JP5089790B2 - 電源装置およびそれを用いた電子機器 - Google Patents

Description

この発明は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサに対して電源電圧を供給する電源装置に関する。

パーソナルコンピュータやワークステーション、あるいはゲーム機器などに使用されるＣＰＵなどのマイクロプロセッサには、電圧レギュレータ回路（以下、単にレギュレータ回路ともいう）によって安定化された所定の電源電圧が供給される。マイクロプロセッサに供給すべき電源電圧は、マイクロプロセッサの半導体製造プロセスなどに応じて設定され、近年の低電圧プロセスを用いたマイクロプロセッサの電源電圧は１．２Ｖ程度となっている。

現在、複数のベンダーによって様々なマイクロプロセッサが供給されている。各ベンダーから供給されるマイクロプロセッサは、レギュレータ回路に対し、独自の方式によって自身に供給すべき電源電圧を指示している。言い換えれば、レギュレータ回路は、マイクロプロセッサからの電源電圧の指定を受け付けられるように設計される。図６は、従来のマイクロプロセッサとレギュレータ回路の構成例を示すブロック図である。

図６に示すように、マイクロプロセッサ６０と、レギュレータ回路６２間は、たとえば５ビットの信号線６４でパラレル接続されている。マイクロプロセッサ６０は、この信号線６４を介してＶＩＤ（Ｖｏｌｔａｇｅ ＩＤ）信号を送信し、レギュレータ回路６２に対して自身に供給すべき電源電圧Ｖｄｄを指示する。レギュレータ回路６２は、マイクロプロセッサ６０によって指示された電源電圧Ｖｄｄを生成し、電源ライン６６を介してマイクロプロセッサ６０に供給する。このような構成をとることにより、たとえばマイクロプロセッサ６０およびレギュレータ回路６２が搭載される機器（以下単にセットともいう）の出荷後において、ユーザが別のマイクロプロセッサ６０に交換した場合にも、交換後のマイクロプロセッサ６０に最適な電源電圧Ｖｄｄを供給することができる。

しかしながら、従来の技術では、セットメーカは、使用するマイクロプロセッサ１０のベンダーを選定するときに、そのベンダーから供給されるマイクロプロセッサ１０に対応したレギュレータ回路１２を選択する必要があり、設計の自由度に制約を受けていた。また、信号線６４によりレギュレータ回路６２に送信されるＶＩＤ信号は、そのビット数によって電源電圧Ｖｄｄの分解能が制限されるため、細かな電圧設定が行えないという問題がある。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、マイクロプロセッサに供給すべき電源電圧を柔軟に設定可能な電源装置の提供にある。

本発明のある態様は、マイクロプロセッサに対して電源電圧を供給する電源装置に関する。この電源装置は、マイクロプロセッサから出力される電圧指示信号にもとづき、マイクロプロセッサに供給すべき電源電圧を設定し、設定した電源電圧に対応した電圧設定信号を出力するシステムコントローラと、システムコントローラから出力される電圧設定信号にもとづき、システムコントローラにおいて設定された電源電圧を生成し、マイクロプロセッサに供給するレギュレータ回路と、を備える。

この態様によれば、電源装置にシステムコントローラを設け、レギュレータ回路ではなく、システムコントローラにおいて、電源電圧の設定を行うことにより、さまざまな状況に応じて適切な電源電圧をマイクロプロセッサに供給することができる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を、方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、マイクロプロセッサに供給すべき電源電圧を柔軟に設定することができる。

第１の実施の形態に係るマイクロプロセッサおよびマイクロプロセッサに対して電源電圧を供給する電源装置の構成を示すブロック図である。 システムコントローラの内部構成を示すブロック図である。 デジタルの電圧指示信号Ｄｃｎｆ、経過時間τ、および最適な電源電圧Ｖｄｄの関係図であり、電圧設定テーブルの内容を示す図である。 第２の実施の形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。 第３の実施の形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。 従来のマイクロプロセッサとレギュレータ回路の構成例を示すブロック図である。

はじめに、本発明の実施の形態に係る電源装置の概要について説明する。この電源装置は、パーソナルコンピュータやゲーム機器などの電子機器に搭載され、マイクロプロセッサに対して電源電圧を供給する電源装置である。

