JP2009223476A - Design method and device for multi-output power source circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a design method and a device of a multi-output power source circuit by which the combination of voltage converters with high efficiency can be searched with small man-hours. <P>SOLUTION: In the design method of a multi-output power source circuit for supplying an output power source to a plurality of power source domains, a tree structure having the most satisfactory power efficiency is searched by repeating a process for generating a tree structure having a voltage converter at random between an input power source (root) and a plurality of output power sources (leaves), and a process for calculating the power efficiency of the multi-output power source circuit of the tree structure only by the number of times smaller than the number of whole tree structures. The search process is applied again to the input side tree structure having a plurality of input side voltage converters prior to the voltage converter which outputs an arbitrary output voltage in the tree structure found in the retrieval process, thereby achieving improvement to replace the input side tree structure with the input side tree structure having a more satisfactory cost function value detected by the retrieval. The improvement process is performed by successively moving an arbitrary output voltage to the input side. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は,多出力電源回路の設計方法及び多出力電源回路の設計装置に関し,特に,複数の電圧コンバータをツリー構造(木構造)にして単一の入力電源電圧から複数の出力電源電圧を生成する多出力電源回路の設計方法及びその設計装置に関する。   The present invention relates to a design method for a multi-output power supply circuit and a design apparatus for a multi-output power supply circuit, and in particular, generates a plurality of output power supply voltages from a single input power supply voltage by forming a plurality of voltage converters in a tree structure (tree structure). The present invention relates to a design method and a design apparatus for a multi-output power supply circuit.

大規模な半導体集積回路装置(LSI)は,異なるアーキテクチャーで生成された複数のマクロを組み合わせて構成されることと,省電力化の要請が高いこととから,多電源化される傾向にある。すなわち,LSIは,内部に複数の電源領域(電源ドメイン)を有し,それらの電源のオン,オフを制御することで無駄な電力消費をなくし省電力化を図っている。そのため,かかるLSIに多電源を供給する多出力電源回路が必要になる。   Large-scale semiconductor integrated circuit devices (LSIs) tend to be multi-powered due to the combination of multiple macros generated with different architectures and the high demand for power saving. . In other words, an LSI has a plurality of power supply regions (power supply domains) inside, and by controlling on / off of these power supplies, wasteful power consumption is eliminated and power saving is achieved. Therefore, a multiple output power supply circuit that supplies multiple power supplies to such an LSI is required.

多出力電源回路は,例えばシステム内の直流電源を入力電源とし,LSI内部の電源ドメインに対応する複数の出力電源を生成する。単一の入力電源から複数の出力電源を生成する多出力電源回路の構成手法の一つとして,1入力1出力の電圧コンバータ,例えばDC−DCコンバータを組み合わせる方法がある。1入力1出力のDC−DCコンバータとは,第1の電圧を有する入力直流電源から第1の電圧より低いまたは高い第2の電圧を有する出力直流電源を生成する電源変換回路である。   The multi-output power supply circuit generates, for example, a plurality of output power supplies corresponding to the power domain in the LSI, using a DC power supply in the system as an input power supply. One method for configuring a multi-output power supply circuit that generates a plurality of output power supplies from a single input power supply is to combine a 1-input 1-output voltage converter, such as a DC-DC converter. The 1-input 1-output DC-DC converter is a power conversion circuit that generates an output DC power supply having a second voltage lower or higher than the first voltage from an input DC power supply having a first voltage.

LSIの省電力化に伴い,多出力電源回路の省電力化も要求されている。したがって,多出力電源回路は低電力,つまり入力電力に対して出力電力の比が高い(高効率)ことが要求される。一方で,多出力電源回路を構成するDC−DCコンバータの数も可能な限り少ないことも,省スペース化の要請から要求される。   Along with power saving of LSI, power saving of a multi-output power supply circuit is also required. Therefore, the multi-output power supply circuit is required to have low power, that is, a high ratio of output power to input power (high efficiency). On the other hand, the demand for space saving is also required that the number of DC-DC converters constituting the multi-output power supply circuit is as small as possible.

しかしながら,複数の出力電源を生成する電圧コンバータの組み合わせは,多数存在し,最適な組み合わせを探索する効果的な方法については未だ提案されていない。一般論として,電圧コンバータの考えられる全ての組み合わせについて消費電力を計算し,その中から消費電力が最も小さい組み合わせを探索する方法が考えられる。   However, there are many combinations of voltage converters that generate a plurality of output power supplies, and no effective method for searching for the optimum combination has been proposed yet. As a general theory, a method is conceivable in which power consumption is calculated for all possible combinations of voltage converters, and a combination with the smallest power consumption is searched from among them.

多電源を有する半導体装置のレイアウト方法については,以下の特許文献がある。この特許文献には,多電源を有する半導体装置のレイアウトを容易にする方法が開示されている。多電源を生成する多出力電源回路についての設計方法は記載されていない。
特開2000−15018号公報
Regarding the layout method of a semiconductor device having multiple power sources, there are the following patent documents. This patent document discloses a method for facilitating the layout of a semiconductor device having multiple power supplies. A design method for a multiple output power supply circuit that generates multiple power supplies is not described.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-15018

上記の電圧コンバータの考えられる全ての組み合わせについて消費電力を計算して最適な組み合わせを探索する方法は,膨大な工数を要し好ましくない。特に,LSIの電源ドメインの数が増大するに伴い,必要な出力電源の数も増大し,考えられる組み合わせの数は天文数学的に増大する傾向にある。   The method of searching for the optimal combination by calculating the power consumption for all possible combinations of the voltage converters described above is not preferable because it requires an enormous amount of man-hours. In particular, as the number of power supply domains of LSI increases, the number of required output power supplies also increases, and the number of possible combinations tends to increase astronomically.

そこで,本発明の目的は,少ない工数で高効率の電圧コンバータの組み合わせを探索できる多出力電源回路の設計方法及びその設計装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a design method and a design apparatus for a multi-output power supply circuit that can search for a combination of high-efficiency voltage converters with less man-hours.

複数の電源ドメインに出力電源を供給する多出力電源回路の設計方法は,
入力電源を根と複数の出力電源を葉とそれぞれ定義し,前記入力電源の電圧から前記出力電源の電圧までの電圧のうち何れかの電圧を入力電圧及び出力電圧とする複数の電圧コンバータを前記根と葉との間に有するツリー構造をランダムに生成するツリー生成工程と,前記ランダムに生成したツリー構造を有する多出力電源回路の電力効率または電力を含むコスト関数値を,前記複数の電源ドメインの要求電圧及び要求電流と各電圧コンバータの効率とに基づいて計算するコスト関数値生成工程とを,とりうる全てのツリー構造の数より少ない回数だけ繰り返し,最良のコスト関数値を有するツリー構造を探索する探索工程と,
前記探索工程で見つけたツリー構造のうち任意の出力電圧を出力する電圧コンバータ以前の入力側の複数の電圧コンバータを有する入力側ツリー構造について,前記探索工程を再度行い,当該探索で検出されたより良いコスト関数値を有する入力側ツリー構造に置き換える改善工程とを有し,
前記改善工程を前記任意の出力電圧を順次入力側に移動して繰り返す。
The design method of a multi-output power supply circuit that supplies output power to multiple power domains is as follows:
A plurality of voltage converters, each of which defines an input power source as a root and a plurality of output power sources as leaves, and uses any one of voltages from the input power source voltage to the output power source voltage as an input voltage and an output voltage; A tree generation step for randomly generating a tree structure between a root and a leaf, and a power function of the multi-output power supply circuit having the randomly generated tree structure or a cost function value including the power, the plurality of power supply domains The cost function value generation process that is calculated based on the required voltage and required current of each and the efficiency of each voltage converter is repeated a smaller number of times than the number of all possible tree structures, and the tree structure having the best cost function value is obtained. A search process to search;
For the input side tree structure having a plurality of voltage converters on the input side before the voltage converter that outputs an arbitrary output voltage among the tree structures found in the search step, the search step is performed again, and is better than that detected in the search An improvement process for replacing the input tree structure with a cost function value,
The improvement process is repeated by sequentially moving the arbitrary output voltage to the input side.

上記の多出力電源回路の設計方法によれば,探索工程ではとりうる全てのツリー構造の数より少ない回数だけツリー生成工程とコスト関数値生成工程を行い,さらに改善工程ではより少ない数の電圧コンバータからなる入力側ツリー構造についてより良いコスト関数値を有するツリー構造を見つける探索工程を行うので,少ない工数で改善されたコスト関数値を有する電圧コンバータの組み合わせを探索することができる。   According to the above multi-output power supply circuit design method, the search process performs the tree generation process and the cost function value generation process a smaller number of times than the number of all possible tree structures, and further the improvement process has a smaller number of voltage converters. Since a search process for finding a tree structure having a better cost function value is performed for the input side tree structure consisting of the above, a combination of voltage converters having an improved cost function value can be searched with a small number of man-hours.

より好ましい態様によれば,前記コスト関数値生成工程では,前記複数の電源ドメインの要求電圧及び要求電流と前記出力電源を生成する出力ノード電圧コンバータの効率とに基づいて,当該出力ノード電圧コンバータに入力電圧を供給する入力側の電圧コンバータの出力電流を計算し,当該計算された出力電流と当該電圧コンバータの出力電圧及び効率とに基づいてさらに入力側の出力電流を求める計算を入力電源まで繰り返し,前記出力電源の消費電力の和と前記入力電源の消費電力との比率に基づいて前記多出力電源回路の電力効率をまたは前記入力電源の消費電力から前記多出力電源回路の電力を求める。   According to a more preferred aspect, in the cost function value generation step, the output node voltage converter is connected to the output node voltage converter based on the required voltage and required current of the plurality of power supply domains and the efficiency of the output node voltage converter that generates the output power supply. Calculate the output current of the input-side voltage converter that supplies the input voltage, and repeat the calculation to obtain the input-side output current based on the calculated output current and the output voltage and efficiency of the voltage converter up to the input power supply. The power output of the multi-output power supply circuit is obtained from the power efficiency of the multi-output power supply circuit based on the ratio of the sum of the power consumption of the output power supply and the power consumption of the input power supply.

さらに,コスト関数値は,上記の電力効率に前記電圧コンバータの数に基づく低減効率を加えた値であることが望ましい。このようなコスト関数値を指標にすることで,より高い電力効率に加えてより少ない電圧コンバータの組み合わせを探索することができる。   Further, the cost function value is preferably a value obtained by adding the reduction efficiency based on the number of the voltage converters to the above power efficiency. By using such a cost function value as an index, it is possible to search for fewer combinations of voltage converters in addition to higher power efficiency.

改善工程でより良いコスト関数値を有する入力側ツリー構造に置き換えられても,コスト関数値生成工程にて出力電源から入力側に向かって計算で求められた各電圧コンバータの出力電流を無駄にすることなく多出力電源回路の電力効率または電力の計算に利用することができる。   Even if it is replaced with an input-side tree structure with a better cost function value in the improvement process, the output current of each voltage converter obtained by calculation from the output power source toward the input side in the cost function value generation process is wasted Without being used for the calculation of the power efficiency or power of the multi-output power supply circuit.

より好ましい態様によれば,前記ツリー生成工程では,前記複数の出力電源をそれぞれ出力する複数の出力ノード電圧コンバータと,当該複数の出力ノード電圧コンバータと前記入力電源との間にランダムに挿入される複数の経由ノード電圧コンバータとを有するツリー構造を生成する。すなわち,複数の出力電源をそれぞれ出力する複数の出力ノード電圧コンバータと単一の入力電源との間の経由ノード電圧コンバータを,乱数などに基づいてランダムに発生する。   According to a more preferred aspect, in the tree generation step, a plurality of output node voltage converters that respectively output the plurality of output power supplies, and the plurality of output node voltage converters and the input power supply are randomly inserted. A tree structure having a plurality of via node voltage converters is generated. That is, a relay node voltage converter between a plurality of output node voltage converters that respectively output a plurality of output power supplies and a single input power supply is randomly generated based on a random number or the like.

少ない工数で高効率の電圧コンバータの組み合わせを探索できる。   Search for high-efficiency voltage converter combinations with less man-hours.

以下,図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し,本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず,特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the matters described in the claims and equivalents thereof.

図1は,多出力電源回路の一例を示す図である。図1には3種類の多出力電源回路PSC1,2,3が示されている。多出力電源回路PSC1は,入力電源電圧5Vから,出力電源電圧3.3V,3.3V,2.5V,1.3Vにそれぞれ電圧変換する電圧コンバータC1〜C4を有する。多出力電源回路PSC2は,入力電源電圧5Vから出力電源電圧3.3Vに電圧変換する電圧コンバータC1と,3.3Vから2.5Vに電圧変換する電圧コンバータC5と,2.5Vから1.3Vに電圧変換する電圧コンバータC6とを有する。そして,多電源電圧PSC3は,入力電源電圧5Vから出力電源電圧3.3Vに電圧変換する電圧コンバータC1と,3.3Vから2.5Vに電圧変換する電圧コンバータC5と,3.3Vから1.3Vに電圧変換する電圧コンバータC7とを有する。このように,1つの入力電源電圧5Vから4つの出力電源電圧を生成する多出力電源回路は,電圧コンバータのツリー構造(木構造)で構成することができ,そのとりうるツリー構造は複数存在する。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a multi-output power supply circuit. FIG. 1 shows three types of multi-output power supply circuits PSC1, 2, and 3. The multi-output power supply circuit PSC1 includes voltage converters C1 to C4 that convert the voltage from the input power supply voltage 5V to the output power supply voltages 3.3V, 3.3V, 2.5V, and 1.3V, respectively. The multi-output power supply circuit PSC2 includes a voltage converter C1 that converts voltage from an input power supply voltage 5V to an output power supply voltage 3.3V, a voltage converter C5 that converts voltage from 3.3V to 2.5V, and 2.5V to 1.3V. And a voltage converter C6 that converts the voltage into a voltage. The multi-power supply voltage PSC3 includes a voltage converter C1 that converts voltage from an input power supply voltage 5V to an output power supply voltage 3.3V, a voltage converter C5 that converts voltage from 3.3V to 2.5V, and 3.3V to 1.V. And a voltage converter C7 that converts the voltage to 3V. As described above, a multi-output power supply circuit that generates four output power supply voltages from one input power supply voltage 5V can be configured with a tree structure (tree structure) of voltage converters, and there are a plurality of possible tree structures. .

