CN111033436A - 净零能源设备中的峰值功率应用的早期预充电启用 - Google Patents

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A·古普塔
A·恩玛
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S·卡比斯泰拉姆穆蒂库马尔
H·K·克里希纳穆尔西
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Abstract

系统、装置和方法可以针对峰值功率事件提供早期预充电。通过刚好在根据合格的系统唤醒源触发器启动系统唤醒之前对超级电容进行预充电，可以提高应用性能。另外，超级电容的预充电可以由时间限定的预充电时段控制，并且也可以由预定的阈值电压控制。

Description

净零能源设备中的峰值功率应用的早期预充电启用
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年8月22日提交的美国非临时专利申请No.15/682,724的优先权权益。
技术领域
概括而言，实施例涉及用于计算负载的功率管理。更具体地，实施例涉及为在某些操作期间需要较高峰值功率的净零能量(NZE)计算设备提供功率管理。
背景技术
例如NZE收集设备的低功率计算解决方案可能极大地依赖于可用功率的有效利用。这些设备可以使用从各种来源收集的能量为整个系统供电。对于平均和峰值(短期)功耗之间具有很大差异的大多数情况下，能量收集和系统电池可能无法满足峰值功率要求(例如，由于电池化学性质和收集能力)并因此诸如超级电容器的技术(例如，“超级电容”)可以被采用。
超级电容可以与电池并联，以保持系统消耗的额外(例如峰值)瞬时充电。传统上，超级电容可以直接连接到充电电路，由于超级电容的泄漏特性，这可能会降低系统的能源效率。一种直接的选择可以是标称地使超级电容处于放电状态，并仅在实施峰值功率耗尽的很短时间之前对其进行预充电。当NZE系统处于活动状态时，控制超级电容的这种“及时”预充电也可能导致能量效率低下(例如，许多电路在仅为等待超级电容充电时上电)。另外，超级电容与电池的并联意味着超级电容被用作去耦电容器，而不是用于存储能量。例如，如果电池的开路电压为3.2V，则标称额定的超级电容可仅充电至3.2V，并用于降低电池提供的阻抗。
附图说明
通过阅读以下说明书和所附权利要求，并参考以下附图，实施例的各种优点对于本领域技术人员将变得显而易见。
图1是根据实施例的电源管理系统的示例的框图；
图2是根据实施例的电源管理系统的另一示例的框图；
图3A至图3D是根据实施例的指示在各种操作状态下的充电流的示例电源管理系统的框图；
图4A是根据实施例的电源管理单元的数字逻辑部分的框图；
图4B是根据实施例的在电源管理单元的数字逻辑部分内使用的控制和状态寄存器内容的框图；
图5是根据示例实施例的电源管理单元的操作的流程图；和
图6是根据实施例的计算系统的示例的图示。
具体实施方式
本文所述的技术可以解决及时超级电容预充电的问题，其被约束为在发生预充电时使功率消耗最小化，并且被约束为最大化超级电容效率或等效地最小化超级电容尺寸(例如，将超级电容充电至其满标称额定电压)。
零净能量(NZE)系统可能在尽可能长时间处于最低的功耗状态。因此，只有在存储了足够的电荷以在唤醒后立即执行所需的任务时(例如，无需等待超级电容充电)，才可能发生从睡眠状态到活动状态的转换。为了有效地支持NZE系统中峰值功耗与平均功耗之间的巨大差异，提出的IP的基本原理是双重的：首先，使超级电容充电至其最大端电压(如果需要)，并最小化给定的输出能量峰值所需的超级电容的尺寸并最小化所需峰值能量的充电时间。其次，可以使用两阶段的唤醒过程以进行超级电容预充电，其中第一阶段对应于被异步激活并由电池充电水平认定的唤醒条件，第二阶段处理及时超级电容预充电(例如，将超级电容暂时连接到充电器，同时将唤醒延迟到超级电容充电之前)。
以上过程可以使超级电容的及时的预充电发生在睡眠状态期间以及刚转换为活动状态之前。提出的超级电容预充电可以通过计划的预充电时间段(例如，针对最坏情况下的再充电次数进行调整)或充电状态监视阈值(例如，针对确切的充电要求进行调整)进行控制，以这种方式，在系统周期的大部分时间内都保持最低的功耗状态的同时满足峰值功率要求。系统的峰值功率要求、预期在峰值功率事件期间运行的每个软件任务的唤醒条件以及将超级电容充电到基于计划的控制所需的水平所需的最差时间的估计，可用于实现预充电控制。使用该信息，电源管理单元(PMU)可以配置超级电容预充电水平或配置超级电容预充电时间段，以控制存储在超级电容内的能量的量以在峰值功率事件期间使用。