ある態様の電源装置は、マイクロプロセッサから出力される電圧指示信号にもとづき、マイクロプロセッサに供給すべき電源電圧を設定し、設定した電源電圧に対応した電圧設定信号を出力するシステムコントローラと、システムコントローラから出力される電圧設定信号にもとづき、システムコントローラにおいて設定された電源電圧を生成し、マイクロプロセッサに供給するレギュレータ回路と、を備える。

この態様によると、システムコントローラにおいて、電源電圧の設定を行うことにより、さまざまな状況に応じて適切な電源電圧をマイクロプロセッサに供給することをできる。

システムコントローラは、電圧指示信号と、マイクロプロセッサに供給すべき電源電圧との関係を保持する電圧設定テーブルを備えてもよい。また、電圧設定テーブルは、その保持するデータが、更新可能に構成されてもよい。

システムコントローラは、マイクロプロセッサの状態を取得し、取得した状態を電源電圧の設定に反映させてもよい。
マイクロプロセッサの状態は、マイクロプロセッサの使用時間、温度、演算量（演算負荷）などである。これらをパラメータとすることにより、マイクロプロセッサのそのときどきの状態に応じて最適な電源電圧を設定することができる。

システムコントローラと、マイクロプロセッサとは、バスを介して接続されてもよい。バスとしては、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスやＩ２Ｃバスを好適に用いることができ、多くの情報を送受信することが可能となる。

マイクロプロセッサは、バスを介して通信を行い、電源電圧を動的に設定してもよい。「動的に設定」とは、一度システムコントローラにおいて設定された電源電圧をマイクロプロセッサに対して固定的に供給し続けるのではなく、マイクロプロセッサや本電源装置が搭載される機器の状態に応じて、電源電圧を設定することをいう。

レギュレータ回路は、デジタル信号として入力される電圧設定信号にもとづいて、電源電圧を生成するものであり、システムコントローラとレギュレータ回路は、デジタル信号線を介して接続されてもよい。
この場合、従来のマイクロプロセッサへの電源供給へ用いられるレギュレータ回路を用いることができる。

レギュレータ回路は、アナログ信号として入力される電圧設定信号にもとづいて、電源電圧を生成するものであり、システムコントローラから出力されるデジタルの電圧設定信号をアナログの電圧設定信号に変換して、レギュレータ回路に出力するデジタルアナログ変換器をさらに備えてもよい。
この場合、アナログ入力される電圧にもとづいて出力電圧を設定する汎用的なレギュレータ回路を用いることができる。

マイクロプロセッサに供給される電源電圧をアナログデジタル変換するアナログデジタル変換器をさらに備えてもよい。システムコントローラは、アナログデジタル変換器の出力信号と、レギュレータ回路に出力する電圧設定信号から、マイクロプロセッサでの消費電力を算出する電力算出部を含んでもよい。

システムコントローラにおいて設定したマイクロプロセッサに供給すべき電源電圧と、実際にマイクロプロセッサに供給される電圧を比較することにより、電源ラインのインピーダンスが既知である場合、マイクロプロセッサに流れる電流を計算することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る電源装置の詳細を、図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る電子機器１０００の構成を示すブロック図である。電子機器１０００は、ＣＰＵやグラフィックプロセッサなどのマイクロプロセッサ１０と、マイクロプロセッサ１０に対して電源電圧Ｖｄｄを供給する電源装置１００を含む。以降の図において、同一または同等の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略するものとする。電源装置１００により駆動されるマイクロプロセッサ１０は、典型的には１．２Ｖ程度の電源電圧で動作するものである。しかしながら、実際には、実行する演算処理の内容、マイクロプロセッサ１０の温度、あるいは、実装されてからの使用年月などのさまざまな要因によって、最適な電源電圧Ｖｄｄは変化する。以下、いくつかの実施の形態にもとづいて、マイクロプロセッサ１０に最適な電源電圧Ｖｄｄを供給する電源装置１００について説明する。

