个电源轨以用于提供电流增加；以及

控制器，其被配置为进行以下操作：

选择所述多个电源轨中的一个电源轨来接收电流增加；以及

生成控制信号以将所述共享的次级电源供应电耦合到所述选择的电源轨，以接收所述电流增加。

25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述主要电源供应和所述共享的电源供应中的一者或多者包括开关模式电源供应和低压差稳压器(LDO)中的一者，以及所述共享的电源供应包括从属电流源。

26.根据权利要求24所述的系统，其中，所述控制器还被配置为通过确定电源轨优先级来选择所述多个电源轨中的所述一个电源轨。

27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述电源轨优先级是基于来自与所述多个电源轨相关联的一个或多个限制管理器的数据来确定的。

28.根据权利要求24所述的系统，其中，所述选择的电源轨是基于用于达到电流限制阈值的一个或多个计数来确定的。

29.根据权利要求24所述的系统，其中，所述控制器还被配置为执行以下操作：调节与所述选择的电源轨相关联的电流限制阈值。

30.根据权利要求24所述的系统，其中，所述计算设备包括电池供电的便携式计算设备。