转到图1，根据实施例的电源管理单元的示例的框图，PMU 101通过选择性地并联连接诸如电池103之类的电源与超级电容104来向系统102提供电功率。PMU 101包括模拟控制电路110和数字控制电路111，以根据需要将电池103和超级电容104选择性地连接到系统102。模拟控制电路110和数字控制电路111一起工作以在适当的时间给超级电容104充电，以允许超级电容104在更高功率需求期间向系统102提供额外的充电。如上所述，如果超级电容104在即将使用之前被预充电，以防止通过超级电容104以泄漏电流的形式浪费电荷，则超级电容104可以被最有效地利用。本文中术语模拟控制电路和数字控制电路的使用是为了将它们彼此区分开，并且不以如本文所述的其他方式限制其含义，其中术语数字基于数字控制电路111的可编程特征。本文将这些术语的所有特征和用法描述为它们将针对任何实施例进行解释的含义。
图2是根据实施例的电源管理单元内的模拟控制电路的示例的框图。模拟控制电路110包括双输入DC/DC转换器201、三输入DC/DC转换器202、耦接到双输入DC/DC转换器201和三输入DC/DC转换器202两者的收集电源203、耦接到双输入DC/DC转换器201的可充电电池212、耦接到双输入DC/DC转换器201并且还耦接到三输入DC/DC转换器202的超级电容211，以及一对控制信号：预充电启用信号221和低功率状态信号222，这对控制信号耦接到双输入DC/DC转换器201和三输入DC/DC转换器202两者。两个控制信号221、222确定在操作期间双输入DC/DC转换器201和三输入DC/DC转换器202的操作模式。这些操作模式中的每一个都在下文中相对于图3A至图3D更详细地描述。
在所有这些模式示例中，超级电容211都显示为紧邻双输入DC/DC转换器201和紧邻三输入DC/DC转换器202。实际上，该超级电容211是单个设备，此处为了方便显示为两个设备。当超级电容211耦接到转换器201、202中的任何一个时，它被示出为通过实心连接线耦接。当超级电容211未电耦接至任一转换器时，连接被示为作为断开开关断开。尽管可以将断开显示为说明性目的的开关，但是断开是一种逻辑构造，其中超级电容211与两个转换器201、202电耦接和电解耦。用于超级电容211与转换器210、202的连接和断开的耦接机构的操作由预充电启用信号221和低功率状态信号222控制信号控制。
收集电源203可以包括利用电容器被调节至其标称最大功率点以平滑其端电压的光伏电池，或者具有类似电容器的热电发电机，或者任何这样的能量收集设备，其提供的最大功率输出通常远小于系统在高负载条件下的可能要求，但是大于睡眠期间系统的消耗。在所有这些模式中，电池212在其额定端电压下提供功率，额定端电压可以在2.7到4.2伏特的范围内，例如对于典型实施例中的锂离子化学物质，其中2.7伏特的下限确保了它保持足够的充电，并且安全操作。
图3A至图3D是根据实施例的PMU电源管理系统内的模拟控制电路的示例性操作的框图，其指示在各种操作状态下的充电流。图3A示出了模拟控制电路110在睡眠/低功率模式下操作，该模式正在向电池212收集功率。在非预充电睡眠/低功率模式期间，电池212正在从收集电源203充电并且系统102被提供足够的功率以使系统保持在睡眠模式下运行。这种低功率模式通常对应于唤醒时系统仅使用平均功耗(即不是峰值功耗)的情况。
在睡眠/低功率模式下，在该实施例中，预充电启用信号221可以被设置为0，并且低功率状态信号222可以被设置为1。双输入DC/DC转换器201电耦接至收集电源203，以接收可作为功率302传递至电池212的功率301。三输入DC/DC转换器202电耦接至电池212以接收作为电源304传输到系统102的功率303。在大多数情况下，从双输入DC/DC转换器201流向电池212的功率302通常大于从电池212流向三输入DC/DC转换器202的功率303，因为在睡眠/低功率模式期间系统102的功耗最小，所以期望电池212正在充电而不是放电。
在此模式下，双输入DC/DC转换器201和三输入DC/DC转换器202均未电耦接至超级电容211。三输入DC/DC转换器202可能会或可能不会从收集电源203接收电荷。来自收集电源203的功率301由双输入DC/DC转换器201提供到电池212和三输入DC/DC转换器202的连接部。如果三输入DC/DC转换器202消耗的功率303小于双输入DC/DC转换器201提供的功率302，则电池212可能正在充电。如果三输入DC/DC转换器202消耗的功率303大于双输入DC/DC转换器201提供的功率302，则电池212可以提供所需的额外功率。