以下、第１の実施の形態に係る電源装置１００の構成について説明する。電源装置１００は、レギュレータ回路１２およびシステムコントローラ２０を含む。システムコントローラ２０とマイクロプロセッサ１０とは、第１信号線１４を介して接続される。このシステムコントローラ２０には、第１信号線１４を介してマイクロプロセッサ１０から出力される電圧指示信号Ｄｃｎｆが入力される。システムコントローラ２０は、この電圧指示信号Ｄｃｎｆにもとづき、マイクロプロセッサ１０が要求する最適な電源電圧Ｖｄｄを設定する。後述するように、システムコントローラ２０は、マイクロプロセッサ１２の状態を取得し、取得した状態を電源電圧Ｖｄｄの設定に反映させる。

システムコントローラ２０とレギュレータ回路１２は、ｎビットの第２信号線１６により接続される。システムコントローラ２０は、電圧指示信号Ｄｃｎｆにもとづいて設定した最適な電源電圧を、ｎビットのデジタル電圧設定信号Ｄｓｅｔとしてレギュレータ回路１２に出力する。

レギュレータ回路１２は、ｎビットの入力端子４４を備え、入力端子４４に入力される信号に応じたアナログの電源電圧Ｖｄｄを生成し、出力端子４２から出力する。本実施の形態において使用するレギュレータ回路１２は、図６に示す従来のレギュレータ回路６２と同等の機能を有するものである。

レギュレータ回路１２の入力端子４４には、第２信号線１６を介して電圧設定信号Ｄｓｅｔが入力されている。すなわち、レギュレータ回路１２は、システムコントローラ２０からの指示を受け、システムコントローラ２０において設定された最適な電源電圧Ｖｄｄを生成する。レギュレータ回路１２の出力端子４２から出力される電源電圧Ｖｄｄは、電源ライン１８を介してマイクロプロセッサ１０に供給される。

図２は、システムコントローラ２０の内部構成を示すブロック図である。システムコントローラ２０は、インターフェース部２２、電源電圧設定部２４、電圧設定テーブル２６を含む。インターフェース部２２は、システムコントローラ２０の外部に接続されるマイクロプロセッサ１０およびレギュレータ回路１２などのブロックと、電源電圧設定部２４間の信号の送受信を制御する。たとえば、マイクロプロセッサ１０とシステムコントローラ２０を接続する第１信号線１４は、ＳＰＩバスであってもよい。この場合、マイクロプロセッサ１０とシステムコントローラ２０は、データイン、データアウト、クロック、チップセレクトに対応した４本の信号線で接続される。マイクロプロセッサ１０およびシステムコントローラ２０間をＳＰＩバスで接続した場合、インターフェース部２２は、ＳＰＩに対応した信号処理を行い、電圧指示信号Ｄｃｎｆを電源電圧設定部２４に転送する。なお、ＳＰＩバスに代えて、Ｉ２Ｃバスなどを用いてもよい。

電源電圧設定部２４には、マイクロプロセッサ１０から出力されるデジタルの電圧指示信号Ｄｃｎｆが入力されている。また、電源電圧設定部２４は、電圧設定テーブル２６と接続される。電圧設定テーブル２６は、デジタルの電圧指示信号Ｄｃｎｆと、マイクロプロセッサ１０に供給すべき最適な電源電圧Ｖｄｄとの関係を、本電源装置１００を含む機器の状態をパラメータとして保持している。

システムコントローラ２０の電源電圧設定部２４は、電圧指示信号Ｄｃｎｆをもとに、電圧設定テーブル２６を参照し、セットがおかれる状況に応じて最適な電源電圧Ｖｄｄを設定する。以下に、システムコントローラ２０における電圧指示信号Ｄｃｎｆにもとづく電源電圧Ｖｄｄの設定方法について説明する。

（設定方法１）
たとえば、電圧設定テーブル２６には、電圧指示信号Ｄｃｎｆとマイクロプロセッサ１０に供給すべき電源電圧Ｖｄｄの関係が、本電源装置１００が搭載されるセットの出荷後の経過時間τをパラメータとして記憶されている。