図2は,多出力電源回路の定義について示す図である。図1に示したとおり,本実施の形態で設計される多出力電源回路PSCは,電力供給源である1つの入力電源電圧P0から,電源が供給されるLSI内の複数の電源領域(電源ドメイン)D1ないしD4に供給する出力電源電圧を生成する。そこで,多出力電源回路PSCでは,入力電源電圧P0を根と定義し,各電源ドメインD1〜D4への出力電源電圧を葉と定義し,根と葉の間に電圧コンバータCのツリー構造(木構造)が形成される。ツリー構造であるので,根から葉に向かって1つの枝から複数の枝に分かれることはあっても,複数の枝から1つの枝が形成されることはない。また,経由する電圧に応じて1つの枝から1つの枝が生成され,それらの継ぎ目に電圧コンバータが配置される。   FIG. 2 is a diagram showing the definition of the multi-output power supply circuit. As shown in FIG. 1, the multi-output power supply circuit PSC designed in the present embodiment has a plurality of power supply regions (power supply domains) in an LSI to which power is supplied from one input power supply voltage P0 that is a power supply source. ) Generate an output power supply voltage to be supplied to D1 to D4. Therefore, in the multi-output power supply circuit PSC, the input power supply voltage P0 is defined as a root, the output power supply voltage to each of the power supply domains D1 to D4 is defined as a leaf, and the tree structure (tree) of the voltage converter C between the root and the leaf. Structure) is formed. Since it has a tree structure, one branch is not formed from a plurality of branches even if it is divided from one branch into a plurality of branches from the root to the leaves. Also, one branch is generated from one branch according to the voltage that passes through, and a voltage converter is arranged at the joint between them.

各電圧コンバータは,1つの入力電圧から1つの出力電圧を生成する電圧コンバータである。そして,多出力電源回路は,この電圧コンバータのツリー構造を有する。各電圧コンバータの消費電力は,出力電圧と出力電流の積により求められる。また,各電圧コンバータの効率は,出力の消費電力の,入力電圧と入力電流の積から求められる入力電力に対する比率である。   Each voltage converter is a voltage converter that generates one output voltage from one input voltage. The multi-output power supply circuit has a tree structure of the voltage converter. The power consumption of each voltage converter is obtained by the product of output voltage and output current. The efficiency of each voltage converter is the ratio of the output power consumption to the input power obtained from the product of the input voltage and the input current.

図3は,電圧コンバータの一例を示す回路図である。いずれの電圧コンバータも直流電圧Vinから直流電圧Voutに電圧変換するDC−DCコンバータである。ステップダウンDC−DCコンバータCsdwnは,スイッチトS1,インダクタL,ダイオードD1,キャパシタC1,負荷抵抗RLからなり,負荷抵抗RLに出力電圧Voutが生成される。出力電圧Voutは入力電圧Vinより低い。スイッチS1がオンの時に,実線の電流によりLにエネルギーが蓄えられる。そして,スイッチS1がオフの時に,ダイオードD1は破線の電流のようにインダクタLに蓄積されたエネルギーを負荷RLに転流する。そして,スイッチS1のオンとオフの比率により出力電圧Voutの電位が制御される。キャパシタC1に電荷が蓄積され,出力電圧Voutの変動が抑えられる。   FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of a voltage converter. Both voltage converters are DC-DC converters that convert the DC voltage Vin to the DC voltage Vout. The step-down DC-DC converter Csdwn includes a switched S1, an inductor L, a diode D1, a capacitor C1, and a load resistor RL, and an output voltage Vout is generated at the load resistor RL. The output voltage Vout is lower than the input voltage Vin. When the switch S1 is on, energy is stored in L by a solid line current. When the switch S1 is off, the diode D1 commutates the energy stored in the inductor L to the load RL like a broken line current. Then, the potential of the output voltage Vout is controlled by the ON / OFF ratio of the switch S1. Charges are accumulated in the capacitor C1, and fluctuations in the output voltage Vout are suppressed.

一方,ステップアップDC−DCコンバータCsupも,スイッチトS1,インダクタL,ダイオードD1,キャパシタC1,負荷抵抗RLからなり,負荷抵抗RLに出力電圧Voutが生成される。出力電圧Voutは入力電圧Vinより高い。スイッチS1がオンの時に,実線の電流によりインダクタLにエネルギーが蓄えられる。そして,スイッチS1がオフの時に,ダイオードD1は破線の電流のようにインダクタLに蓄積されたエネルギーを負荷RLに転流する。そして,スイッチS1のオンとオフの比率により出力電圧Voutの電位が制御される。   On the other hand, the step-up DC-DC converter Csup also includes a switched S1, an inductor L, a diode D1, a capacitor C1, and a load resistor RL, and an output voltage Vout is generated at the load resistor RL. The output voltage Vout is higher than the input voltage Vin. When the switch S1 is on, energy is stored in the inductor L by the solid line current. When the switch S1 is off, the diode D1 commutates the energy stored in the inductor L to the load RL like a broken line current. Then, the potential of the output voltage Vout is controlled by the ON / OFF ratio of the switch S1.

本実施の形態の多出力電源回路は,図3のようなDC−DCコンバータをツリー構造にしたものである。ただし,図3以外の電圧コンバータ回路でも本実施の形態の多出力電源回路は構成可能である。   The multi-output power supply circuit of the present embodiment is a tree structure of a DC-DC converter as shown in FIG. However, the multi-output power supply circuit of the present embodiment can be configured with voltage converter circuits other than those shown in FIG.

図4は,多出力電源回路の設計方法の一例を示すフローチャート図である。この設計方法は,後述する本実施の形態の設計方法に対する比較例である。図4の多出力電源回路の設計方法では,設計装置であるコンピュータに,多出力電源回路PSCに要求される入出力データ10と,ツリー構造(木)を構成するDC−DCコンバータの効率特性データ12とが入力される。入出力データ10は,電力供給源の入力電圧5Vと,電源ドメインA〜Eそれぞれに要求される出力電圧と出力電流とを有する。さらに,DC−DCコンバータの効率特性データ12は,あらかじめ生成されたDC−DCコンバータa),b),c),d)(d)は図示せず)の複数の出力電流Ioutに対応する電力効率を有する。   FIG. 4 is a flowchart showing an example of a design method for a multi-output power supply circuit. This design method is a comparative example to the design method of the present embodiment described later. In the design method of the multi-output power supply circuit of FIG. 4, the input / output data 10 required for the multi-output power supply circuit PSC and the efficiency characteristic data of the DC-DC converter constituting the tree structure (tree) are transmitted to the computer as the design apparatus. 12 is input. The input / output data 10 includes an input voltage 5V of the power supply source, an output voltage and an output current required for each of the power domains A to E. Furthermore, the efficiency characteristic data 12 of the DC-DC converter includes the power corresponding to the plurality of output currents Iout of the DC-DC converters a), b), c), d) and (d) which are generated in advance. Have efficiency.

コンピュータは,与えられる入出力データ10から考えられる全てのツリー構造(木)14を生成する(Sa)。ツリー構造(木)は,図1に示した通りであり,図4に示されているツリー構造(木)20は,入力電源電圧P0を根とし,電源ドメインA〜Eを葉とし,入力電圧かから出力電圧に変換するDC−DCコンバータa),b),c),d)のツリー構造(木)が,根と葉との間に有する。木生成工程Saは,全てのツリー構造例(木)14を生成する。次に,コンピュータは,全てのツリー構造(木)14それぞれについて効率特性データ12を参照してコスト関数値の計算を行う(Sb)。コスト関数値とは,ツリー構造(木)14の入力電力に対する出力電力の比からなる多出力電源回路の効率である。このコスト関数値計算工程Sbは,全てのツリー構造(木)14について,電力効率のリスト16を生成する。最後に,最適木選択工程Scで,コンピュータは,全てのツリー構造(木)14の電力効率のリスト16から,最も効率が高いツリー構造(木)18を選択する。   The computer generates all possible tree structures (trees) 14 from the given input / output data 10 (Sa). The tree structure (tree) is as shown in FIG. 1, and the tree structure (tree) 20 shown in FIG. 4 is based on the input power supply voltage P0, the power supply domains A to E as leaves, and the input voltage. The tree structure (tree) of DC-DC converters a), b), c), and d) for converting from the above to the output voltage has between the root and the leaf. In the tree generation step Sa, all tree structure examples (trees) 14 are generated. Next, the computer calculates cost function values with reference to the efficiency characteristic data 12 for all the tree structures (trees) 14 (Sb). The cost function value is the efficiency of the multi-output power supply circuit formed by the ratio of the output power to the input power of the tree structure (tree) 14. In this cost function value calculation step Sb, a power efficiency list 16 is generated for all tree structures (trees) 14. Finally, in the optimum tree selection step Sc, the computer selects the tree structure (tree) 18 having the highest efficiency from the power efficiency list 16 of all tree structures (trees) 14.

上記の多出力電源回路の設計方法は,次のような問題点を有する。図2に示した1階層のツリー構造(木)の場合において,電源ドメインD1〜D4それぞれに出力電力を生成する電圧コンバータCの組み合わせの数は,n個のものを分割つまりグループ化する方法の総数にあたる数を示すベル数(Bn)である。ベル数は,n=1,2,3〜10とすると,Bn=1,2,5,15,52,203,877,4140,21147,115975である。そして,複数の電源ドメインに出力電圧を生成するツリー構造(木)は,図4の20に示すとおり,電圧コンバータが1階層ではなく複数階層からなる。したがって,複数階層のツリー構造(木)の場合は,n=10の場合のベル数Bn=115,975以上の組み合わせになることは明らかである。   The above multi-output power circuit design method has the following problems. In the case of the one-level tree structure (tree) shown in FIG. 2, the number of combinations of the voltage converters C that generate output power in each of the power domains D1 to D4 is the number of n divided or grouped methods. It is the number of bells (Bn) indicating the number corresponding to the total number. The number of bells is Bn = 1, 2, 5, 15, 52, 203, 877, 4140, 21147, 115975 where n = 1, 2, 3-10. In the tree structure (tree) for generating output voltages in a plurality of power domains, as shown by 20 in FIG. Therefore, in the case of a multi-level tree structure (tree), it is obvious that the number of bells when n = 10 is a combination of Bn = 115,975 or more.

参考までに,電圧コンバータによるツリー構造(木)が2階層の場合は,n=10で4,073,412通り,3階層の場合は,n=10で2,108,950,871通りになることは,数学的に容易に確かめられる。   For reference, when the tree structure (tree) by the voltage converter is 2 hierarchies, n = 10 is 4,073,412 ways, and when it is 3 hires, n = 10 is 2,108,950,871 ways. This is easily verified mathematically.

よって,図4のように,考えられる全てのツリー構造(木)14を生成し,それら全てのコスト関数値(例として電力効率または電力)を計算すると,膨大な工数を必要とする。将来のLSIは電源ドメインの数が増大する傾向にあり,例えば100個の電源ドメインに対する出力電源を生成することが必要になる。このように電源ドメインの数nが増大すると,ツリー構造(木)の組み合わせ数が飛躍的に増大し,図4の設計方法は現実的ではない。   Therefore, as shown in FIG. 4, when all possible tree structures (trees) 14 are generated and the cost function values (for example, power efficiency or power) are calculated, a huge amount of man-hours are required. In future LSIs, the number of power supply domains tends to increase. For example, it is necessary to generate output power supplies for 100 power supply domains. As the number n of power domains increases in this way, the number of tree structure (tree) combinations increases dramatically, and the design method of FIG. 4 is not realistic.

図5は,本発明者による実験結果を示す図である。図5のグラフは,入力電源電圧5V,出力電圧1.2Vであり,必ず3.3Vを経由し,葉の数が10個存在する多出力電源回路について,図4の設計方法の工程Sa,Sbにより考えられる全てのツリー構造(木)の電力効率を計算し,そのヒストグラムで出力したものである。横軸が電力効率,縦軸がツリー構造(木)の数である。図5の最も右側に分布されるツリー構造(木)が最も高い電力効率を有する。   FIG. 5 is a diagram showing an experimental result by the inventor. The graph of FIG. 5 has an input power supply voltage of 5 V and an output voltage of 1.2 V, and for a multi-output power supply circuit having 10 leaves through 3.3 V, the process Sa of the design method of FIG. The power efficiencies of all tree structures (trees) considered by Sb are calculated and output as histograms. The horizontal axis is power efficiency, and the vertical axis is the number of tree structures (trees). The tree structure (tree) distributed on the rightmost side of FIG. 5 has the highest power efficiency.

図5に示されるとおり,考えられるツリー構造(木)の電力効率は,比較的高い領域(64%〜83%)内に分布していることが判明した。このことから,かならずしも考えられる全てのツリー構造(木)の電力効率(コスト関数値)を計算する必要はなく,ツリー構造(木)をランダムに生成し,その電力効率(コスト関数値)を計算し,より高い効率のツリー構造(木)を選択するようにしても,最も高い電力効率のツリー構造(木)と遜色のない電力効率を有するツリー構造(木)を探索することができることが理解できる。   As shown in FIG. 5, it was found that the power efficiency of the possible tree structure (tree) is distributed in a relatively high region (64% to 83%). From this, it is not necessary to calculate the power efficiency (cost function value) of all tree structures (trees) that can be considered, but the tree structure (tree) is randomly generated and the power efficiency (cost function value) is calculated. However, even if a tree structure (tree) with higher efficiency is selected, it is understood that a tree structure (tree) having the highest power efficiency and a tree structure (tree) having power efficiency comparable to that of the highest power efficiency can be searched. it can.