图3B示出了在非预充电活动系统低功率需求模式下操作的模拟控制电路110。在非预充电活动系统低功率需求模式期间，电池212将功率303提供到三输入DC/DC转换器202，收集电源203也将功率311提供到三输入DC/DC转换器202，并且系统102由三输入DC/DC转换器202提供足够的电源304，以使系统保持在活动低功率状态下工作。与峰值功耗相反，该模式在平均功耗期间支持系统102，因此没有针对唤醒事件对超级电容进行预充电。
在该实施例中，在非预充电活动模式中，预充电启用信号221可以被设置为0，并且低功率状态信号222可以被设置为0。三输入DC/DC转换器202电耦接至电池212以接收功率303，同时电耦接至收集电源203以接收功率311。接收到的功率作为电源304传输到系统102。
在该模式下，双输入DC/DC转换器201和三输入DC/DC转换器202均未电耦接至超级电容211。三输入DC/DC转换器202也可从收集电源203接收电荷。尽管未示出，双输入DC/DC转换器201也可以从收集电源203接收功率。如果收集电源203的可用性周期性地与系统能量需求不同步，则收集电源203将首先向电池212提供功率，系统102可以从电池212汲取功率303。
图3C示出了在预充电睡眠/低功率模式下操作的模拟控制电路110，该模式是从收集电源203和电池212对超级电容进行预充电。在本实施例中，在预充电睡眠/低功率模式下，预充电启用信号221可以被设置为1，并且低功率状态信号222可以被设置为1。双输入DC/DC转换器201电耦接至收集电源203，以接收可作为功率322传递以对超级电容211预充电的功率301。电池212也电耦接至双输入DC/DC转换器201以提供也可以作为功率322传递以对超级电容211进行预充电的功率321。三输入DC/DC转换器202电耦接至电池212，以接收作为电源304传输至系统102的功率303，以在其睡眠模式下支持系统102。
功率322在超级电容211上积累至其端电压，以便在其活动峰值功率模式期间向系统102提供尽可能多的电荷。在该特定实施例中，超级电容电压为ΔV≈0至5伏。
图3D示出了在预充电的活动峰值功率模式下操作的模拟控制电路110。在该实施例中，在该预充电活动峰值功率模式下，预充电启用信号221可以被设置为1，并且低功率状态信号222可以被设置为0。这种预充电的活动峰值功率模式在出现峰值功耗时支持系统，因此超级电容被预充电，以在唤醒后提供额外的功率。
双输入DC/DC转换器201电耦接至收集电源203，以接收可以作为功率302传递到电池212的功率301。三输入DC/DC转换器202电耦接至电池212以接收功率303，电耦接至超级电容211以接收功率303，并且收集电源203电耦接至三输入DC/DC转换器202以向三输入DC/DC转换器202提供功率311，所有这些功率均作为电源304传输至系统102。
尽管图3D如上文所述，如果收集电源203能够支持两个连接，收集电源203可以同时向电池212和三输入DC/DC转换器202供电，而三输入转换器也由电池212和超级电容211供电。另外，在替代实施例中，收集电源203可仅向电池212提供功率，而三输入DC/DC转换器202仅由电池212和超级电容211提供功率。
在此模式下，所有电源均未电耦接至双输入DC/DC转换器201。超级电容211也未电耦接至双输入DC/DC转换器201。在此特定实施例中，超级电容电压为ΔV≈5至0伏。在此模式下，最大功率输出为MaxpowerOut≈MaxpowerIn+Csuper*Vsuper 2/Timemaxload。
图4A是根据实施例的PMU的数字逻辑部分的框图。图4A所示的PMU 101的数字控制电路111生成用于确定PMU 101的当前状态或如上所述的模式的必要的PMU 101控制信号434。系统102的唤醒过程通常在合格的系统唤醒(QSW)触发信号436QSW0-QSWn之一通常被中断或外部事件明确确定时开始。QSW信号436对应于系统102已知的、与在电源管理单元101内配置的一个或多个启动事件过程相关联的信号。QSW信号436通常被映射到PMU控制和状态寄存器(CSR)401内的条目，其中系统102在唤醒时的功率要求已被知晓，并在CSR条目中定义了相应的功率模式。PMU CSR 401内的每个条目包含预充电启用指示符450-451、基于CSR值470-471的配置信号432以及基于CSR值460-461的预充电模式指示433。这些值的功能在下面参考图4B更详细地描述。
