CN1740936A

CN1740936A - 适应性功率管理装置及方法

Info

Publication number: CN1740936A
Application number: CN 200410057908
Authority: CN
Inventors: 周裕彬
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2024-08-26
Also published as: CN100507794C

Abstract

一种适应性功率管理装置，用于一集成电路芯片或一电路系统中，其中该可调式电压调节器用以供给该集成电路芯片或电路系统一工作电压；该数据产生器产生一预定的数据序列至该数据处理单元；该数据处理单元在处理该预定的数据序列后，输出关联于该预定的数据序列的一输出数据序列；该数据检测单元用以检测该输出数据序列是否正确，其中当该输出数据序列为不正确时，该控制单元输出一控制讯号，用以调高该工作电压，而当该输出数据序列为正确时，该工作电压维持不变，或者该控制单元输出另一控制讯号，用以调低该工作电压，藉以有效达到功率管理的目的。本发明还提供一种适应性功率管理方法。

Description

适应性功率管理装置及方法

技术领域

本发明涉及一种功率管理装置及方法，特别是涉及一种适应性功率管理装置及方法。

背景技术

一般在实现电路时，电路的电源供应会维持在一特定电压，而所供应的特定电压可能是由集成电路芯片(IC chip)外的电压调节器(regulator)所产生，亦可能是由集成电路芯片内的内嵌式电压调节器所产生。然而，无论所供应的特定电压是以何种方式产生，其通常多为固定电压，且实际应用上，仍有许多可能的考虑，例如：

1、当一集成电路芯片可工作于3.3V的±10％电压范围内时，换言之，即约3V就可使该集成电路芯片正常运作时，由于考虑到制造产量及各种状况，所以依然将一内部或外部电压调节器定在3.3V以容忍各种状况所产生的变异，如此可能造成不必要的功率耗损。因此，由P＝fcV²耗功来看，若集成电路芯片能主动检测3V即可正常运作，则耗功将会变为原本3.3V的(3/3.3)²约82.6％，其不但可节省整体电路的功率，亦可有效降低电磁干扰(EMI)。

2、在某些较为临界的状态下，集成电路芯片的执行效能(如：速度)可能因制程或设计容忍度(margin)不足，而未达规格标准(under spec orcriteria)。因此，若此情况可经由一较高的工作电压作补偿而克服，则可直接以此种提供较高电压的补偿方式解决。

有鉴于此，本发明提供一种适应性功率管理装置及方法，用于一集成电路芯片或一电路系统中，该适应性功率管理装置及方法可使该集成电路芯片或电路系统能够适应性地自动调整其工作电压，进而达到节省功率、降低电磁干扰以及增进执行效能等目的。

发明内容

本发明的一目的是提供一种适应性功率管理装置及方法，用以使一集成电路芯片或一电路系统能够适应性地自动调整其工作电压，以达到节省功率、降低电磁干扰以及增进执行效能的目的。

为实现上述目的，本发明提供了一种适应性功率管理装置及方法，其是应用于一集成电路芯片或一电路系统中，该适应性功率管理装置及方法主要藉由检测该集成电路芯片或电路系统的一输出数据序列是否正确，而完成本发明的目的，其中当该输出数据序列被检测为不正确时，该集成电路芯片或电路系统可适应性地主动调高其工作电压，以达到增进执行效能的目的；以及当该输出数据序列被检测为正确时，该集成电路芯片或电路系统的工作电压维持不变或者该集成电路芯片或电路系统亦可适应性地主动调低其工作电压，以达到节省功率、降低电磁干扰的目的。