図5の分布によれば,効率80%以上83%以下のツリー構造の解が全体の9%を占めている。このことは,確率的には,1回のランダムに生成したツリー構造の効率が,最高効率(83%)より3%以内の効率(80%以上)を有する確率は9%である。よって,ランダム生成を2回行って得たツリー構造のうちより高い効率のツリー構造の解を選択すれば,そのツリー構造が最高効率(83%)から3%以内の効率(80%以上)を有する確率は,100%−91%×91%=17%になる。同様に,5回で36%,10回で61%,50回で99%,100回で99.99%,200回で99.999999%である。つまり,ランダムにツリー構造を生成し電力効率を計算する工程は,かならずしも全ての組み合わせの回数行う必要はなく,所定回数繰り返せば,最高効率から一定範囲内の効率を有するツリー構造(木)の解を探索することができる。   According to the distribution in FIG. 5, the tree structure solution with an efficiency of 80% or more and 83% or less occupies 9% of the whole. This means that the probability that the efficiency of one randomly generated tree structure has an efficiency (80% or more) within 3% of the maximum efficiency (83%) is 9%. Therefore, if a tree structure solution with higher efficiency is selected from the tree structure obtained by performing random generation twice, the tree structure has an efficiency within 3% (80% or more) from the maximum efficiency (83%). The probability of having 100% −91% × 91% = 17%. Similarly, it is 36% at 5 times, 61% at 10 times, 99% at 50 times, 99.99% at 100 times, and 99.99999999% at 200 times. In other words, the process of generating a tree structure at random and calculating the power efficiency does not necessarily have to be performed for all combinations, and if it is repeated a predetermined number of times, a tree structure (tree) having an efficiency within a certain range from the maximum efficiency can be obtained. Can be explored.

図6は,本実施の形態における多出力電源回路の設計方法を示すフローチャート図である。図6に示したフローチャートは概略であり,個々の工程については後で詳述する。なお,ツリー構造は「木」で統一して称する。   FIG. 6 is a flowchart showing a design method of the multi-output power supply circuit in the present embodiment. The flowchart shown in FIG. 6 is an outline, and each process will be described in detail later. The tree structure is collectively referred to as “tree”.

本実施の形態の設計方法によれば,設計装置であるコンピュータに,多出力電源回路PSCに要求される入出力データ10と,木を構成するDC−DCコンバータの効率特性データ12とが入力される。入出力データ10は,電力供給源の入力電圧P=5Vと,電源ドメインA〜Eそれぞれに要求される出力電圧と出力電流とを有する。さらに,DC−DCコンバータの効率特性データ12は,あらかじめ生成されたDC−DCコンバータa),b),c),d)(d)は図示せず)の複数の出力電流Ioutに対応する電力効率を有する。効率特性データ12は,あらかじめ実験またはシミュレーションにより各電圧コンバータの電力効率を測定または計算することで求めることができる。また,電圧コンバータであるDC−DCコンバータは,入力電圧を出力電圧に変換する変換回路であり,その入力電圧と出力電圧は,多出力電源回路の入力電源電圧以下で多出力電源回路の出力電圧以上である。図6の効率特性データ12には,各電圧コンバータの入力電圧と出力電圧のデータも含まれる。   According to the design method of the present embodiment, input / output data 10 required for the multi-output power supply circuit PSC and efficiency characteristic data 12 of the DC-DC converter constituting the tree are input to the computer as the design apparatus. The The input / output data 10 includes an input voltage P = 5 V of the power supply source, and an output voltage and an output current required for each of the power domains A to E. Furthermore, the efficiency characteristic data 12 of the DC-DC converter includes the power corresponding to the plurality of output currents Iout of the DC-DC converters a), b), c), d) and (d) which are generated in advance. Have efficiency. The efficiency characteristic data 12 can be obtained by measuring or calculating the power efficiency of each voltage converter in advance by experiment or simulation. A DC-DC converter, which is a voltage converter, is a conversion circuit that converts an input voltage into an output voltage. The input voltage and the output voltage are equal to or lower than the input power supply voltage of the multi-output power supply circuit. That's it. The efficiency characteristic data 12 in FIG. 6 includes data on the input voltage and output voltage of each voltage converter.

解絞り込み工程S1では,入出力データ10から入力電源電圧P0と複数の電源ドメインへの出力電源との間にランダムに木を生成し,その電力効率などのコスト関数を計算し,ランダムに生成した所定個の木のうちコスト関数が最も良い木を解の候補の木22として絞り込む。このランダム生成された木の数は,図5の実験結果から得た統計的な性質に基づき,考えられる全ての木の数より十分に少ない数であり,一方,コスト関数が最良値に近くなる確率が十分に高い数である。後述する実施の形態では,この数は電源ドメインの数が10の場合でも50〜100回程度である。   In the solution narrowing-down process S1, a tree is randomly generated from the input / output data 10 between the input power supply voltage P0 and the output power supply to a plurality of power supply domains, and a cost function such as power efficiency is calculated and randomly generated. Among the predetermined number of trees, the tree having the best cost function is narrowed down as a solution candidate tree 22. The number of randomly generated trees is sufficiently smaller than the number of all possible trees, based on the statistical properties obtained from the experimental results in Fig. 5, while the cost function is close to the best value. The probability is high enough. In an embodiment described later, this number is about 50 to 100 times even when the number of power supply domains is ten.

候補の木は,例えば,図中の20に示されるとおりであり,入力電源電圧P0からなる根と,複数の電源ドメインへの出力電圧を葉とするツリー構造である。ツリー構造は,1つの枝(単一の入力電圧)から1つまたは複数の枝(単一の出力電圧)を生成する複数の電圧コンバータを有する。各電圧コンバータは,入力電源電圧または出力電圧のいずれかの電圧から出力電圧のいずれかの電圧に変換する電圧変換器である。よって,電圧コンバータは,出力電圧からなる経由電圧の位置に配置される。   The candidate tree is, for example, as shown at 20 in the figure, and has a tree structure in which the root consisting of the input power supply voltage P0 and the output voltage to a plurality of power supply domains are leaves. The tree structure has a plurality of voltage converters that generate one or more branches (single output voltage) from one branch (single input voltage). Each voltage converter is a voltage converter that converts either the input power supply voltage or the output voltage into one of the output voltages. Therefore, the voltage converter is arranged at the position of the via voltage composed of the output voltage.

解改善工程S2では,解絞り込み工程S1で絞り込まれた候補の木について,任意の電圧を出力する電圧コンバータ以前の入力側ツリー構造について,解絞り込み工程S1を行い,より良いコスト関数を持つ入力側ツリー構造を探索する。また,上記の任意の電圧を順次入力電源電圧に達するまで順次入力側にシフトしながら,それに基づく入力側ツリー構造の改善を繰り返す。その結果,最良のコスト関数を有する木24が検出される。   In the solution improvement step S2, the solution narrowing step S1 is performed on the input tree structure before the voltage converter that outputs an arbitrary voltage for the candidate tree narrowed down in the solution narrowing step S1, and the input side having a better cost function Explore the tree structure. Further, the above-mentioned arbitrary voltage is sequentially shifted to the input side until the input power supply voltage is reached, and the improvement of the input side tree structure based on that is repeated. As a result, the tree 24 having the best cost function is detected.

図6の設計方法において,候補の木22の数はかならずしも1個である必要はない。比較的少ない数であれば複数個であってもよい。そして,複数個の候補の木22について,解改善工程S2をより入力側のツリー構造を改善し,最もコスト関数が良い木を探索することが望ましい。   In the design method of FIG. 6, the number of candidate trees 22 does not necessarily have to be one. A plurality may be used as long as the number is relatively small. For a plurality of candidate trees 22, it is desirable to improve the tree structure on the input side in the solution improvement step S2 and search for a tree with the best cost function.

[解絞り込み工程S1]
図7は,本実施の形態における設計方法の解絞り込み工程S1のフローチャート図である。経由電圧表作成工程S1−1では,多出力電源回路の入力電圧から出力電圧に至るまでにDC−DCコンバータにより電圧変換されて生じる経由電圧の列を電源ドメインごとに乱数を用いて生成する。具体的方法は後に詳述する。そして,木生成工程S1−2では,経由電圧表作成工程S1−1により作成した経由電圧表の経由電圧の列を満たすような多出力電源回路を,乱数を用いて生成する。これについても,具体的方法は後で詳述する。両工程S1−1,S1−2の乱数を用いて生成することが,ランダムに木を生成することを意味する。
[Solution narrowing step S1]
FIG. 7 is a flowchart of the solution narrowing-down step S1 of the design method according to the present embodiment. In the via voltage table creation step S1-1, a series of via voltages generated by voltage conversion by the DC-DC converter from the input voltage to the output voltage of the multi-output power supply circuit is generated for each power supply domain using random numbers. A specific method will be described later in detail. Then, in the tree generation step S1-2, a multi-output power supply circuit that satisfies the via voltage column of the via voltage table created in the via voltage table creation step S1-1 is generated using random numbers. Again, the specific method will be described in detail later. Generating using random numbers in both steps S1-1 and S1-2 means generating a tree at random.

次に,コスト関数値計算工程S1−3では,木生成工程S1−2で生成した木による多出力電源回路のコスト関数値を計算する。コスト関数値については後で詳述するが,例えば電力効率であり,または電圧コンバータの数の要因を電力効率に加えた値である。そして,最良木更新工程S1−4では,コスト関数値がより良い多出力電源回路に対する木を最良木として置き換える。そして,一定回数,例えば電源ドメイン数10の場合に50〜100回,上記の工程S1−1〜S1−4を繰り返す(S1−5)。   Next, in the cost function value calculation step S1-3, the cost function value of the multi-output power supply circuit using the tree generated in the tree generation step S1-2 is calculated. The cost function value will be described later in detail. For example, the cost function value is power efficiency, or a value obtained by adding the factor of the number of voltage converters to the power efficiency. In the best tree update step S1-4, the tree for the multi-output power supply circuit with the better cost function value is replaced with the best tree. Then, the above steps S1-1 to S1-4 are repeated a certain number of times, for example, 50 to 100 times when the number of power supply domains is 10 (S1-5).

[経由電圧表作成工程S1−1]
図8は,経由電圧表作成工程S1−1による経由電圧表の一例を示す図である。図9は,経由電圧表作成工程のフローチャート図である。図8の経由電圧表tbl[v,d]を参照しながら,図9のフローチャートに沿って経由電圧表作成工程S1−1を説明する。
[Via-voltage table creation step S1-1]
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the transit voltage table in the transit voltage table creation step S1-1. FIG. 9 is a flowchart of the via voltage table creation process. With reference to the via voltage table tbl [v, d] in FIG. 8, the via voltage table creation step S1-1 will be described along the flowchart in FIG.

経由電圧作成工程S1−1では,図8に示されるとおり,多出力電源回路の入出力データ10と,電圧コンバータの効率特性データ12(図6参照)とから,経由電圧表tbl[v,d]を作成する。具体的には,図9の表作成工程S1−1−1では,表tbl[v,d]の縦に,多出力電源回路の各電源ドメイン名(A〜E)とその電圧(3.3V,2.5V,2.5V,2.5V,1.2V)を書き並べ、横にDC−DCコンバータの効率特性表12から各コンバータの入力電圧と出力電圧とを抽出して書き並べる。そして,表の横方向の電圧(5V,3.3V,2.5V,1.2V)は左から右にむけて降順に並べる。   In the via voltage generation step S1-1, as shown in FIG. 8, from the input / output data 10 of the multi-output power supply circuit and the efficiency characteristic data 12 of the voltage converter (see FIG. 6), the via voltage table tbl [v, d ] Is created. Specifically, in the table creation step S1-1-1 of FIG. 9, each power domain name (A to E) of the multi-output power supply circuit and its voltage (3.3V) are arranged vertically in the table tbl [v, d]. , 2.5V, 2.5V, 2.5V, 1.2V), and the input voltage and output voltage of each converter are extracted from the efficiency characteristic table 12 of the DC-DC converter and written side by side. The lateral voltages (5V, 3.3V, 2.5V, 1.2V) in the table are arranged in descending order from left to right.

次に,確定マス埋め工程S1−1−2では,多出力電源回路の入力電圧(5.5V)の列にすべて○を書く(図8中30参照)。この入力電圧の枝は必ず存在するからである。また各行ごとに多出力電源回路の電源供給先の各電源ドメインA〜Eへの出力電圧と同じ経由電圧の列に○を書く(図8中32参照)。この経由電圧も必ず存在するからである。そして、各電源ドメインA〜Eへの出力電圧未満の経由電圧の列に×を書く(図8中34参照)。この経由電圧は存在する必要がないからである。   Next, in the definite cell filling step S1-1-2, all the circles are written in the input voltage (5.5V) column of the multi-output power supply circuit (see 30 in FIG. 8). This is because the branch of the input voltage always exists. Further, for each row, a circle is written in the same via voltage column as the output voltage to each power supply domain A to E of the power supply destination of the multi-output power supply circuit (see 32 in FIG. 8). This is because there is always this via voltage. Then, “x” is written in the column of the via voltage less than the output voltage to each of the power domains A to E (see 34 in FIG. 8). This is because there is no need for this via voltage.

最後に,ランダム選択工程S1−1−3では,乱数を用いて残りのマスに○か×を書き入れる(図8中36参照)。すなわち,前述の工程では確定している経由電圧のマスに○または×を書き入れた。そして,残りのマスに対応する経由電圧は存在しても存在しなくても良いので,ランダムに○または×を書き入れる。その結果,図8に示した経由電圧表tbl[v,d]が生成される。   Finally, in the random selection step S1-1-3, ◯ or X is written in the remaining cells using random numbers (see 36 in FIG. 8). In other words, ○ or × was written in the cell of the via voltage that was determined in the above process. Then, since the via voltage corresponding to the remaining cells may or may not exist, ○ or X is randomly written. As a result, the via voltage table tbl [v, d] shown in FIG. 8 is generated.