各个QSW信号436由在PMU CSR 401中的它们的相应条目中的预充电启用指示符450-451从超级电容预充电逻辑有条件地包含/排除。在超级电容预充电逻辑中包括的QSW信号436应该是代表在唤醒后将需要峰值功耗的系统唤醒条件的那些QSW信号436。使用与(AND)门426、427作为逻辑结合来执行有条件的包含/排除。超级电容预充电逻辑中包括的所有QSW信号的集合使用选择逻辑413、414来分别控制模式信号433和配置信号432的生成。
包括在超级电容预充电逻辑440中的所有QSW信号的集合在或(OR)门424中组合，每当一个或多个QSW信号436以信号形式指示在系统唤醒之前需要超级电容预充电时，该或门424将生成计划的预充电唤醒启用信号437。使用或门423创建简单的唤醒事件信号441，无论QSW信号436是否包含在超级电容预充电逻辑中，该或门423都组合所有QSW信号436。该简单的唤醒事件信号441在每次至少有一个明确确定的合格的唤醒条件436时(即，无论有无超级电容预充电，每次系统需要唤醒时)都提供指示，并且该简单的唤醒事件信号441被输入到多路复用器422的两个输入之一。
预充电唤醒事件信号442是多路复用器422的第二个输入。预充电唤醒事件信号442由第二多路复用器421生成，第二多路复用器421由模式选择逻辑413根据来自PMU CSR401的条目生成的模式信号433控制。第二多路复用器421利用作为预充电调度器403的输出的计划的预充电完成信号443，用作其输入之一。第二多路复用器421将作为比较器411的输出的监视的预充电完成信号444用作其第二输入。取决于模式信号433的值，多路复用器422的第二输入对应于计划的预充电完成信号443或监视的预充电完成信号444。
比较器411接收超级电容充电状态(SC-SOC)信号431作为一个输入，以及接收由配置选择逻辑414根据PMU CSR 401的条目生成的配置信号432作为第二输入。SC-SOC信号431对应于指示超级电容的当前电压水平的信号。这样，可以使用配置信号432来定义电压的数值(阈值)，使得当SC-SOC 431信号大于配置信号432定义的电压时，比较器将生成信号。当满足SC-SOC 431阈值时，比较器411生成监视的预充电完成信号445。
预充电调度器403是接受配置信号432作为输入的逻辑块。预充电调度器403将多位配置信号用作预充电调度器403内的计数器设备的计数值，该计数值确定超级电容211的预充电时间段。这样，到第二多路复用器421的两个输入都指示何时超级电容211已经被预充电到由测量的预充电水平或预充电时间段定义的预定电压水平。
当数字控制电路111处于预充电启用状态时，被标识为PMU唤醒事件信号446的多路复用器422的输出被传递到PMU有限状态机402。计划的预充电触发信号437由与门425的输出定义，该与门425是由或门424生成的预充电启用指示符(PCEI)信号438与来自睡眠状态逻辑412的低功率状态指示(LPSI)信号435的逻辑与。该LPSI信号435指示系统102当前处于睡眠模式。PCEI信号438指示存在至少一个明确确定的QSW信号436，其要求在系统唤醒之前使用超级电容211预充电。
LPSI信号435还标识睡眠模式，在睡眠模式中发生预充电活动，使得当在唤醒时发生峰值功率活动时，预充电的超级电容211可以向系统102提供额外功率。由于LPSI信号435属于数字控制电路111和模拟控制电路110之间的接口，LPSI信号435也被图1的模拟电路110使用。
使用上述逻辑，当系统102处于如在系统唤醒之前，要求超级电容的预充电的LPSI信号435和至少一个明确确定的QSW信号436所指示的睡眠模式时，计划的预充电触发信号437是活动的。计划的预充电触发信号437也被传递到预充电调度器403，以指示其计数器是否应当工作以对预充电时间段进行倒计时。PCEI信号438也可以在模拟电路控制110中使用，以指示用于对超级电容211充电的转换器的状态。
PMU有限状态机402使用PMU控制信号434来控制系统102的状态。PMU有限状态机402可以生成PCEI信号438和LPSI信号435。这两个信号用于将PMU 101置于以上在图3A至图4D中定义的四个操作状态中的一个操作状态中。这四个模式对应于图3A的非预充电睡眠/低功率模式、图3B的非预充电活动系统低功率要求模式、图3C的预充电睡眠/低功率模式和图3D的预充电的活动峰值功率模式。PMU有限状态机402向睡眠状态逻辑412提供用于生成其LPSI信号435的输入。