マイクロプロセッサ１０は、ゲートと呼ばれる無数のトランジスタ素子が集積化されて構成される。このトランジスタ素子が安定に動作する電源電圧レベルは、経時劣化によって、徐々に上昇することが知られている。そこで、従来のマイクロプロセッサに対する電源供給技術では、このような経年劣化を踏まえて、初期状態において本来必要な電源電圧よりも高い電圧を供給する必要があった。このことは、マイクロプロセッサ１０において余分な電力を消費していることを意味する。

一方、本実施の形態に係る電源装置１００では、システムコントローラ２０において、出荷後の経過時間τを管理し、経過時間に応じて、マイクロプロセッサ１０に供給すべき電源電圧Ｖｄｄの設定値を徐々に上昇させる。図３は、デジタルの電圧指示信号Ｄｃｎｆ、経過時間τ、および最適な電源電圧Ｖｄｄの関係図であり、電圧設定テーブル２６の内容を示す図である。

マイクロプロセッサ１０からは、品種ごと、ロットごと、あるいは個別のプロセッサごとに予め定められたデジタルの電圧指示信号Ｄｃｎｆが出力される。システムコントローラ２０は、セット出荷後の経過時間τと、電圧指示信号Ｄｃｎｆにもとづき、電圧設定テーブル２６を参照して、最適な電源電圧Ｖｄｄを決定する。たとえば、あるマイクロプロセッサ１０から電圧指示信号Ｄｃｎｆ１が出力されており、経過時間がτ１であった場合、最適な電源電圧はＶｄｄ１となる。電圧設定テーブル２６には、最適な電源電圧Ｖｄｄの値がｎビットのデジタル値として記憶されており、電源電圧設定部２４は、このデジタル値をデジタル電圧設定信号Ｄｓｅｔとしてレギュレータ回路１２に出力する。

このように、本設定方法によれば、セットの出荷後の経過時間τに応じて、電源電圧Ｖｄｄを調節することにより、必要以上に高い電源電圧を供給する必要がなくなるため、消費電力を低減することが可能となる。

なお、セット出荷後の経過時間τは、システムコントローラ２０自身で管理して取得してもよいし、マイクロプロセッサ１０において管理しておき、第１信号線１４を介して取得してもよく、あるいは、外部の処理ブロックから取得してもよい。
また、システムコントローラ２０は、出荷後の経過時間τに代えて、マイクロプロセッサ１０の積算使用時間を管理して、電源電圧Ｖｄｄを設定してもよい。

（設定方法２）
設定方法２では、マイクロプロセッサ１０の演算処理量（演算負荷）をモニタし、演算負荷に応じて電源電圧Ｖｄｄを最適な値に設定する。マイクロプロセッサ１０の演算負荷は、電圧指示信号Ｄｃｎｆとともに、第１信号線１４を介してマイクロプロセッサ１０から入力される。上述のように、第１信号線１４をＳＰＩバスやＩ２Ｃバスとした場合には、このような付加的な情報の送受信が可能となる。

この設定方法では、マイクロプロセッサ１０から電源電圧設定部２４に対して、電圧指示信号Ｄｃｎｆおよび演算負荷を表す演算負荷信号ＳｉｇＬが出力される。電圧設定テーブル２６には、演算負荷信号ＳｉｇＬおよび電圧指示信号Ｄｃｎｆと、電源電圧Ｖｄｄの関係が記憶される。電源電圧設定部２４は、電圧設定テーブル２６を参照して、現在の演算負荷信号ＳｉｇＬと、電圧指示信号Ｄｃｎｆにもとづいて、設定電圧Ｄｓｅｔを決定し、レギュレータ回路１２へと指示する。

この設定方法によれば、マイクロプロセッサ１０の演算量や動作クロックに応じて、電源電圧Ｖｄｄを好適に制御することができる。

（設定方法３）
本設定方法では、システムコントローラ２０は、マイクロプロセッサ１０の温度ＴＨをモニタし、マイクロプロセッサ１０の温度に応じてマイクロプロセッサ１０に供給すべき電源電圧Ｖｄｄを調節する。マイクロプロセッサ１０の温度ＴＨは、たとえばサーミスタなどを用いた温度検出回路によって、電圧信号（以下、温度検出電圧Ｖｔｈという）として取得することができる。温度検出電圧Ｖｔｈは、インターフェース部２２、あるいは外部のＡ／Ｄコンバータによりデジタル値に変換された後、電源電圧設定部２４へと入力される。