[木生成工程S1−2]
図10は,木生成工程を説明する図である。図10には,図8と同じ経由電圧表tbl[v,d]が示されている。この経由電圧表tbl[v,d]には,多出力電源回路を構成する電圧コンバータの入力電圧と出力電圧の存在箇所が○で示される。この表によれば,電源ドメインAの3.3Vは,入力電圧5Vから3.3Vを出力する電源コンバータにより生成され,電源ドメインBの2.5Vは,入力電圧5Vから経由電圧3.3Vを出力する電源コンバータと,さらに2.5Vを出力する電源コンバータにより生成される。他の電源ドメインC,D,Eも同様である。
[Tree generation step S1-2]
FIG. 10 is a diagram for explaining the tree generation process. FIG. 10 shows the same via voltage table tbl [v, d] as in FIG. In this via voltage table tbl [v, d], the locations where the input voltage and the output voltage of the voltage converter constituting the multi-output power supply circuit exist are indicated by ◯. According to this table, 3.3 V of the power domain A is generated by a power converter that outputs 3.3 V from the input voltage 5 V, and 2.5 V of the power domain B is obtained from the input voltage 5 V to the transit voltage 3.3 V. It is generated by a power converter that outputs and a power converter that outputs 2.5V. The same applies to the other power domains C, D, and E.

このように,多出力電源回路の入力電圧5Vを除いて○が存在する経由電圧は,何らかの電圧コンバータにより生成される必要がある。そして,同一の経由電圧の列に複数の○が存在する場合,その同一の経由電圧を生成する電圧コンバータは,複数の選択肢が存在する。例えば,経由電圧3.3Vの列には図中40で示されるとおり3つのマスに○がある。この3つの同一の経由電圧のグループ40は,5Vから3.3Vに変換する単一の電圧コンバータで生成することもできれば,2つの電圧コンバータまたは3つの電圧コンバータで生成することもできる。したがって,ランダムに必要な電圧コンバータを生成するためには,3つのマスの○のグループ40をランダムにグルーピングすればよいことになる。   In this way, the via voltage where the circle exists except for the input voltage 5V of the multi-output power supply circuit needs to be generated by some voltage converter. When a plurality of circles exist in the same via voltage sequence, there are a plurality of options for the voltage converter that generates the same via voltage. For example, in the column of the via voltage 3.3V, there are three circles as indicated by 40 in the figure. The three groups 40 of the same via voltage can be generated by a single voltage converter that converts from 5 V to 3.3 V, or can be generated by two voltage converters or three voltage converters. Therefore, in order to generate a voltage converter that is necessary at random, it is only necessary to group the three groups of circles 40 at random.

ただし,経由電圧2.5Vの列には4つのマスに○が存在する。しかし,グループ44は入力電圧5V,出力電圧2.5Vの電圧コンバータにより生成され,グループ42は入力電圧3.3V,出力電圧2.5Vの電圧コンバータにより生成される。よって,グループ42と44とは別のグループに分けて,それぞれでランダムにグルーピングしなければならない。さらに,電圧コンバータは,単一の入力電圧を単一の出力電圧に変換するので,グループ42において,その入力電圧を生成するグループ40の3つの○が異なるグループに分けられると,その出力側のグループ42も別々に分けられなければならない。   However, there are four circles in the column of the via voltage 2.5V. However, the group 44 is generated by a voltage converter having an input voltage of 5V and an output voltage of 2.5V, and the group 42 is generated by a voltage converter having an input voltage of 3.3V and an output voltage of 2.5V. Therefore, the groups 42 and 44 must be divided into different groups and each grouped randomly. Further, since the voltage converter converts a single input voltage into a single output voltage, when the three circles of the group 40 generating the input voltage are divided into different groups in the group 42, the output side Group 42 must also be divided separately.

図10の経由電圧表tbl[v,d]から木生成する一例を説明すると以下の通りである。まず,グループ40を,ランダムなグループ化により,電源ドメインA,Bに属する○と,電源ドメインCに属する○とでグループ化したとする。その結果,図10中の電圧コンバータ群40Cに示すとおり,電源ドメインA,Bのための電圧コンバータC1と,電源ドメインCのための電圧コンバータC2とが生成される。次に,グループ42についてランダム発生を考えると,グループ40が2つにグループ化されたため,電圧コンバータC1の出力側には電源ドメインBのための電圧コンバータC3が,電圧コンバータC2の出力側には電源ドメインCのための電圧コンバータC4がそれぞれ生成されなければならない。この場合,電圧コンバータ群42Cには電圧コンバータをランダムに発生する余地はない。また,グループ44についてランダム発生を考えると,電源ドメインDに属する○と電源ドメインEに属する○とを1つのグループにグループ化したとする。その結果,電圧コンバータ群44Cに示すとおり,電源ドメインD,Eのための電圧コンバータC5が生成される。最後に,経由電圧1.2Vを生成する電圧コンバータC6はランダムに発生する余地はなく,電圧コンバータC5の出力に電圧コンバータC6が生成される。   An example of generating a tree from the via voltage table tbl [v, d] in FIG. 10 will be described as follows. First, it is assumed that the group 40 is grouped into a circle belonging to the power domains A and B and a circle belonging to the power domain C by random grouping. As a result, as shown in the voltage converter group 40C in FIG. 10, the voltage converter C1 for the power domains A and B and the voltage converter C2 for the power domain C are generated. Next, considering the random generation of the group 42, the group 40 is grouped into two groups. Therefore, the voltage converter C3 for the power domain B is provided on the output side of the voltage converter C1, and the output side of the voltage converter C2 is provided on the output side. A voltage converter C4 for the power domain C must be generated respectively. In this case, the voltage converter group 42C has no room for randomly generating voltage converters. Further, considering random occurrence of the group 44, it is assumed that the circles belonging to the power domain D and the circles belonging to the power domain E are grouped into one group. As a result, as shown in the voltage converter group 44C, the voltage converter C5 for the power supply domains D and E is generated. Finally, the voltage converter C6 that generates the via voltage 1.2V has no room for random generation, and the voltage converter C6 is generated at the output of the voltage converter C5.

以上のとおり,複数の経由電圧のうち入力電圧5V側から出力電圧3.3V〜1.2Vに向かって,同一経由電圧の列の○のグループをランダムにグループ化して,グループ化された位置に電圧コンバータを生成すれば,ランダムな木を生成することができる。ただし,電圧コンバータが単一入力電圧から単一出力電圧を生成するという規制に基づいて,ランダム発生可能か否かを判断する必要がある。   As described above, among the plurality of relay voltages, the group of circles in the column of the same relay voltage is randomly grouped from the input voltage 5V side toward the output voltage 3.3V to 1.2V, and the grouped position is obtained. If a voltage converter is generated, a random tree can be generated. However, it is necessary to determine whether or not random generation is possible based on the regulation that the voltage converter generates a single output voltage from a single input voltage.

図10に示された多出力電源回路において,電圧コンバータ群40Cが単一の電圧コンバータにグループ化されたとすると,その出力側の電圧コンバータ群42Cは,ランダムにグループ化することが許される。このように,入力側の電圧コンバータのグループ化の影響を受けるのである。   In the multi-output power supply circuit shown in FIG. 10, if the voltage converter group 40C is grouped into a single voltage converter, the output-side voltage converter group 42C is allowed to be randomly grouped. In this way, it is affected by the grouping of voltage converters on the input side.

図11,12は,木生成工程S1−2のフローチャート図である。図11,12は同じフローチャートであり,それぞれの右側にフローチャートの各工程の説明が示されている。図11は前半の説明,図12は後半の説明が示されている。   11 and 12 are flowcharts of the tree generation step S1-2. FIGS. 11 and 12 are the same flowcharts, and descriptions of each step of the flowcharts are shown on the right side of each. FIG. 11 shows the first half, and FIG. 12 shows the second half.

図13は,木生成工程S1−2により生成される木の途中経過を示す図である。図11,12のフローチャートを簡単に説明した後,具体例について図13を参照して説明する。   FIG. 13 is a diagram showing the progress of a tree generated by the tree generation step S1-2. 11 and 12 will be briefly described, and then a specific example will be described with reference to FIG.

図11,12のフローチャートは,図10の経由電圧表tbl[v,d]からランダムに木46を生成する処理フローを示す。図中の工程に沿って概略を説明する。   The flowcharts of FIGS. 11 and 12 show a processing flow for randomly generating the tree 46 from the via voltage table tbl [v, d] of FIG. An outline will be described along the steps in the figure.

工程S1-2-1では,作業用キュー Qv, Qd, Qd_tmpと初期木を作成する。   In step S1-2-1, work queues Qv, Qd, Qd_tmp and an initial tree are created.

(1)電圧作業キューQvは工程S1-1で作成した経由電圧表の横方向に書き並べてある電圧のうち入力電圧を除去したものを降順に並べたものである。   (1) The voltage work queue Qv is obtained by arranging the voltages from which the input voltage is removed among the voltages written in the horizontal direction of the via voltage table created in step S1-1, in descending order.

(2)電源ドメイン作業キューQdは電源ドメイン名を書き並べた一つの集合のみが格納されたキューである。   (2) The power domain work queue Qd is a queue that stores only one set in which power domain names are written and arranged.

(3)電源ドメインテンポラリキューQd_tmpは何も格納されていないキューである。   (3) The power domain temporary queue Qd_tmp is a queue in which nothing is stored.

(4)初期木は,それぞれの電源ドメインの電源ドメイン名をラベルとして持った葉ノードが共通の親ノードを持つような木である。   (4) The initial tree is a tree in which leaf nodes having the power domain name of each power domain as a label have a common parent node.

工程S1-2-2では,Qvから要素を一つ取り出しVとする。つまり,経由電圧を入力電圧側から順次取り出して以下の処理を行う。   In step S1-2-2, one element is extracted from Qv and set to V. That is, the following processing is performed by sequentially extracting the via voltage from the input voltage side.

工程S1-2-3では,Qdから要素を一つ取り出しDとする。Qdは,入力電圧側から木が分岐した場合に,分岐した枝が再度合体せずにさらに分岐する性質を有するので,さらに分岐可能な集合を要素とする。   In step S1-2-3, one element is extracted from Qd and set as D. Qd has the property that when the tree branches from the input voltage side, the branched branches do not merge again and branch further, so the set that can be further branched is an element.

工程S1-2-4では,集合Dを2つに分割する。すなわち,工程S1-1で作成した経由電圧表の経由電圧Vの列の○×に従い、集合Dを分割する。このとき、○である方を集めた集合をDo、×であるほうの集合をDxとする。よって,Doは,図10のグループ40,42,44に対応する。   In step S1-2-4, the set D is divided into two. That is, the set D is divided according to XX in the column of the transit voltage V of the transit voltage table created in step S1-1. At this time, a set that collects the people who are ○ is Do, and a set that is × is Dx. Therefore, Do corresponds to the groups 40, 42, and 44 in FIG.

工程S1-2-5では,グルーピング生成を行う。すなわち,集合Doを漏れ重複なく部分集合に分割したもの(グルーピング)を一つ,乱数を使用して生成する。そのように分割された部分集合の集合をG(Do)とする。この工程が前述したランダムなグルーピング工程に対応する。この集合G(Do)は,次のサイクルで電源ドメイン作業キューQdの要素になる。   In step S1-2-5, grouping is generated. That is, one set (grouping) obtained by dividing the set Do into subsets without leakage overlap is generated using random numbers. Let G (Do) be the set of subsets thus divided. This process corresponds to the random grouping process described above. This set G (Do) becomes an element of the power domain work queue Qd in the next cycle.

工程S1-2-6では,木変更(ノード挿入)を行う。つまり,集合G(Do)の各要素に共通の親ノードを葉ノードの直上に挿入する。挿入された親ノードに電圧コンバータが配置されることになる。   In step S1-2-6, tree change (node insertion) is performed. That is, a parent node common to each element of the set G (Do) is inserted immediately above the leaf node. A voltage converter is arranged at the inserted parent node.

工程S1-2-7では,Qd_tmp に 集合G(Do)の要素とDxを追加する。   In step S1-2-7, elements of set G (Do) and Dx are added to Qd_tmp.

工程S1-2-8では,作業用キューQdが空でなければ 工程S1-2-3 へ進む。   In step S1-2-8, if the work queue Qd is not empty, the process proceeds to step S1-2-3.

工程S1-2-9では,Qd := Qd_tmp, Qd_tmp:=[] と更新する。   In step S1-2-9, Qd: = Qd_tmp and Qd_tmp: = [] are updated.

工程S1-2-10では,作業用キューQvが空ではなければ,工程S1-2-2へ進む。   In step S1-2-10, if the work queue Qv is not empty, the process proceeds to step S1-2-2.

上記の工程S1-2-9の更新によりQd := Qd_tmpとされ,次のフローチャートのサイクルでは,Qdの各要素についてグルーピングが行われる。つまり,グルーピングに基づいて親ノードが生成され,木の枝が分岐したことになるので,分岐した電源ノード群のなかでランダムなグルーピングをすることでさらに分岐するか否かが選択される。   By updating step S1-2-9, Qd: = Qd_tmp is set, and grouping is performed for each element of Qd in the cycle of the next flowchart. That is, the parent node is generated based on the grouping, and the branch of the tree is branched. Therefore, whether or not to branch further is selected by performing random grouping in the branched power supply node group.

[木生成の具体例]
次に,図10の具体例を,図13を参照しながら,上記のフローチャートに沿って説明する。
[Specific example of tree generation]
Next, a specific example of FIG. 10 will be described along the above flowchart with reference to FIG.