图4B是根据实施例的用于电源管理单元的数字逻辑部分内的控制寄存器内容的框图。PMU CSR 401包含用于每个唤醒源WS0-WSn的三组值。第一组控制寄存器值对应于用于WS0-WSn的预充电启用信号450-451。预充电启用信号通常是单位值，其指示特定的QSW信号436是否利用在峰值功率事件期间提供额外的充电的超级电容211的预充电序列。第二组控制寄存器值对应于用于WS0-WSn的预充电模式信号460-461。
该预充电模式信号通常是单位值，其指示特定的QSW信号436是否利用在峰值功率事件期间提供额外的充电的超级电容211的基于时间或基于阈值的预充电序列。第三组控制寄存器值对应于WS0-WSn的预充电配置信号470-471。该预充电配置信号通常是多位值，其指示用于定义将在超级电容211的预充电中使用的时间段或电压阈值的值。这些信号值在如上所述的PMU 101的数字控制电路111内使用。根据需要，信号可以表示为单位值或多位值。如上所述，PMU CSR 401可以由进入的合格的唤醒源ID 436寻址的存储器块来表示。存储器可以是非易失性或读写存储，以允许为给定的合格的唤醒源的唤醒序列的动态配置。
图5是根据示例实施例的电源管理单元的操作的流程图。过程从501开始，并且框510接收QSW源触发信号。如上所述，合格的唤醒源指示触发信号的源有权唤醒系统102。判定框511使用指示是否需要超级电容预充电的PMU CSR 401中的相应条目确定是否需要预充电超级电容211。如果不需要预充电超级电容211，则过程进行到处理框516以启动系统102的唤醒。如果判定框511确定将使用预充电超级电容模式，则过程继续进行到判定框512。
判定框512确定触发信号是利用充电时间预充电模式的触发还是利用电压阈值预充电模式的触发。如果判定框512确定将使用时间充电时间预充电模式，则执行块514将来自所选择的配置信号432的值加载到预充电调度器403内的计时器，以定义应该使用多长的充电时间段来对超级电容211充电。处理继续到判定框515。如果判定框512确定不使用时间充电时间预充电模式，则处理块513将来自所选择的配置信号432的值加载到比较器411内的比较器中以定义应该如何使用阈值电压来对超级电容211充电。处理还继续到判定框515。
判定框515确定超级电容211是否已经被预充电到指定电压。如果预充电模式是充电时间预充电模式，则判定框515确定计时器是否已到期。如果否，则判定框515等待。类似地，如果预充电模式是阈值预充电模式，则判定框515确定超级电容211的当前电压是否超过阈值。如果否，则判定框515等待。一旦满足预充电条件后，处理框516启动唤醒序列，并利用超级电容211向系统102提供额外的充电以满足峰值功率模式期间的需求。一旦发生唤醒，预充电过程的处理结束。
图6示出了计算系统86。计算系统86可以是具有计算功能(例如，个人数字助理/PDA、笔记本计算机、平板计算机、可转换平板、服务器、HPC系统)、通信功能(例如无线智能手机)、影像功能、媒体播放功能(例如智能电视/TV)、可穿戴功能(例如手表、眼镜、头饰、鞋类、珠宝)、车辆功能(例如汽车、卡车、摩托车)等，或其任何组合的电子设备/平台的一部分。在所示的示例中，系统86包括具有多个核90以执行应用的处理器88和可以与系统存储器94通信的集成存储器控制器(IMC)92。系统存储器94可以包括例如，配置为一个或多个存储装置的动态随机存取存储器(DRAM)，例如双列直插式存储器模块(DIMM)、小尺寸DIMM(SODIMM)等。
所示的系统86还包括输入输出(IO)装置96，其与作为片上系统(SoC)的半导体管芯(未示出)上的处理器88一起实现，其中，IO装置96用作主机设备并且可以与以下装置通信：例如，显示器98(例如，触摸屏、液晶显示器/LCD、发光二极管/LED显示器)、网络控制器70和大容量存储器77(例如，硬盘驱动器/HDD、光盘、闪存等)。所示的处理器88可以执行获得处理器操作状态信息的逻辑76。逻辑76还可获取QSW信号信息。因此，逻辑76可以实现方法500(图5)的一个或多个方面，并且可以类似于PMU 101(图1)来起作用。逻辑76可以替代地在系统86中的其他位置实现。另外，显示器98可以可视地呈现与应用的执行相关的结果信息。
其他说明和示例：