電圧設定テーブル２６には、電圧指示信号Ｄｃｎｆと電源電圧Ｖｄｄの関係が、マイクロプロセッサ１０の温度ＴＨをパラメータとして記憶されており、電源電圧設定部２４は、電圧設定テーブル２６を参照することにより、最適な電源電圧Ｖｄｄをレギュレータ回路１２に対して指示することができる。

（設定方法４）
セットの低消費電力化の観点からみると、マイクロプロセッサ１０に供給すべき電源電圧Ｖｄｄは、マイクロプロセッサ１０が動作可能な範囲で、なるべく低く設定することが望ましい。そこで、設定方法４では、電源電圧設定部２４とマイクロプロセッサ１０が双方向通信を行いながら、最適な電源電圧Ｖｄｄを動的に設定する。

具体的には電源電圧設定部２４とマイクロプロセッサ１０は、以下の動作を行うことによって最適な電源電圧Ｖｄｄを設定する。
まず、電源電圧設定部２４は、初期電源電圧ＶｄｄＩＮＩＴを設定する。この初期電源電圧ＶｄｄＩＮＩＴは、マイクロプロセッサ１０が確実に動作する値に設定することが望ましい。
電源電圧設定部２４は、設定した初期電源電圧ＶｄｄＩＮＩＴに対応する電圧設定信号Ｄｓｅｔをレギュレータ回路１２に対して出力する。レギュレータ回路１２は、入力された電圧設定信号Ｄｓｅｔにもとづいて、初期電源電圧ＶｄｄＩＮＩＴを生成し、マイクロプロセッサ１０へと出力する。

マイクロプロセッサ１０は、初期電源電圧ＶｄｄＩＮＩＴが印加された状態で安定に動作可能かどうかを表すイネーブル信号ＥＮを、第１信号線１４を介して電源電圧設定部２４へと出力する。イネーブル信号ＥＮはハイレベル（１）のとき動作可能、ローレベル（０）のとき動作不能を表すものとする。電源電圧設定部２４は、イネーブル信号ＥＮがハイレベルのとき、電圧設定信号Ｄｓｅｔを、電源電圧Ｖｄｄが低下する方向にシフトし、レギュレータ回路１２へと出力する。その結果、マイクロプロセッサ１０には、初期電源電圧ＶｄｄＩＮＩＴよりも低い電源電圧が供給される。

マイクロプロセッサ１０は、現在の電源電圧Ｖｄｄで安定に動作可能かを判定し、イネーブル信号ＥＮを電源電圧設定部２４へと送信する。このとき、電源電圧設定部２４は、イネーブル信号ＥＮがハイレベルであればさらに電源電圧Ｖｄｄを低下させ、逆にローレベルであれば、電源電圧Ｖｄｄを上昇させる。

本設定方法では、マイクロプロセッサ１０とシステムコントローラ２０が上記手順を繰り返すことによって、マイクロプロセッサ１０が動作可能な最小の電源電圧Ｖｄｄを設定することができる。さらに、この方式を用いる場合、電圧設定テーブル２６は設けなくてもよい。

このように、本実施の形態に係る電源装置１００によれば、レギュレータ回路１２ではなく、システムコントローラ２０において、電源電圧Ｖｄｄの設定を行うため、セットがおかれる状況に応じて適切な電源電圧をマイクロプロセッサ１０に供給することができる。

また、マイクロプロセッサ１０とシステムコントローラ２０間をＳＰＩバスやＩ２Ｃバスで接続する場合、図６に示す従来の電源装置のように、マイクロプロセッサ１０からｎビットの信号線を出力する必要がないため、マイクロプロセッサ１０のピン数を減らすことができる。

なお、設定方法１〜設定方法４で説明した設定方法は、単独で用いても良いし、任意で組み合わせてもよい。システムコントローラ２０において、セット出荷後の経過時間τ、マイクロプロセッサ１０の温度ＴＨ、あるいはマイクロプロセッサ１０の演算負荷などの複数の要素を統合的に解析することにより、より最適な電源電圧Ｖｄｄを設定することができる。