工程S1-2-1で,作業用キュー Qv, Qd, Qd_tmpと初期木を作成する。図10の具体例によれば,作業用キューQd:=[{A,B,C,D,E}],Qv:=[3.3V,2.5V,1.2V],Qd_tmp := [],初期木は図13の(a)になる。   In step S1-2-1, work queues Qv, Qd, Qd_tmp and an initial tree are created. According to the specific example of FIG. 10, the work queue Qd: = [{A, B, C, D, E}], Qv: = [3.3V, 2.5V, 1.2V], Qd_tmp: = [], initial The tree becomes (a) in FIG.

[V=3.3Vのサイクル]
工程S1-2-2で,電圧キューQvから要素を一つ取り出してV:=3.3Vとする。その結果,Qv:=[2.5V,1.2V]となる。
[V = 3.3V cycle]
In step S1-2-2, one element is extracted from the voltage queue Qv and is set to V: = 3.3V. As a result, Qv: = [2.5V, 1.2V].

工程S1-2-3で,電源ドメインQdから要素を一つ取り出してD:={A,B,C,D,E}とする。その結果,Qd:=[]となる。   In step S1-2-3, one element is extracted from the power domain Qd and is set to D: = {A, B, C, D, E}. As a result, Qd: = [].

工程S1-2-4で,D={A,B,C,D,E}のうち,図10の経由電圧表の経由電圧V=3.3Vの列で○であるのは電源ドメインA,B,C,×であるのは電源ドメインD,Eであるので,Do={A,B,C},Dx={D,E}の集合に分割される。   In step S1-2-4, among D = {A, B, C, D, E}, the columns in the via voltage V = 3.3V column of the via voltage table in FIG. , C, and x are power domains D and E, and are divided into a set of Do = {A, B, C} and Dx = {D, E}.

工程S1-2-5で,集合Do={A,B,C} を,漏れ,重複なく部分集合にランダムに分割すると,分割後の部分集合の集合は,例えば G(Do)={{A,B}, {C}}になる。   In step S1-2-5, if the set Do = {A, B, C} is randomly divided into subsets without omission or duplication, the set of divided subsets is, for example, G (Do) = {{A , B}, {C}}.

そして,工程S1-2-6で, 図13(b)に示すとおり,葉ノードA,Bに共通の親ノードC1が,葉ノードCに親ノードC2がそれぞれ挿入される。つまり,図10のグループ40が分割され,電圧コンバータC1,C2が生成されたことに対応する。   In step S1-2-6, as shown in FIG. 13B, a common parent node C1 is inserted into leaf nodes A and B, and a parent node C2 is inserted into leaf node C. That is, this corresponds to the fact that the group 40 in FIG. 10 is divided and the voltage converters C1 and C2 are generated.

工程S1-2-7で,Qd_tmpにG(Do)の各要素とDxを追加して,Qd_tmp:=[{A,B}, {C}, {D,E}]となる。   In step S1-2-7, each element of G (Do) and Dx are added to Qd_tmp, and Qd_tmp: = [{A, B}, {C}, {D, E}].

工程S1-2-8で,Qdが空になっているので工程S1-2-9へ進む。工程S1-2-9では, Qd:=Qd_tmp=[{A,B}, {C}, {D,E}], Qd_tmp:=[] と更新される。さらに,工程S1-2-10で,作業用キューQvが空ではないので,工程S1-2-2へ進む。Qd=[{A,B}, {C}, {D,E}]は,図13(b)の親ノードC1,C2による分岐により,電源ドメインは{A,B}, {C}, {D,E}に分岐されたことを意味する。よって,以降のグルーピングはこれらの要素内で行われなければならない。   In step S1-2-8, since Qd is empty, the process proceeds to step S1-2-9. In step S1-2-9, Qd: = Qd_tmp = [{A, B}, {C}, {D, E}] and Qd_tmp: = [] are updated. Furthermore, since the work queue Qv is not empty in step S1-2-10, the process proceeds to step S1-2-2. Qd = [{A, B}, {C}, {D, E}] is divided into parent nodes C1 and C2 in FIG. 13B, and the power domains are {A, B}, {C}, { D, E}. Hence, subsequent groupings must be made within these elements.

[V=2.5Vのサイクル]
工程S1-2-2で,電圧キューQvから要素を一つ取り出してV:=2.5Vとし,Qv:=[1.2V]となる。
[V = 2.5V cycle]
In step S1-2-2, one element is taken out from the voltage queue Qv, V: = 2.5V, and Qv: = [1.2V].

工程S1-2-3で,電源ドメインQdから要素を一つ取り出してD:={A,B}とし,Qd:=[{C}, {D,E}]となる。   In step S1-2-3, one element is extracted from the power domain Qd, and D: = {A, B}, and Qd: = [{C}, {D, E}].

工程S1-2-4で,D={A,B}のうち,経由電圧表のV=2.5Vの列で○であるのは電源ドメインB,×であるのは電源ドメインAであるので,Do:={B},Dx:={A}となる。   In step S1-2-4, among D = {A, B}, the V = 2.5V column in the via voltage table is ○ for power domain B, and × is for power domain A. Do: = {B}, Dx: = {A}.

工程S1-2-5で,Do={B} のグルーピングは, G(Do)={{B}}のみになる。つまりランダムに発生する余地はない。   In step S1-2-5, the grouping of Do = {B} is only G (Do) = {{B}}. In other words, there is no room for random occurrence.

工程S1-2-6で,図13(c)のように葉ノードBの直上に親ノードC3が挿入される。   In step S1-2-6, the parent node C3 is inserted immediately above the leaf node B as shown in FIG.

工程S1-2-7で,Qd_tmpにG(Do)の各要素とDxを追加して,Qd_tmp:=[{B}, {A}]になる。工程S1-2-8では,Qdは空でないので工程S1-2-3に進む。   In step S1-2-7, each element of G (Do) and Dx are added to Qd_tmp, and Qd_tmp: = [{B}, {A}]. In step S1-2-8, since Qd is not empty, the process proceeds to step S1-2-3.

次に,工程S1-2-3) Qdから要素を一つ取り出してD:={C}とし,Qd:=[{D,E}]となる。   Next, in step S1-2-3), one element is extracted from Qd and D: = {C}, and Qd: = [{D, E}].

工程S1-2-4で,D={C}のうち,経由電圧表のV=2.5Vの列で○であるのはC,×であるのは存在しないので,Do:={C},Dx:={}となる。   In step S1-2-4, among D = {C}, there is no C in the column of V = 2.5V in the via voltage table, and there is no x, so Do: = {C}, Dx: = {}

工程S1-2-5で,Do={C} のグルーピングは, G(Do)={{C}}のみしか存在しない。つまりランダムにグルーピングすることはできない。   In step S1-2-5, the grouping of Do = {C} is only G (Do) = {{C}}. In other words, random grouping is not possible.

工程S1-2-6で,図13(d)のように葉ノードCの直上に親ノードC4が挿入される。   In step S1-2-6, the parent node C4 is inserted immediately above the leaf node C as shown in FIG.

工程S1-2-7で,Qd_tmpにG(Do)の各要素とDxを追加して,Qd_tmp:=[{B}, {A}, {C}, {}]となる。工程S1-2-8で,Qdは空でないので工程S1-2-3に進む。   In step S1-2-7, each element of G (Do) and Dx are added to Qd_tmp, and Qd_tmp: = [{B}, {A}, {C}, {}]. In step S1-2-8, since Qd is not empty, the process proceeds to step S1-2-3.

次に,工程S1-2-3で,Qdから要素を一つ取り出してD:={D,E}とし,Qd:=[]となる。   Next, in step S1-2-3, one element is extracted from Qd, and D: = {D, E}, and Qd: = [].

工程S1-2-4で,D={D,E}のうち,経由電圧表のV=2.5Vの列で○であるのはD,E,×であるのは存在しないので,Do={D,E},Dx={}となる。   In step S1-2-4, among D = {D, E}, there is no D, E, x in the column of V = 2.5V in the via voltage table, so that Do = { D, E}, Dx = {}.

工程S1-2-5で,Do={D,E} のランダムなグルーピングにより G(Do)={{D,E}}が選ばれたとする。つまりグループ44の2つの○が一つの集合にグルーピングされる。   Assume that G (Do) = {{D, E}} is selected by random grouping of Do = {D, E} in step S1-2-5. That is, the two circles of the group 44 are grouped into one set.

工程S1-2-6で,図13(e)のように葉ノードD,Eの直上に共通の親ノードC5が挿入される。   In step S1-2-6, a common parent node C5 is inserted immediately above the leaf nodes D and E as shown in FIG.

工程S1-2-7で,Qd_tmpにG(Do)の各要素とDxを追加して,Qd_tmp:=[{B}, {A}, {C}, {}, {D,E}, {}]となる。   In step S1-2-7, each element of G (Do) and Dx are added to Qd_tmp, and Qd_tmp: = [{B}, {A}, {C}, {}, {D, E}, { }].

工程S1-2-8で,Qdは空なので工程S1-2-9に進み,Qd:=Qd_tmp=[{B}, {A}, {C}, {}, {D,E}, {}], Qd_tmp:=[] と更新される。工程S1-2-10で,作業用キューQvが空ではないので,工程S1-2-2へ進む。Qd=[{B}, {A}, {C}, {}, {D,E}, {}]は,図13(e)の親ノードC3による分岐により,電源ドメインは{A}, {B}, {C}, {D,E}に分岐されたことを意味する。よって,以降のグルーピングはこれらの要素内で行われなければならない。   In step S1-2-8, since Qd is empty, the process proceeds to step S1-2-9, and Qd: = Qd_tmp = [{B}, {A}, {C}, {}, {D, E}, {} ], Qd_tmp: = [] is updated. In step S1-2-10, since the work queue Qv is not empty, the process proceeds to step S1-2-2. Qd = [{B}, {A}, {C}, {}, {D, E}, {}] is divided into {A}, { B}, {C}, {D, E}. Hence, subsequent groupings must be made within these elements.

[V=1.2Vのサイクル]
以下ではV=1.2V について,木の更新が発生するかに注目して簡略化して説明する。
[V = 1.2V cycle]
In the following, for V = 1.2V, the explanation will be simplified by paying attention to whether a tree update occurs.

工程S1-2-2で,Qvから要素を一つ取り出して,V:=1.2V,Qv:=[]となる。   In step S1-2-2, one element is extracted from Qv, and V: = 1.2V and Qv: = [].

工程S1-2-3で,Qdから要素を一つ取り出して,D:={B},Qd:=[{A}, {C}, {}, {D,E}, {}]となる。   In step S1-2-3, one element is extracted from Qd and becomes D: = {B}, Qd: = [{A}, {C}, {}, {D, E}, {}] .

工程S1-2-4〜S1-2-8で,経由電圧表のV=1.2Vの列の Bは×。よってDo:={}なので木の更新は発生しない。このときG(Do)={},Dx={B}になる。Qdは空ではないのでS1-2-3に進む。   In process S1-2-4 to S1-2-8, B in row of V = 1.2V in the via voltage table is x. So Do: = {} so there is no tree update. At this time, G (Do) = {} and Dx = {B}. Since Qd is not empty, go to S1-2-3.

次に,工程S1-2-3で,Qdから要素を一つ取り出して,D:={A},Qd:=[{C}, {}, {D,E}, {}]となる。   Next, in step S1-2-3, one element is extracted from Qd and becomes D: = {A}, Qd: = [{C}, {}, {D, E}, {}].

工程S1-2-4〜S1-2-8で,経由電圧表のV=1.2Vの列のAは×。よってDo:={}なので木の更新は発生しない。このときG(Do)={},Dx={A}になる。Qdは空ではないのでS1-2-3に進む。   In steps S1-2-4 to S1-2-8, A in the row of V = 1.2V in the via voltage table is x. So Do: = {} so there is no tree update. At this time, G (Do) = {} and Dx = {A}. Since Qd is not empty, go to S1-2-3.

次に,工程S1-2-3で,Qdから要素を一つ取り出して,D:={C},Qd:=[{}, {D,E}, {}]となる。   Next, in step S1-2-3, one element is extracted from Qd and becomes D: = {C}, Qd: = [{}, {D, E}, {}].

工程S1-2-4〜S1-2-8で,経由電圧表のV=1.2Vの列のCは×。よってDo:={}なので木の更新は発生しない。このときG(Do)={},Dx={C}になる。Qdは空ではないのでS1-2-3に進む。   In steps S1-2-4 to S1-2-8, C in the column of V = 1.2V in the via voltage table is x. So Do: = {} so there is no tree update. At this time, G (Do) = {} and Dx = {C}. Since Qd is not empty, go to S1-2-3.

次に,工程S1-2-3で,Qdから要素を一つ取り出して,D:={},Qd:=[{D,E}, {}]となる。   Next, in step S1-2-3, one element is extracted from Qd, and D: = {}, Qd: = [{D, E}, {}].

工程S1-2-4〜S1-2-8で,D:={}よりDo:={}なので、木の更新は発生しない。このときG(Do)={},Dx={}になる。Qdは空ではないのでS1-2-3に進む。   In steps S1-2-4 to S1-2-8, Do: = {} from D: = {}, so the tree is not updated. At this time, G (Do) = {} and Dx = {}. Since Qd is not empty, go to S1-2-3.

次に,工程S1-2-3で, Qdから要素を一つ取り出して,D:={D,E},Qd:=[{}]となる。   Next, in step S1-2-3, one element is extracted from Qd, and D: = {D, E}, Qd: = [{}].

工程S1-2-4で, D:={D,E}のうち,経由電圧表のV=1.2Vの列が○であるのはE,×であるのはDなので,Do:={E},Dx:={D}になる。   In step S1-2-4, out of D: = {D, E}, the V = 1.2V column in the via voltage table is E, and X is D, so Do: = {E }, Dx: = {D}.

工程S1-2-5で,グルーピングは{E}しかないので,G(Do)={{E}}になる。   In step S1-2-5, since the grouping is only {E}, G (Do) = {{E}}.

工程S1-2-6で,図13(f)のように葉ノードEの直上に親ノードC6が挿入される。   In step S1-2-6, the parent node C6 is inserted immediately above the leaf node E as shown in FIG.