示例1可以包括一种系统，该系统包括启用睡眠的电子设备，与一个或多个电源耦接的超级电容，始终接通的电源管理单元以及模拟峰值功率控制装置。始终接通的电源管理单元包括数字上电装置，该数字上电装置包含第一逻辑以接收合格的系统唤醒源触发，启动超级电容的预充电以及当超级电容被预充电到期望的充电水平时，启动启用睡眠的电子设备的唤醒。模拟峰值功率控制包含第二逻辑，以启用超级电容的预充电并当数字上电装置启动启用睡眠的电子设备的唤醒时，将超级电容连接到启用睡眠的电子设备。
示例2可以包括示例1的系统，其中第二逻辑将超级电容预充电至端电压。
示例3可以包括示例1的系统，其中第一逻辑将超级电容预充电达指定的时间量。
示例4可以包括示例1的系统，其中第一逻辑对超级电容进行预充电，直到超级电容的充电状态的状态大于指定电压。
示例5可以包括示例1的系统，其中第一逻辑基于具有用于所接收的合格的系统唤醒源触发的启用指示符的预充电配置值在不对超级电容进行预充电的情况下，进一步启动启用睡眠的电子设备的唤醒。
示例6可以包括示例1的系统，用于所接收的合格系统唤醒源触发的预充电配置值将进一步包括配置模式值和配置预充电值。
示例7可以包括示例1的系统，其中第一逻辑接收一个或多个合格的系统唤醒源触发，并且为一个或多个合格的系统唤醒源触发中的每一个保持预充电启用配置值。
示例8可以包括始终接通的电源管理装置，该装置包括数字上电逻辑，该数字上电逻辑包含至少部分地以可配置逻辑或固定功能硬件逻辑中的一个或多个实现的第一逻辑，其中第一逻辑用于：接收合格的系统唤醒源触发，启动与一个或多个低功率电源耦接的超级电容的预充电，并在超级电容被预充电至期望的充电水平时启动所附接的启用睡眠的电子设备的唤醒。
示例10可以包括示例9的装置，其中数字上电装置用于将超级电容预充电至端电压。
示例11可以包括示例9的装置，其中第一逻辑用于将超级电容预充电达指定的时间量。
示例12可以包括示例9的装置，其中数字上电装置对超级电容进行预充电，直到超级电容的充电状态的状态大于指定电压。
示例13可以是示例9的系统的装置，其中，数字上电装置还基于具有针对接收到的合格电池的启用指示符的预充电配置值，在不对超级电容进行预充电的情况下，进一步启动启用睡眠的电子设备的唤醒。
示例14可以是示例8至13中任一项的系统的装置，所接收的合格的系统唤醒源触发的预充电配置值还包括配置模式值和配置预充电值。
示例15可以包括示例8的装置，其中，数字上电装置接收一个或多个合格的系统唤醒源触发，并且为一个或多个合格的系统唤醒源触发中的每一个保持预充电启用配置值。
示例16可以包括一种方法，该方法接收用于启用睡眠的电子设备的合格的系统唤醒源触发，启动与一个或多个低电源耦接的超级电容的预充电，以及当超级电容被预充电到预定的充电水平时，启动启用睡眠的电子设备的唤醒。
示例17可以包括示例16的方法，其中超级电容被预充电到端电压。
示例18可以包括示例16的方法，其中超级电容被预充电至端电压。
示例19可以包括示例16的方法，其中超级电容被预充电，直到超级电容的充电状态的状态大于指定电压。
示例20可以包括示例16的方法，还包括：基于具有用于所接收的合格系统唤醒源触发的启用指示符的预充电配置值，在不对超级电容进行预充电的情况下，启动启用睡眠的电子设备的唤醒。
示例21可以包括示例16至20中的任何一个的方法，其中，用于所接收的合格的系统唤醒源触发的预充电配置值还包括配置模式值和配置预充电值。
示例22可以包括示例16的方法，其中合格的系统唤醒源触发包括一个或多个合格的系统唤醒源触发，并且一个或多个合格的系统唤醒源触发中的每一个都利用单独的预充电启用配置值。
示例23可以包括示例16的方法，其中该方法还包括：当超级电容被预充电时，将超级电容连接到启用睡眠的电子设备。
示例24可以包括用于向功率计算设备提供额外的峰值功率充电的始终接通的电源管理单元，该电源管理单元具有用于接收用于启用睡眠的电子设备的合格的系统唤醒源触发的模块，用于启动耦接到一个或多个低电源的超级电容的预充电的模块，以及用于当超级电容被预充电到预定的充电水平时启动启用睡眠的电子设备的唤醒的模块。
示例25可以包括示例24的始终接通的电源管理单元，其中超级电容被预充电至端电压。
示例26可以包括示例24的始终接通电源管理单元，其中超级电容被预充电至端电压。
示例27可以包括示例24的始终接通的电源管理单元，其中超级电容被预充电，直到超级电容的充电状态的状态大于指定电压。