为了使本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显，下文将结合附图详细说明如下。

附图说明

图1用以说明本发明的一适应性功率管理装置100的电路方块图。

图2为根据本发明的一实施例的可调式电压调节器102的电路图。

附图标号说明

100 适应性功率管理装置 101 集成电路芯片

102 可调式电压调节器 104 数据产生器

104a 预定的数据序列 105a 外部数据序列

106 数据多工器 106a 数据序列

108 数据处理单元 108a 输出数据序列

110 数据检测单元 110a 结果讯号

112 控制单元 112a 选择讯号

112b 控制讯号 201 运算放大器

202 场效应晶体管 203 电容

Ra 可变电阻 Rb 固定电阻

具体实施方式

现请参考图1，其是用以说明本发明的一适应性功率管理装置100的电路方块图。该适应性功率管理装置100应用于一电路系统上，其中该电路系统在此是指任何具有数据处理能力的电路系统，且该电路系统较佳是可实现成一集成电路芯片(IC)。在此实施例中，该电路系统为一集成电路芯片101，且其以一虚线框表示。

该适应性功率管理装置100包含了一可调式电压调节器102、一数据产生器104、一数据多工器106、一数据处理单元108、一数据检测单元110以及一控制单元112。该可调式电压调节器102用以供给该集成电路芯片101的一工作电压，且该可调式电压调节器102可选择性地设置于该集成电路芯片101的外部。该数据产生器104用以产生一预定的数据序列104a，且可选择性地设置于该集成电路芯片101的外部。该数据多工器106具有两数据输入端、一选择端及一输出端，该两数据输入端分别用以接收该预定的数据序列104a与一外部数据序列105a，该选择端电性连接至该控制单元112，以接收由该控制单元112所提供的一选择讯号112a。该数据处理单元108用以接收并处理该数据多工器所输出的数据序列106a，并输出关联于该数据序列106a的一输出数据序列108a。该数据检测单元110用以检测该输出数据序列108a，并输出一结果讯号110a，用以表示该输出数据序列108a是否正确。该控制单元112用以接收该结果讯号110a，并根据该结果讯号110a而决定是否调整该可调式电压调节器102的工作电压。

在本发明的一实施例中，该适应性功率管理装置100的实施方式描述如下：该控制单元112送出该选择讯号112a至该数据多工器106，用以选择该预定的数据序列104a由该数据多工器106输出，其中该数据多工器106于此时所输出的该数据序列106a即为该预定的数据序列104a。该数据处理单元108为该集成电路芯片101中的一数据处理电路，其接收该数据序列106a，并将该数据序列106a经由一特定的运算处理而输出一对应的输出数据序列108a。另外，由于该预定的数据序列104a为已知，且由于该数据处理单元108的特定的运算处理亦为已知，因此由该数据处理单元108所输出的输出数据序列108a可被预先得知。例如：若该数据处理单元为一互补运算单元，且该预定的数据序列104a为“1010”时，则可预先得知该输出数据序列108a为“0101”。

当该输出数据序列108a由该数据处理单元108输出后，其由该数据检测单元110所接收。该数据检测单元110可执行一码检测准则诸如：循环冗余码校验(CRC)或位误码率(BER)等准则，用以检测该输出数据序列108a是否正确。该数据检测单元具有一码检查表，该码检查表记载了预先得知的输出数据序列108a所对应的正确检查码(如：CRC码或BER码)，用以与实际经由该数据处理单元108处理后的输出数据序列108a的实际检查码作比较。当码检查表所记载的正确检查码与实际检查码相同时，则代表该输出数据序列108a为正确的。反之，若不相同，则代表该输出数据序列108a为不正确的。

当该数据检测单元110检测完该输出数据序列108a后，其输出该结果讯号110a至该控制单元112，其中该结果讯号110a用以表示该输出数据序列108a是否正确。例如：若该输出数据序列108a为正确，则该结果讯号110a以逻辑“1”讯号表示；若该输出数据序列108a为不正确，则该结果讯号以逻辑“0”讯号表示。

一般而言，若该输出数据序列108a为正确时，则代表该可调式电压调节器102所供给的工作电压为适当的，因而使该集成电路芯片101可正确地处理该预定的数据序列104a，以得到一正确的输出数据序列108a。反之，若该输出数据序列108a为不正确时，则代表该可调式电压调节器102所供给的工作电压为不适当或不足的，因而使该集成电路芯片101无法正确地处理该预定的数据序列104a，而得到一不正确的输出数据序列108a。