工程S1-2-7で,Qd_tmpにG(Do)の各要素とDxを追加して,Qd_tmp:= [{}, {B}, {}, {A}, {}, {C}, {}, {}, {E}, {D}]となる。工程S1-2-8で,Qdは空ではないのでS1-2-3に進む。   In step S1-2-7, each element of G (Do) and Dx are added to Qd_tmp, and Qd_tmp: = [{}, {B}, {}, {A}, {}, {C}, { }, {}, {E}, {D}]. In step S1-2-8, since Qd is not empty, the process proceeds to S1-2-3.

最後に,工程S1-2-3で,Qdから要素を一つ取り出して,D:={},Qd:=[]となる。   Finally, in step S1-2-3, one element is extracted from Qd, and D: = {} and Qd: = [] are obtained.

工程S1-2-4〜S1-2-7で,D:={}よりDo:={}なので、木の更新は発生しない。   In steps S1-2-4 to S1-2-7, Do: = {} from D: = {}, so that no tree update occurs.

工程S1-2-8で,Qdは空なのでS1-2-9に進む。そして,工程S1-2-9で,Qd:=Qd_tmp=[{}, {B}, {}, {A}, {}, {C}, {}, {}, {E}, {D}, {}, {}], Qd_tmp:=[] と更新される。   In step S1-2-8, since Qd is empty, the process proceeds to S1-2-9. In step S1-2-9, Qd: = Qd_tmp = [{}, {B}, {}, {A}, {}, {C}, {}, {}, {E}, {D} , {}, {}] And Qd_tmp: = [].

工程S1-2-10で,作業用キューQvが空なので,木生成工程S1-2は終了する。その結果,図13(f)の木が完成する。この木は,図10の木46と同じである。   In step S1-2-10, because the work queue Qv is empty, the tree generation step S1-2 ends. As a result, the tree in FIG. 13F is completed. This tree is the same as the tree 46 in FIG.

以上の通り,図10で説明したランダムに親ノードを発生するアルゴリズムに基づく具体的な処理フローが,図11,12,13により明らかになった。そして,図13(b),(e)でランダムなグルーピングが行われている。   As described above, the specific processing flow based on the algorithm for generating the parent node randomly described with reference to FIG. Then, random grouping is performed in FIGS. 13B and 13E.

[コスト関数値計算工程S1−3]
図7にもどり,木生成工程S1-2でランダムに生成した木に対応する多出力電源回路のコスト関数値の計算(S1-3)が行われる。コスト関数値の第1の例は,多出力電源回路の電力効率または消費電力である。電力効率なら高いほうが良く,消費電力なら低い方がよい。また,コスト関数の第2の例は,多出力電源回路の電力効率から電圧コンバータの数に応じた分所定のペナルティを減算した値である。多出力電源回路の消費電力に電圧コンバータの数に応じた分所定のペナルティを加算した値である。第2の例は,多出力電源回路の集積度も考慮に入れたコスト関数値である。
[Cost function value calculation step S1-3]
Returning to FIG. 7, the cost function value of the multi-output power supply circuit corresponding to the tree randomly generated in the tree generation step S1-2 is calculated (S1-3). The first example of the cost function value is the power efficiency or power consumption of the multi-output power supply circuit. Higher power efficiency is better, and lower power consumption is better. Further, the second example of the cost function is a value obtained by subtracting a predetermined penalty corresponding to the number of voltage converters from the power efficiency of the multi-output power supply circuit. This is a value obtained by adding a predetermined penalty corresponding to the number of voltage converters to the power consumption of the multi-output power supply circuit. The second example is a cost function value taking into account the degree of integration of the multi-output power supply circuit.

第1の例のコスト関数値(多出力電源回路の電力効率または消費電力)を求める方法について説明する。まず,多出力電源回路の出力電圧を出力する電圧コンバータについて,その出力電圧と出力電流及び効率特性データ12の効率とから入力電力と入力電流を求め,さらに入力側の電圧コンバータの入力電力と入力電流を求める計算を多出力電源回路の入力にたどりつくまで繰り返す。最後に,多出力電源回路の入力電圧と入力電流による入力電力と,多出力電源回路の出力電力の和との比から,多出力電源回路の電力効率が求められる。   A method for obtaining the cost function value (power efficiency or power consumption of the multi-output power supply circuit) of the first example will be described. First, for the voltage converter that outputs the output voltage of the multi-output power supply circuit, the input power and the input current are obtained from the output voltage, the output current, and the efficiency of the efficiency characteristic data 12, and the input power and input of the voltage converter on the input side are obtained. Repeat the calculation to find the current until it reaches the input of the multi-output power circuit. Finally, the power efficiency of the multi-output power supply circuit is required from the ratio of the input power due to the input voltage and input current of the multi-output power supply circuit and the sum of the output power of the multi-output power supply circuit.

図14は,コスト関数値計算工程の具体例を示す図である。図14を参照して,多出力電源回路の電力効率の求め方を説明する。まず,電源ドメインが要求する電圧と電流は,出力電圧を生成する出力端子側の電圧コンバータの出力電圧と出力電流に対応し,それらの積が電圧コンバータの電力に対応する。   FIG. 14 is a diagram illustrating a specific example of the cost function value calculation step. With reference to FIG. 14, how to obtain the power efficiency of the multi-output power supply circuit will be described. First, the voltage and current required by the power domain correspond to the output voltage and output current of the voltage converter on the output terminal side that generates the output voltage, and their product corresponds to the power of the voltage converter.

図14の左側の多出力電源回路PSC1は電圧コンバータC7,C8からなる。各電圧コンバータC7,C8の電力は,それぞれの出力電圧と出力電流の積であり,3.3W,2Wである。そこで,電圧コンバータC7,C8の入力電力と入力電流は,次の通り求めることができる。
(入力電力)=(出力電圧)×{Σ(出力電流)}/(効率) (1)
(入力電流)=(入力電力)/(入力電圧) (2)
ここで,Σ(出力電流)は電圧コンバータの出力電流の和である。効率は効率特性データ12から得られる。そして,上記の電圧コンバータC7,C8は出力電流は1つしかない。
The multi-output power supply circuit PSC1 on the left side of FIG. 14 includes voltage converters C7 and C8. The power of each voltage converter C7, C8 is the product of the respective output voltage and output current, and is 3.3W and 2W. Therefore, the input power and input current of the voltage converters C7 and C8 can be obtained as follows.
(Input power) = (Output voltage) x {Σ (Output current)} / (Efficiency) (1)
(Input current) = (Input power) / (Input voltage) (2)
Here, Σ (output current) is the sum of the output current of the voltage converter. The efficiency is obtained from the efficiency characteristic data 12. The voltage converters C7 and C8 have only one output current.

その結果,両電圧コンバータC7,C8はそれぞれ入力電力3.5W,2.6Wと,入力電流710mA,520mAが求められる。これらの入力電流の和が多出力電源回路の入力電流になる。最後に,多出力電源回路の電力効率は,以下のとおり求められる。
(多出力電源回路の効率)=Σ{(出力電圧)×(出力電流)}/(入力電圧)×(入力電流) (3)
ここで,Σ{(出力電圧)×(出力電流)}は,各電源ドメイン毎の{(出力電圧)×(出力電流)}の和である。
As a result, both voltage converters C7 and C8 are required to have an input power of 3.5 W and 2.6 W and an input current of 710 mA and 520 mA, respectively. The sum of these input currents becomes the input current of the multi-output power supply circuit. Finally, the power efficiency of a multi-output power supply circuit is calculated as follows.
(Efficiency of multi-output power supply circuit) = Σ {(output voltage) × (output current)} / (input voltage) × (input current) (3)
Here, Σ {(output voltage) × (output current)} is the sum of {(output voltage) × (output current)} for each power domain.

つまり,図14の左側の多出力電源回路PSC1の例によれば,図示されるとおり,効率は86%になる。また,多出力電源回路の消費電力は,入力電力から出力電力の和を減算すると求められ,0.8Wである。   That is, according to the example of the multi-output power supply circuit PSC1 on the left side of FIG. 14, the efficiency is 86% as illustrated. The power consumption of the multi-output power supply circuit is found by subtracting the sum of the output power from the input power, and is 0.8 W.

同様に,図14の右側の多出力電源回路PSC2の例は,電圧コンバータC7とC9とで構成されている。多出力電源回路の入力電圧,出力電圧,出力電流は左側の例と同じである。電圧コンバータC9の電力は2Wであり,効率85%であるので,入力電力2.3W,入力電流は710mAである。よって,電圧コンバータC7の出力電流は1Aと710mAの合計の1710mAであり,その出力電圧は3.3Vである。よって,電圧コンバータC7の効率が94%であるので,その入力電力が6.0Wになる。最後に,多出力電源回路の効率は,図示される通り88%になる。また,多出力電源回路の消費電力は0.7Wである。つまり,図14の右側の多出力電源回路のほうが消費電力は小さく電力効率が良い。   Similarly, the example of the multi-output power supply circuit PSC2 on the right side of FIG. 14 includes voltage converters C7 and C9. The input voltage, output voltage, and output current of the multi-output power supply circuit are the same as in the left example. Since the power of the voltage converter C9 is 2 W and the efficiency is 85%, the input power is 2.3 W and the input current is 710 mA. Therefore, the output current of the voltage converter C7 is 1710 mA which is the sum of 1 A and 710 mA, and the output voltage is 3.3V. Therefore, since the efficiency of the voltage converter C7 is 94%, its input power becomes 6.0W. Finally, the efficiency of the multi-output power supply circuit is 88% as shown. The power consumption of the multi-output power supply circuit is 0.7W. That is, the multi-output power supply circuit on the right side of FIG. 14 consumes less power and has better power efficiency.

次に,第2の例のコスト関数値を求める方法について説明する。コスト関数値は,以下のように求められる。
(コスト関数値)=(多出力電源回路の効率)−(定数)×(多出力電源回路の電圧コンバータ数)
ここで,定数は,(所定%)以上の効率向上で電圧コンバータを1個増やすことを許容するかにより算出されるパラメータである。例えば,(定数)=(所定%)である。したがって,このパラメータ値に応じて,多出力電源回路の効率が良くても電圧コンバータの数が多い場合は,コスト関数値は悪くなる。つまり,このコスト関数値は,電圧コンバータの数に応じた減少効率が実際の電力効率に加算されている。このコスト関数値で最良の木を選別すれば,多出力電源回路の回路規模も考慮した選別を行うことができる。
Next, a method for obtaining the cost function value of the second example will be described. The cost function value is obtained as follows.
(Cost function value) = (Efficiency of multi-output power supply circuit)-(Constant) x (Number of voltage converters in multi-output power supply circuit)
Here, the constant is a parameter calculated depending on whether it is allowed to increase one voltage converter with an efficiency improvement of (predetermined%) or more. For example, (constant) = (predetermined%). Therefore, depending on this parameter value, if the number of voltage converters is large even if the efficiency of the multi-output power supply circuit is good, the cost function value becomes worse. That is, in this cost function value, the reduction efficiency corresponding to the number of voltage converters is added to the actual power efficiency. If the best tree is selected by this cost function value, it is possible to perform selection considering the circuit scale of the multi-output power supply circuit.

図7に戻り,最良木更新工程S1-4では,生成した木のコスト関数値がそれまでの最良解を上回れば,その木を最良解に置き換える。   Returning to FIG. 7, in the best tree update step S1-4, if the cost function value of the generated tree exceeds the best solution so far, the tree is replaced with the best solution.

[反復回数判定工程S1−5]
図15は,図7の反復回数判定工程S1-5を説明する図である。図15に示した表は,図7の工程S1-1〜S1-4の反復回数に対応して,最も効率の良い木と誤差3%以内の効率の解を発見できる確率を示している。図5で説明したのと同じである。これによれば,反復回数を増やすことで確率を高くすることができる。反復回数50回で確率が99%になり,反復回数100回で確率が99.99%になる。よって,本実施の形態では,反復回数判定工程では,反復回数が50回または100回に達したら解絞り込み工程S1を終了する。
[Repetition Count Determination Step S1-5]
FIG. 15 is a diagram for explaining the iteration number determination step S1-5 in FIG. The table shown in FIG. 15 shows the probability of finding the most efficient tree and the solution with the efficiency within 3% corresponding to the number of iterations of steps S1-1 to S1-4 in FIG. This is the same as described in FIG. According to this, the probability can be increased by increasing the number of iterations. The probability is 99% at 50 iterations, and the probability is 99.99% at 100 iterations. Therefore, in the present embodiment, in the iteration number determination step, the solution narrowing-down step S1 ends when the iteration number reaches 50 times or 100 times.

[解改善工程S2]
以上で図6の解絞り込み工程S1が終了した。次に,絞り込まれた解である木の多出力電源回路の改善工程S2について説明する。
[Solution improvement process S2]
Thus, the solution narrowing step S1 of FIG. 6 is completed. Next, the improvement process S2 of the tree multi-output power supply circuit, which is a narrowed solution, will be described.

図16は,解改善工程S2のフローチャート図である。解改善工程S2では,解絞り込み工程S1で絞り込まれた木に対応する多出力電源回路のうち,ある任意の経由電圧以前の入力側の木について解絞り込み工程S1を実行して,入力側の木を改善する。任意の経由電圧は,例えば,出力電圧に最も近い経由電圧から,順次入力側の経由電圧に変更することが望ましく,それぞれの入力側の木について解絞り込み工程S1を実行することが望ましい。任意の経由電圧以前の入力側の木は,全体の木よりも経由電圧表のマスの数が少ないので,解絞り込み工程S1自体が工数が少なくなり,さらにランダムに生成される木の数も少なくすることができる。よって,改善工程S2では,より少ない工数でよりコスト関数値が改善された多出力電源回路を探索することができる。   FIG. 16 is a flowchart of the solution improvement step S2. In the solution improvement step S2, the solution narrowing step S1 is performed on the input side tree before a certain arbitrary via voltage among the multi-output power supply circuits corresponding to the tree narrowed down in the solution narrowing step S1, and the input side tree To improve. For example, it is desirable to change the arbitrary transit voltage from the transit voltage closest to the output voltage to the transit voltage on the input side sequentially, and it is desirable to execute the solution narrowing-down process S1 on each input side tree. Since the tree on the input side before any via voltage has a smaller number of squares in the via voltage table than the whole tree, the solution narrowing-down process S1 itself has less man-hours, and the number of trees that are randomly generated is also small. can do. Therefore, in the improvement step S2, it is possible to search for a multi-output power supply circuit with an improved cost function value with less man-hours.