示例28可以包括示例24的始终接通的电源管理单元，还包括：基于具有用于所接收的合格的系统唤醒源触发的启用指示符的预充电配置值，在不对超级电容进行预充电的情况下，启动启用睡眠的电子设备的唤醒。
示例29可以包括示例28的始终接通的电源管理单元，其中，用于所接收的合格的系统唤醒源触发的预充电配置值还包括配置模式值和配置预充电值。
示例30可以包括示例24的始终接通的电源管理单元，其中，合格的系统唤醒源触发包括一个或多个合格的唤醒源触发，并且一个或多个合格的系统唤醒源触发中的每个都使用单独的预充电启用配置值。
示例31可以包括示例24的始终接通的电源管理单元，其中，该方法还包括：当超级电容被预充电时，将超级电容连接到启用睡眠的电子设备。
因此，本文描述的技术可以使用不仅从核收集信息并且从应用收集性能信息的PMU 101。当在峰值功率模式下操作时，这种方法可使解决方案能够向系统102提供额外的充电。因此，对于具有例如数百个核的未来处理器，可扩展性可能会大大提高。
实施例适用于所有类型的半导体集成电路(“IC”)芯片，这些IC芯片的示例包括但不限于处理器、控制器、芯片组组件、可编程逻辑阵列(PLA)、存储芯片、网络芯片、片上系统(SoC)、SSD/NAND控制器ASIC等。此外，在某些附图中，信号导线用线表示。有些线可能不同，以表示更多的组成信号路径，有些线带有数字标记以表示多个组成信号路径，和/或有些线在一个或多个末端带有箭头以表示主要信息流的方向。但是，这不应以限制的方式理解。而是可以在与一个或多个示例性实施例结合使用，以便于更容易地理解电路。任何表示的信号线，无论是否具有附加信息，实际上都可以包括一个或多个可以在多个方向传播的信号并且可以用任何合适类型的信号方案来实现，例如用差分对、光纤线和/或单端线实现的数字或模拟线。
已经给出示例的大小/模型/值/范围，但实施例不限于此。随着制造技术(例如，光刻法)随着时间的推移成熟，期望可以制造更小尺寸的设备。另外，为了简化图示和讨论，并且为了不使实施例的某些方面变得模糊，在图中可能会或可能不会显示与IC芯片和其他组件的众所周知的电源/接地连接。另外，布置可以以框图形式示出，以避免使实施例变得模糊，并且也鉴于这样的框图布置的实现的细节高度依赖于要在其中实现该实施例的平台，即，这样的细节应该在本领域技术人员的能力范围内。在阐述具体细节(例如，电路)以便描述示例实施例的情况下，对于本领域技术人员应当显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或以这些具体细节的变化形式来实践实施例。因此，该描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
术语“耦接的”在本文中可以用来指所讨论的组件之间的任何类型的直接或间接的关系，并且可以应用于电、机械、流体、光学、电磁、机电或其他连接。另外，除非另外指出，否则术语“第一”、“第二”等在本文中使用仅用于便于讨论，并且不具有特定的时间或时序意义。
从前面的描述中，本领域技术人员将理解，可以以各种形式来实现实施例的广泛技术。因此，尽管已经结合实施例的特定示例描述了实施例，但是实施例的真实范围不应受到如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求书之后，其他修改形式对熟练技术人员将变得显而易见。

Claims (26)

1.一种针对峰值功率事件提供早期预充电的系统，包括：
启用睡眠的电子设备；
超级电容，与一个或多个电源耦接；
电源管理单元，包括：
数字上电装置，包含第一逻辑，用于：
接收合格的系统唤醒源触发；
启动所述超级电容的预充电；以及
当所述超级电容被预充电到期望的充电水平时，启动所述启用睡眠的电子设备的唤醒；和
模拟峰值功率控制装置，包含第二逻辑，用于：
启用所述超级电容的预充电；以及
当所述数字上电装置启动所述启用睡眠的电子设备的唤醒时，将所述超级电容连接到所述启用睡眠的电子设备。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二逻辑用于将所述超级电容预充电至端电压。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一逻辑用于将所述超级电容预充电达指定的时间量。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一逻辑用于对所述超级电容进行预充电，直到所述超级电容的充电状态的状态大于指定电压。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一逻辑用于基于预充电配置值在不对所述超级电容进行预充电的情况下进一步启动所述启用睡眠的电子设备的唤醒，所述预充电配置值具有用于所接收的合格的系统唤醒源触发的启用指示符。