根据本发明的特征在于当该数据检测单元110检测完该输出数据序列108a是否正确后，该控制单元112会根据该结果讯号110a而决定是否调整该可调式电压调节器102。

当该结果讯号110a表示该输出数据序列108a为正确时，则代表该可调式电压调节器102所供给的工作电压为适当的，此时该控制单元112会送出该选择讯号112a至该数据多工器106，用以选择该外部数据序列105a由该数据多工器106输出，以开始执行该集成电路芯片101的正常的数据运作模式。当该集成电路芯片101处于正常的数据运作模式时，该外部数据序列105a经由该数据多工器106而到达该数据处理单元108，并经由该数据处理单元108处理后而输出至该集成电路芯片101的其它内部电路或外部电路结构，而并不会进入该数据检测单元110作检测。

或者，当该结果讯号110a表示该输出数据序列108a为正确时，则该控制单元112输出一控制讯号112b，用以调低该可调式电压调节器102的工作电压。同时，该控制单元112亦再次送出该选择讯号112a至该数据多工器106，用以选择该预定的数据序列104a由该数据多工器106输出，以重新开始进行其对应的输出数据序列108a的检测程序。藉由此方式，以检测调低后的工作电压是否同样能够使该集成电路芯片101正确地处理该预定的数据序列104a，以得到一正确的输出数据序列108a。若“是”，则该集成电路芯片101可工作于该调低后的工作电压，以节省不必要的功率消耗。若“否”，则该控制单元112可将该调低后的工作电压调回，以维持原先的工作电压。

另外，当该结果讯号110a表示该输出数据序列108a为不正确时，则该控制单元112输出一控制讯号112b，用以调高该可调式电压调节器102的输出电压。同时，该控制单元112亦再次送出该选择讯号112a至该数据多工器106，用以选择该预定的数据序列104a由该数据多工器106输出，以重新开始进行其对应的输出数据序列108a的检测程序。藉由此方式，以检测调高后的工作电压是否能够使该集成电路芯片101正确地处理该预定的数据序列104a，以得到一正确的输出数据序列108a。若“是”，则该集成电路芯片101可工作于该调高后的工作电压，以解决因集成电路芯片的制程或设计边界不足所造成的执行效能不足的问题。若“否”，则该控制单元112可将该调高后的工作电压再调高，直到找到适当的工作电压为止。

如图2所示，其为根据本发明的一实施例的可调式电压调节器102的电路图。该可调式电压调节器102主要由一运算放大器201、一场效应晶体管202、一可变电阻Ra、一定电阻Rb及一电容203所组成。该可变电阻Ra的电阻值可藉由不同的数字讯号值而被改变。该可调式电压调节器102的输出电压Vout与其输入电压Vref的关系表示如下：

Vout＝Vref*(Ra+Rb)/Rb (1)

在上述的实施例中，该控制单元112所输出的控制讯号112b为一数字讯号，该数字讯号的读值可改变该可变电阻Ra的电阻值大小，藉此而调整式(1)中的输出电压Vout(即工作电压)。

较佳地，该控制单元112可选择性地包含有一可程序化缓存器(未显示)，其可用以暂存该控制讯号112b的数字读值，以改变该可变电阻Ra的电阻值，进而调整该可调式电压调节器102的工作电压。因此，当该控制单元112欲调高或调低该可调式电压调节器102的工作电压时，仅须增加或减少该储存于该可程序化缓存器内的数字读值即可实现。

下文中将说明根据本发明另一实施例的控制单元112调整该可调式电压调节器102的方式。为说明此实施例，在此假设该可调式电压调节器102的Vref＝10V以及Rb＝10K欧姆，而Ra藉由不同的数字读值而有不同的电阻值大小，如表一所示：

数字读值	000	001	010	011	100	101	110	111
数字读值	000	001	010	011	100	101	110	111	电阻大小(欧姆)	1K	2K	3K	4K	5K	6K	7K	8K