図16のフローチャートによれば,解改善初期設定工程S2-0で,経由電圧表の経由電圧のうち入力側の経由電圧を抽出して,リストQの集合とする。図16の例では,経由電圧3.3V,2.5Vが抽出されリストQの集合の要素となっている。次に,木切断工程S2-1で,リストQから最も出力側に近い電圧を取り出し切断電圧Vcutとし(S2-1-1),切断電圧Vcut以前の入力側とVcutより出力側とに切断する(S2-1-2)。そして,入力側について経由電圧表tbl2を再度生成する(S1-1)。つまり,経由電圧表のマスを入力電圧と出力電圧の部分を除いくマスの中に○×をランダムに発生する。   According to the flowchart of FIG. 16, in the solution improvement initial setting step S2-0, the routed voltage on the input side is extracted from the routed voltages in the routed voltage table to form a list Q set. In the example of FIG. 16, via voltages 3.3V and 2.5V are extracted and are elements of a list Q list. Next, in the tree cutting step S2-1, the voltage closest to the output side is extracted from the list Q and is set as the cutting voltage Vcut (S2-1-1), and the input side before the cutting voltage Vcut is cut to the output side from Vcut. (S2-1-2). Then, the via voltage table tbl2 is generated again for the input side (S1-1). In other words, a circle in the via voltage table is randomly generated in the square excluding the input voltage and output voltage portions.

図17は,解改善工程での木切断処理工程S2-1-2の第1の例を示す図である。この例は,切断電圧Vcut=2.5Vの例である。解絞り込み工程S1で絞り込まれた木は,親ノードC1,C2が3.3Vを出力し,親ノードC3,C4,C5が2.5Vを出力し,親ノードC6が1.2Vを出力する。そこで,切断電圧Vcut=2.5Vとすると,親ノードC3,C4,C5以前の入力側の木が再探索部分50になり,それより出力側の木は固定部分52になる。そして,再探索部分50の木について○×をランダムに発生して修正された経由電圧表tbl2が生成される。ただし,図17の例では○×は変更されていない。出力電圧2.5Vの切断部分は,電源ドメインB',C',D',E'と命名され,それぞれの出力電圧は2.5Vとして経由電圧表tbl2に反映されている。   FIG. 17 is a diagram illustrating a first example of the tree cutting process S2-1-2 in the solution improving process. In this example, the cutting voltage Vcut = 2.5V. In the tree narrowed down in the solution narrowing step S1, the parent nodes C1, C2 output 3.3V, the parent nodes C3, C4, C5 output 2.5V, and the parent node C6 outputs 1.2V. Therefore, when the cutting voltage Vcut = 2.5V, the input side tree before the parent nodes C3, C4, and C5 becomes the re-search part 50, and the output side tree becomes the fixed part 52. Then, a corrected via voltage table tbl2 is generated by generating XX randomly for the tree of the re-search part 50. However, in the example of FIG. 17, XX is not changed. The disconnected portion of the output voltage 2.5V is named power domain B ′, C ′, D ′, E ′, and each output voltage is reflected in the via voltage table tbl2 as 2.5V.

そして,修正された経由電圧表tbl2に基づいて,前述した解絞り込み工程S1(S1-1〜S1-5)が再度実行される。つまり,入力電圧5Vの次の経由電圧3.3Vの列の3つの○についてランダムにグループ化され,そのグループ化毎に次の経由電圧2.5Vの列の○についてランダムにグループ化される。そして,よりコスト関数値が改善された木が探索される。   Then, based on the corrected via voltage table tbl2, the above-described solution narrowing step S1 (S1-1 to S1-5) is executed again. That is, the three circles in the column of the next via voltage 3.3V with the input voltage 5V are randomly grouped, and the circle of the column of the next via voltage 2.5V is randomly grouped for each grouping. Then, a tree with a further improved cost function value is searched.

終了判定工程S2-6では,リストQの要素が空か否か判定され,空でなければ切断電圧決定工程S2-1-1で次の要素Vcut=3.3Vを取り出し,木切断処理工程S2-1-2で新たに再探索部分の木を切断する。   In the end determination step S2-6, it is determined whether or not the element of the list Q is empty. If it is not empty, the next element Vcut = 3.3V is extracted in the cutting voltage determination step S2-1-1, and the tree cutting process step S2- In 1-2, a new search tree is cut.

図18は,解改善工程での木切断処理工程S2-1-2の第2の例を示す図である。この例は,切断電圧Vcut=3.3Vの例である。切断方法は図17で説明したとおりである。この第2の例では,切断電圧Vcut=3.3V以前の入力側の木が再探索部分54になっている。この再探索部分54について修正された経由電圧表tbl3に基づいて,解絞り込み工程S1(S1-1〜S1-5)が再度実行される。この工程では,入力電圧5Vの次の経由電圧3.3Vの列の3つの○についてランダムにグループ化される。そして,よりコスト関数値が改善された木が探索される。   FIG. 18 is a diagram illustrating a second example of the tree cutting processing step S2-1-2 in the solution improving step. In this example, the cutting voltage Vcut = 3.3V. The cutting method is as described in FIG. In this second example, the tree on the input side before the cutting voltage Vcut = 3.3V is the re-search part 54. Based on the corrected via voltage table tbl3 for the re-search portion 54, the solution narrowing-down process S1 (S1-1 to S1-5) is executed again. In this process, the three circles in the column of the next via voltage 3.3V after the input voltage 5V are randomly grouped. Then, a tree with a further improved cost function value is searched.

最後に,終了判定工程S2-6で,リストQの要素が空であることが確認され,解改善工程S2は終了する。   Finally, in the end determination step S2-6, it is confirmed that the elements of the list Q are empty, and the solution improvement step S2 ends.

図19は,解改善工程による電力効率の改善例を示す図である。この改善例は,図17の切断電圧Vcut=2.5Vの例である。切断電圧Vcut=2.5V以前の入力側の木が再探索部分50に,それより出力側の木が固定部分52になる。図中(A)が改善前のそれぞれの電力効率を示し,(B)が改善後の電力効率を示す。(A)の改善前では,再探索部分50の効率が80%,固定部分52の効率が90%,全体の効率が72%である。それに対して,(B)の改善後では,再探索部分50の効率が85%と改善され,固定部分52の効率は90%のままでも,全体の効率は76.5%に改善されている。   FIG. 19 is a diagram illustrating an example of improving the power efficiency by the solution improving process. This improved example is an example of the cutting voltage Vcut = 2.5V in FIG. The input side tree before the cutting voltage Vcut = 2.5V becomes the re-search part 50, and the output side tree becomes the fixed part 52. In the figure, (A) shows each power efficiency before improvement, and (B) shows the power efficiency after improvement. Before the improvement of (A), the efficiency of the re-search portion 50 is 80%, the efficiency of the fixed portion 52 is 90%, and the overall efficiency is 72%. On the other hand, after the improvement of (B), the efficiency of the re-search portion 50 is improved to 85%, and the overall efficiency is improved to 76.5% even though the efficiency of the fixed portion 52 remains 90%. .

解絞り込み工程S1のコスト関数値計算工程S1−3では,出力電圧と出力電流を各電源ドメインで要求されている電圧と電流とし,出力側の電圧コンバータから入力側に向かって各電圧コンバータの出力電圧,出力電流と効率から入力電流を求める計算を行った。上記の解改善工程S2では,任意の切断電圧より出力側の木を固定部分としているので,最初に行ったコスト関数値計算結果を固定部分で再利用することができ,再度計算する必要はない。よって,改善工程S2では,切断電圧以前の入力側を再探索部分にして改善を行うので,コスト関数値計算工程でも工数を削減することができる。   In the cost function value calculation step S1-3 of the solution narrowing-down step S1, the output voltage and output current are set to voltages and currents required in each power domain, and the output of each voltage converter from the output side voltage converter toward the input side. Calculations were made to determine the input current from the voltage, output current and efficiency. In the solution improving step S2, the tree on the output side from an arbitrary cutting voltage is used as a fixed part. Therefore, the cost function value calculation result performed first can be reused in the fixed part, and there is no need to calculate again. . Therefore, in the improvement step S2, since the input side before the cutting voltage is used as a re-search portion, the improvement is performed, and therefore the man-hour can be reduced even in the cost function value calculation step.

図20は,本実施の形態の効果を示す図である。図4の比較例と,図6の本実施の形態との比較が示されている。図4の比較例の場合は,全ての考えられる木を生成し最良のコスト関数値の木を選択しているので,最適解を検出することができるもののその計算量が膨大になる。一方,図6の本実施の形態では,所定数の木を生成して最良のコスト関数値の木を選択し,さらに入力側の一部分について再度探索を行うので,検出される木の多出力電源回路のコスト関数値は最適解とはある範囲内にしか入らないが,計算量を大幅に減らすことができる。例えば,電源ドメインが10個の場合,多出力電源回路が3段構成とすると,図4の比較例では考えられる木の数は2.11×109になるのに対して,図6の実施の形態では数百に減らすことができる。 FIG. 20 is a diagram illustrating the effect of the present embodiment. A comparison between the comparative example of FIG. 4 and the present embodiment of FIG. 6 is shown. In the case of the comparative example shown in FIG. 4, since all possible trees are generated and the best cost function value tree is selected, an optimal solution can be detected, but the amount of calculation is enormous. On the other hand, in the present embodiment shown in FIG. 6, a predetermined number of trees are generated, the best cost function value tree is selected, and a part of the input side is searched again. The cost function value of the circuit is only within a certain range as the optimal solution, but the calculation amount can be greatly reduced. For example, if there are 10 power domains, and the multi-output power circuit has a three-stage configuration, the number of trees considered in the comparative example of FIG. 4 is 2.11 × 10 9 , whereas the embodiment of FIG. Then it can be reduced to several hundred.

以上説明した多出力電源回路の設計方法は,汎用コンピュータに多出力電源回路設計プログラムをインストールした多出力電源回路設計装置により実現可能である。かかる多出力電源回路設計装置は,入力データ,処理中のデータQd,Qv,Qdtmp,木のデータ,入出力電圧,電流値と共に,図6,7,9,11,16に示されたフローチャートに基づく設計プログラムを格納するメモリ手段と,演算を行うCPUとで構成される。   The multi-output power supply circuit design method described above can be realized by a multi-output power supply circuit design apparatus in which a multi-output power supply circuit design program is installed in a general-purpose computer. Such a multi-output power supply circuit designing apparatus is shown in the flowcharts shown in FIGS. 6, 7, 9, 11, and 16 together with input data, data Qd, Qv, Qdtmp being processed, tree data, input / output voltages, and current values. It comprises memory means for storing a design program based on it and a CPU for performing calculations.

上記の実施の形態によれば,少ない工数で現実的に満足できる電力効率またはコスト関数値を有する多出力電源回路の設計を行うことができる。   According to the above embodiment, it is possible to design a multi-output power supply circuit having power efficiency or cost function value that can be practically satisfied with less man-hours.

以上の実施の形態をまとめると,次の付記のとおりである。   The above embodiment is summarized as follows.

(付記1)
複数の電源ドメインに出力電源を供給する多出力電源回路の設計方法において,
入力電源を根と複数の出力電源を葉とそれぞれ定義し,前記入力電源の電圧から前記出力電源の電圧までの電圧のうち何れかの電圧を入力電圧及び出力電圧とする複数の電圧コンバータを前記根と葉との間に有するツリー構造をランダムに生成するツリー生成工程と,前記ランダムに生成したツリー構造を有する多出力電源回路の電力効率または電力を含むコスト関数値を,前記複数の電源ドメインの要求電圧及び要求電流と各電圧コンバータの効率とに基づいて計算するコスト関数値生成工程とを,とりうる全てのツリー構造の数より少ない回数だけ繰り返し,最良のコスト関数値を有するツリー構造を探索する探索工程と,
前記探索工程で見つけたツリー構造のうち任意の出力電圧を出力する電圧コンバータ以前の入力側の複数の電圧コンバータを有する入力側ツリー構造について,前記探索工程を再度行い,当該探索で検出されたより良いコスト関数値を有する入力側ツリー構造に置き換える改善工程とを有する多出力電源回路の設計方法。
(Appendix 1)
In designing a multi-output power supply circuit that supplies output power to multiple power domains,
A plurality of voltage converters, each of which defines an input power source as a root and a plurality of output power sources as leaves, and uses any one of voltages from the input power source voltage to the output power source voltage as an input voltage and an output voltage; A tree generation step for randomly generating a tree structure between a root and a leaf, and a power function of the multi-output power supply circuit having the randomly generated tree structure or a cost function value including the power, the plurality of power supply domains The cost function value generation process that is calculated based on the required voltage and required current of each and the efficiency of each voltage converter is repeated a smaller number of times than the number of all possible tree structures, and the tree structure having the best cost function value is obtained. A search process to search;
For the input side tree structure having a plurality of voltage converters on the input side before the voltage converter that outputs an arbitrary output voltage among the tree structures found in the search step, the search step is performed again, and is better than that detected in the search A design method of a multi-output power supply circuit comprising an improvement step of replacing the input side tree structure having a cost function value.

(付記2)
付記1において,
前記改善工程を前記任意の出力電圧を順次入力側に移動して繰り返すことを特徴とする多出力電源回路の設計方法。
(Appendix 2)
In Appendix 1,
A design method for a multi-output power supply circuit, characterized in that the improvement step is repeated by sequentially moving the arbitrary output voltage to the input side.