6.根据权利要求1至5所述的系统，其中，用于所接收的合格的系统唤醒源触发的所述预充电配置值还包括配置模式值和配置预充电值。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一逻辑接收一个或多个合格的系统唤醒源触发，并为所述一个或多个合格的系统唤醒源触发中的每一个保持预充电启用配置值。
8.一种电源管理单元，用于针对峰值功率事件提供早期预充电，包括：
数字上电逻辑，包含至少部分地以可配置逻辑或固定功能硬件逻辑中的一个或多个实现的第一逻辑，其中，所述第一逻辑用于：
接收合格的系统唤醒源触发；
启动与一个或多个电源耦接的超级电容的预充电；以及
当所述超级电容被预充电到期望的充电水平时，启动所附接的启用睡眠的电子设备的唤醒。
9.根据权利要求8所述的单元，其中，所述单元还包括：
模拟峰值功率控制装置，包含至少部分地以可配置逻辑或固定功能硬件逻辑中的一个或多个实现的第二逻辑，其中，所述第二逻辑用于：
启用所述超级电容的预充电；以及
当所述数字上电装置启动所述启用睡眠的电子设备的唤醒时，将所述超级电容连接到所述启用睡眠的电子设备。
10.根据权利要求8至9所述的单元，其中，所述模拟峰值功率控制装置用于将所述超级电容预充电至端电压。
11.根据权利要求8至9所述的单元，其中，数字上电装置用于将所述超级电容预充电达指定的时间量。
12.根据权利要求8至9所述的单元，其中，数字上电装置用于对所述超级电容进行预充电，直到所述超级电容的充电状态的状态大于指定电压。
13.根据权利要求8至9所述的单元，其中，数字上电装置用于基于预充电配置值在不对所述超级电容进行预充电的情况下进一步启动所述启用睡眠的电子设备的唤醒，所述预充电配置值具有用于所接收的合格的系统唤醒源触发的启用指示符。
14.根据权利要求13所述的单元，其中，用于所接收的合格的系统唤醒源触发的预充电配置值还包括配置模式值和配置预充电值。
15.根据权利要求8至9所述的单元，其中，所述数字上电装置用于接收一个或多个合格的系统唤醒源触发，并且为所述一个或多个合格的系统唤醒源触发中的每一个保持预充电启用配置值。
16.一种针对峰值功率事件提供早期预充电的方法，包括：
接收用于启用睡眠的电子设备的合格的系统唤醒源触发；
启动与一个或多个电源耦接的超级电容的预充电；以及
当所述超级电容被预充电到预定的充电水平时，启动所述启用睡眠的电子设备的唤醒。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述超级电容被预充电至端电压。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述超级电容被预充电达指定的时间量。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述超级电容被预充电，直到所述超级电容的充电状态的状态大于指定电压。
20.根据权利要求16所述的方法，进一步包括基于预充电配置值在不对所述超级电容进行预充电的情况下启动所述启用睡眠的电子设备的唤醒，所述预充电配置值具有用于所接收的合格的系统唤醒源触发的启用指示符。
21.根据权利要求16至20所述的方法，其中，
用于所接收的合格的系统唤醒源触发的预充电配置值还包括配置模式值和配置预充电值。
22.根据权利要求16所述的方法，其中，所述合格的系统唤醒源触发包括一个或多个合格的系统唤醒源触发，并且所述一个或多个合格的系统唤醒源触发中的每一个利用单独的预充电启用配置值。
23.根据权利要求16所述的方法，其中，所述方法还包括：当所述超级电容被预充电时，将所述超级电容连接到所述启用睡眠的电子设备。
24.一种用于向功率计算设备提供额外的峰值功率充电的电源管理单元，包括：
用于接收用于启用睡眠的电子设备的合格的系统唤醒源触发的模块；
用于启动与一个或多个电源耦接的超级电容的预充电的模块；和
用于当所述超级电容被预充电到预定的充电水平时启动所述启用睡眠的电子设备的唤醒的模块。
25.根据权利要求24所述的电源管理单元，其中，所述超级电容被预充电至端电压。
26.根据权利要求24所述的电源管理单元，其中，所述超级电容被预充电达指定的时间量。
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