表一

在此实施例中，当该适应性功率管理装置100启动时，该控制单元112先输出一控制讯号112b，其数字读值为“000”，用以设定该可变电阻Ra的电阻大小为1K欧姆，使得该输出电压Vout为11V。之后，该控制单元112输出该选择讯号112a至该数据多工器106，用以选择该预定的数据序列104a由该数据多工器106输出，以重新开始进行其对应的输出数据序列108a的检测程序，并纪录该数据检测单元110所检测的该输出数据序列108a是否正确。接着，该控制单元112分别输出具不同数字读值的控制讯号112b，其分别为“001”、“010”、“011”、“100”、“101”、“110”及“111”，用以设定该可变电阻Ra的电阻大小为2K、3K、4K、5K、6K、7K及8K欧姆，并重复上述步骤，以纪录不同数字读值下(即不同的输出电压下)的检测结果，其可如表二所示：

数字读值	000	001	010	011	100	101	110	111
数字读值	000	001	010	011	100	101	110	111	电阻大小(欧姆)	1K	2K	3K	4K	5K	6K	7K	8K
Vout	11V	12V	13V	14V	15V	16V	17V	18V	电阻大小(欧姆)	1K	2K	3K	4K	5K	6K	7K	8K
Vout	11V	12V	13V	14V	15V	16V	17V	18V	检测结果	0	0	1	1	1	1	1	1

表二

其中上述的检测结果为该结果讯号110a的输出逻辑，逻辑“0”代表该输出数据序列108a所检测的结果为不正确的，而逻辑“1”代表该输出数据序列108a所检测的结果为正确的。根据表二所示可清楚了解到该可调式电压调节器102至少为13V才能够使该集成电路芯片正确运作。因此，在完成上述的检测后，该控制单元112最后输出数字读值“010”至该可调式电压调节器102。或者，该控制单元112亦可输出大于“010”以上的数字读值，以容忍各种状况所产生的可能变异。

上述的实施例所描述的适应性功率管理装置系设置于集成电路中，但本发明并不以此为限。适应性功率管理装置亦可设置于集成电路外部的系统，如：印刷电路板(PCB)上，执行功率管理功能，以减少该系统的功率损耗。

虽然本发明已以前述实施例揭示，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围视后附的权利要求为准。

Claims

1、一种适应性功率管理装置，用于一电路系统上，该适应性功率管理系统包含：

一可调式电压调节器，用以供给该电路系统一工作电压；

一数据处理单元，用以接收并处理一预定数据序列，以及输出相对应的一输出数据序列；

一数据检测单元，用以检测该输出数据序列，并依据该检测结果，输出一控制讯号至该可调式电压调节器，以调整供给该电路系统的该工作电压。

2、如权利要求1所述的适应性功率管理装置，其中该电路系统为一集成电路芯片。

3、如权利要求1所述的适应性功率管理装置，其中当该输出数据序列为正确时，该工作电压维持不变。

4、如权利要求1所述的适应性功率管理装置，其中当该输出数据序列为正确时，该控制单元输出另一控制讯号，用以调低该工作电压。

5、如权利要求1所述的适应性功率管理装置，其还包含一数据产生器，用以输出该预定数据序列，以及一数据多工器，具有一第一数据输入端、一第二数据输入端、一选择端及一输出端，该第一数据输入端用以接收该预定数据序列，该第二数据输入端用以接收一外部数据序列，该选择端用以选择输出该预定数据序列或是该外部数据序列至该数据检测单元。

6、如权利要求1所述的适应性功率管理装置，其中该数据检测单元利用循环冗余码校验准则及位误码率准则其中之一，来检测该输出数据序列。

7、如权利要求1所述的适应性功率管理装置，其中该电路系统为一印刷电路板。

8、一种适应性功率管理方法，其包含下列步骤：

提供一集成电路芯片一工作电压；

输入一预定数据序列；

处理该预定数据序列输出相对应的一输出数据序列；以及

检测该输出数据序列，并依据检测结果调整该工作电压。

9、如权利要求8所述的适应性功率管理方法，其中检测该输出数据序列是否正确的步骤是根据循环冗余码校验准则及位误码率准则其中之一，来完成检测。

10、如权利要求8所述的适应性功率管理方法，其中这些步骤重复执行。