(付記3)
付記1において,
前記コスト関数値生成工程では,前記複数の電源ドメインの要求電圧及び要求電流と前記出力電源を生成する出力ノード電圧コンバータの効率とに基づいて,当該出力ノード電圧コンバータに入力電圧を供給する入力側の電圧コンバータの出力電流を計算し,当該計算された出力電流と当該電圧コンバータの出力電圧及び効率とに基づいてさらに入力側の出力電流を求める計算を入力電源まで繰り返し,前記出力電源の消費電力の和と前記入力電源の消費電力との比率に基づいて前記多出力電源回路の電力効率をまたは前記入力電源の消費電力に基づいて前記多出力電源回路の電力を求めることを特徴とする多出力電源回路の設計方法。
(Appendix 3)
In Appendix 1,
In the cost function value generation step, an input side that supplies an input voltage to the output node voltage converter based on the required voltage and current of the plurality of power supply domains and the efficiency of the output node voltage converter that generates the output power supply The output current of the voltage converter is calculated, and the calculation for further obtaining the output current on the input side based on the calculated output current and the output voltage and efficiency of the voltage converter is repeated until the input power supply, and the power consumption of the output power supply And calculating the power efficiency of the multi-output power supply circuit based on the ratio of the sum of the power and the power consumption of the input power supply, or the power of the multi-output power supply circuit based on the power consumption of the input power supply. Power circuit design method.

(付記4)
付記3において,
前記コスト関数値は,前記電力効率に前記電圧コンバータの数に基づく低減効率を加えた値であることを特徴とする多出力電源回路の設計方法。
(Appendix 4)
In Appendix 3,
The cost function value is a value obtained by adding a reduction efficiency based on the number of the voltage converters to the power efficiency, and a design method for a multi-output power supply circuit.

(付記5)
付記1において,
前記ツリー生成工程では,前記複数の出力電源をそれぞれ出力する複数の出力ノード電圧コンバータと,当該複数の出力ノード電圧コンバータと前記入力電源との間にランダムに挿入される複数の経由ノード電圧コンバータとを有するツリー構造を生成することを特徴とする多出力電源回路の設計方法。
(Appendix 5)
In Appendix 1,
In the tree generation step, a plurality of output node voltage converters that respectively output the plurality of output power supplies, a plurality of relay node voltage converters that are randomly inserted between the plurality of output node voltage converters and the input power supply, A method for designing a multi-output power supply circuit, comprising: generating a tree structure having

(付記6)
付記5において,
前記ツリー生成工程では,複数の出力電源をそれぞれ出力する複数の出力ノード電圧コンバータと単一の入力電源との間の経由ノード電圧コンバータを,乱数に基づいてランダムに発生することを特徴とする多出力電源回路の設計方法。
(Appendix 6)
In Appendix 5,
In the tree generation step, a relay node voltage converter between a plurality of output node voltage converters that respectively output a plurality of output power supplies and a single input power supply is randomly generated based on random numbers. Design method of output power circuit.

(付記7)
複数の電源ドメインに出力電源を供給する多出力電源回路の設計装置において,
入力電源を根と複数の出力電源を葉とそれぞれ定義し,前記入力電源の電圧から前記出力電源の電圧までの電圧のうち何れかの電圧を入力電圧及び出力電圧とする複数の電圧コンバータを前記根と葉との間に有するツリー構造をランダムに生成するツリー生成と,前記ランダムに生成したツリー構造を有する多出力電源回路の電力効率または電力を含むコスト関数値を,前記複数の電源ドメインの要求電圧及び要求電流と各電圧コンバータの効率とに基づいて計算するコスト関数値生成とを,とりうる全てのツリー構造の数より少ない回数だけ繰り返し,最良のコスト関数値を有するツリー構造を探索する探索手段と,
前記探索工程で見つけたツリー構造のうち任意の出力電圧を出力する電圧コンバータ以前の入力側の複数の電圧コンバータを有する入力側ツリー構造について,前記探索工程を再度行い,当該探索で検出されたより良いコスト関数値を有する入力側ツリー構造に置き換える改善手段とを有する多出力電源回路の設計装置。
(Appendix 7)
In a multi-output power circuit design device that supplies output power to multiple power domains,
A plurality of voltage converters, each of which defines an input power source as a root and a plurality of output power sources as leaves, and uses any one of voltages from the input power source voltage to the output power source voltage as an input voltage and an output voltage; A tree generation for randomly generating a tree structure between a root and a leaf, and a cost function value including the power efficiency or power of the multi-output power supply circuit having the randomly generated tree structure are calculated for the plurality of power supply domains. Search for a tree structure having the best cost function value by repeating the cost function value generation calculated based on the required voltage and current, and the efficiency of each voltage converter, less than the number of all possible tree structures. Search means;
For the input side tree structure having a plurality of voltage converters on the input side before the voltage converter that outputs an arbitrary output voltage among the tree structures found in the search step, the search step is performed again, and is better than that detected in the search An apparatus for designing a multi-output power supply circuit, comprising: improvement means for replacing an input-side tree structure having a cost function value.

(付記8)
付記7において,
前記改善手段が前記任意の出力電圧を順次入力側に移動して前記改善を繰り返すことを特徴とする多出力電源回路の設計装置。
(Appendix 8)
In Appendix 7,
The design device for a multi-output power supply circuit, wherein the improvement means sequentially moves the arbitrary output voltage to the input side and repeats the improvement.

多出力電源回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a multi-output power supply circuit. 多出力電源回路の定義について示す図である。It is a figure shown about the definition of a multi-output power supply circuit. 電圧コンバータの一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a voltage converter. 多出力電源回路の設計方法の一例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows an example of the design method of a multiple output power supply circuit. 本発明者による実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result by this inventor. 本実施の形態における多出力電源回路の設計方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the design method of the multiple output power supply circuit in this Embodiment. 本実施の形態における設計方法の解絞り込み工程S1のフローチャート図である。It is a flowchart figure of solution narrowing-down process S1 of the design method in this Embodiment. 経由電圧表作成工程S1−1による経由電圧表の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the via voltage table by via voltage table preparation process S1-1. 経由電圧表作成工程のフローチャート図である。It is a flowchart figure of a via voltage table preparation process. 木生成工程を説明する図である。It is a figure explaining a tree production | generation process. 木生成工程S1−2のフローチャート図である。It is a flowchart figure of tree production | generation process S1-2. 木生成工程S1−2のフローチャート図である。It is a flowchart figure of tree production | generation process S1-2. 木生成工程S1−2により生成される木の途中経過を示す図である。It is a figure which shows the middle progress of the tree produced | generated by tree production | generation process S1-2. コスト関数値計算工程の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of a cost function value calculation process. 図7の反復回数判定工程S1-5を説明する図である。FIG. 8 is a diagram for explaining an iteration number determination step S1-5 in FIG. 解改善工程S2のフローチャート図である。It is a flowchart figure of solution improvement process S2. 解改善工程での木切断処理工程S2-1-2の第1の例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the tree cutting process S2-1-2 in a solution improvement process. 解改善工程での木切断処理工程S2-1-2の第2の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the tree cutting process S2-1-2 in a solution improvement process. 解改善工程による電力効率の改善例を示す図である。It is a figure which shows the example of an improvement of the power efficiency by a solution improvement process. 本実施の形態の効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

S1:探索工程(解絞り込み工程)
S2:解改善工程
20:生成されたツリー構造による多出力電源回路
S1: Search process (solution refinement process)
S2: Solution improvement step 20: Multi-output power supply circuit with generated tree structure

Claims (5)

複数の電源ドメインに出力電源を供給する多出力電源回路の設計方法において,
入力電源を根と複数の出力電源を葉とそれぞれ定義し,前記入力電源の電圧から前記出力電源の電圧までの電圧のうち何れかの電圧を入力電圧及び出力電圧とする複数の電圧コンバータを前記根と葉との間に有するツリー構造をランダムに生成するツリー生成工程と,前記ランダムに生成したツリー構造を有する多出力電源回路の電力効率または電力を含むコスト関数値を,前記複数の電源ドメインの要求電圧及び要求電流と各電圧コンバータの効率とに基づいて計算するコスト関数値生成工程とを,とりうる全てのツリー構造の数より少ない回数だけ繰り返し,最良のコスト関数値を有するツリー構造を探索する探索工程と,
前記探索工程で見つけたツリー構造のうち任意の出力電圧を出力する電圧コンバータ以前の入力側の複数の電圧コンバータを有する入力側ツリー構造について,前記探索工程を再度行い,当該探索で検出されたより良いコスト関数値を有する入力側ツリー構造に置き換える改善工程とを有する多出力電源回路の設計方法。
In designing a multi-output power supply circuit that supplies output power to multiple power domains,
A plurality of voltage converters, each of which defines an input power source as a root and a plurality of output power sources as leaves, and uses any one of voltages from the input power source voltage to the output power source voltage as an input voltage and an output voltage; A tree generation step for randomly generating a tree structure between a root and a leaf, and a power function of the multi-output power supply circuit having the randomly generated tree structure or a cost function value including the power, the plurality of power supply domains The cost function value generation process that is calculated based on the required voltage and required current of each and the efficiency of each voltage converter is repeated a smaller number of times than the number of all possible tree structures, and the tree structure having the best cost function value is obtained. A search process to search;
For the input side tree structure having a plurality of voltage converters on the input side before the voltage converter that outputs an arbitrary output voltage among the tree structures found in the search step, the search step is performed again, and is better than that detected in the search A design method of a multi-output power supply circuit comprising an improvement step of replacing the input side tree structure having a cost function value.
請求項1において,
前記改善工程を前記任意の出力電圧を順次入力側に移動して繰り返すことを特徴とする多出力電源回路の設計方法。
In claim 1,
A design method for a multi-output power supply circuit, characterized in that the improvement step is repeated by sequentially moving the arbitrary output voltage to the input side.
請求項1において,
前記コスト関数値生成工程では,前記複数の電源ドメインの要求電圧及び要求電流と前記出力電源を生成する出力ノード電圧コンバータの効率とに基づいて,当該出力ノード電圧コンバータに入力電圧を供給する入力側の電圧コンバータの出力電流を計算し,当該計算された出力電流と当該電圧コンバータの出力電圧及び効率とに基づいてさらに入力側の出力電流を求める計算を入力電源まで繰り返し,前記出力電源の消費電力の和と前記入力電源の消費電力との比率に基づいて前記多出力電源回路の電力効率をまたは前記入力電源の消費電力から前記多出力電源回路の電力を求めることを特徴とする多出力電源回路の設計方法。
In claim 1,
In the cost function value generation step, an input side that supplies an input voltage to the output node voltage converter based on the required voltage and current of the plurality of power supply domains and the efficiency of the output node voltage converter that generates the output power supply The output current of the voltage converter is calculated, and the calculation for further obtaining the output current on the input side based on the calculated output current and the output voltage and efficiency of the voltage converter is repeated until the input power supply, and the power consumption of the output power supply A multi-output power supply circuit, wherein the power efficiency of the multi-output power supply circuit is obtained based on the ratio of the sum of the power and the power consumption of the input power supply or the power of the multi-output power supply circuit is obtained from the power consumption of the input power Design method.
請求項1において,
前記ツリー生成工程では,前記複数の出力電源をそれぞれ出力する複数の出力ノード電圧コンバータと,当該複数の出力ノード電圧コンバータと前記入力電源との間にランダムに挿入される複数の経由ノード電圧コンバータとを有するツリー構造を生成することを特徴とする多出力電源回路の設計方法。
In claim 1,
In the tree generation step, a plurality of output node voltage converters that respectively output the plurality of output power supplies, a plurality of relay node voltage converters that are randomly inserted between the plurality of output node voltage converters and the input power supply, A method for designing a multi-output power supply circuit, comprising: generating a tree structure having
複数の電源ドメインに出力電源を供給する多出力電源回路の設計装置において,
入力電源を根と複数の出力電源を葉とそれぞれ定義し,前記入力電源の電圧から前記出力電源の電圧までの電圧のうち何れかの電圧を入力電圧及び出力電圧とする複数の電圧コンバータを前記根と葉との間に有するツリー構造をランダムに生成するツリー生成と,前記ランダムに生成したツリー構造を有する多出力電源回路の電力効率または電力を含むコスト関数値を,前記複数の電源ドメインの要求電圧及び要求電流と各電圧コンバータの効率とに基づいて計算するコスト関数値生成とを,とりうる全てのツリー構造の数より少ない回数だけ繰り返し,最良のコスト関数値を有するツリー構造を探索する探索手段と,
前記探索工程で見つけたツリー構造のうち任意の出力電圧を出力する電圧コンバータ以前の入力側の複数の電圧コンバータを有する入力側ツリー構造について,前記探索工程を再度行い,当該探索で検出されたより良いコスト関数値を有する入力側ツリー構造に置き換える改善手段とを有する多出力電源回路の設計装置。
In a multi-output power circuit design device that supplies output power to multiple power domains,
A plurality of voltage converters, each of which defines an input power source as a root and a plurality of output power sources as leaves, and uses any one of voltages from the input power source voltage to the output power source voltage as an input voltage and an output voltage; A tree generation for randomly generating a tree structure between a root and a leaf, and a cost function value including the power efficiency or power of the multi-output power supply circuit having the randomly generated tree structure are calculated for the plurality of power supply domains. Search for a tree structure having the best cost function value by repeating the cost function value generation calculated based on the required voltage and current, and the efficiency of each voltage converter, less than the number of all possible tree structures. Search means;
For the input side tree structure having a plurality of voltage converters on the input side before the voltage converter that outputs an arbitrary output voltage among the tree structures found in the search step, the search step is performed again, and is better than that detected in the search An apparatus for designing a multi-output power supply circuit, comprising: improvement means for replacing an input-side tree structure having a cost function value.
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