システムコントローラ２０に設けられた電圧設定テーブル２６は、アップデート可能に構成されていても良い。たとえば、本電源装置１００が搭載されるセットがパーソナルコンピュータやゲーム機器などのネットワーク機能を備える場合、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などを介して、ネットワークに接続することにより、新たな設定テーブルのデータをダウンロードすることができる。システムコントローラ２０は、ダウンロードしたデータをもとに、電圧設定テーブル２６の内容を書き換える。電圧設定テーブル２６を必要に応じて更新することによって、不具合の修正や、より適切な電源電圧の設定が可能となる。なお、電圧設定テーブル２６の更新は、ＣＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスクなどのメディアなどによって行ってもよい。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、出力電圧の設定をデジタル信号によって行うタイプのレギュレータ回路１２を用いた電源装置１００について説明した。以下で説明する第２の実施の形態では、アナログ電圧によって出力電圧を設定可能なレギュレータ回路を用いた電源装置１１０について説明する。

図４は、第２の実施の形態に係る電源装置１１０の構成を示すブロック図である。電源装置１１０は、レギュレータ回路４０、Ｄ／Ａコンバータ３０、システムコントローラ２０を備える。システムコントローラ２０の構成およびマイクロプロセッサ１０との接続態様については、第１の実施の形態と同じであるため、説明を省略する。

システムコントローラ２０から第２信号線１６を介して出力されるｎビットのデジタルの電圧設定信号Ｄｓｅｔは、Ｄ／Ａコンバータ３０へと入力される。Ｄ／Ａコンバータ３０は、電圧設定信号Ｄｓｅｔをデジタルアナログ変換し、アナログの電圧設定信号Ｖｓｅｔに変換する。Ｄ／Ａコンバータ３０から出力される電圧設定信号Ｖｓｅｔは、レギュレータ回路４０の入力端子４４に入力される。

レギュレータ回路４０は、入力端子４４に入力された電圧設定信号Ｖｓｅｔに応じて、電源電圧Ｖｄｄを生成し、電源ライン１８を介してマイクロプロセッサ１０へと出力する。

本実施の形態によれば、汎用的なレギュレータ回路を利用することができる。さらに、システムコントローラ２０から出力されるデジタルの電圧設定信号Ｄｓｅｔのビット数を増やすことにより、レギュレータ回路の出力電圧、すなわちマイクロプロセッサ１０に供給する電源電圧Ｖｄｄを従来の電源装置に比べて、より細かく調節することができる。

（第３の実施の形態）
図５は、第３の実施の形態に係る電源装置１２０の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る電源装置１２０は、マイクロプロセッサ１０の消費電流、消費電力を算出する機能を備える。

本実施の形態に係る電源装置１２０は、システムコントローラ２０’、レギュレータ回路１２、ローパスフィルタ５０、Ａ／Ｄコンバータ５２を備える。

一般的なレギュレータ回路１２は、制御対象の電圧、すなわち電源電圧Ｖｄｄが、電圧設定信号Ｄｓｅｔによって指示される目標値に近づくように帰還制御を行っている。本実施の形態では、実際にマイクロプロセッサ１０に印加されている電源電圧Ｖｄｄが、帰還電圧Ｖｆｂとしてレギュレータ回路１２に帰還されている。レギュレータ回路１２は、帰還電圧Ｖｆｂが目標値に近づくように電圧生成を行う。

帰還電圧Ｖｆｂは、ローパスフィルタ５０を介してＡ／Ｄコンバータ５２へと入力される。帰還電圧Ｖｆｂは、高周波成分の除去によって平滑化された後、Ａ／Ｄコンバータ５２によってデジタルの帰還信号Ｄｆｂに変換される。帰還信号Ｄｆｂは、システムコントローラ２０へと入力される。

本実施の形態に係るシステムコントローラ２０’は、図２に加えて、電力算出部２８を備える。電力算出部２８には、電源電圧設定部２４から出力される電圧設定信号ＤｓｅｔおよびＡ／Ｄコンバータ５２から出力される帰還信号Ｄｆｂが入力されており、２つの信号にもとづき、マイクロプロセッサ１０における消費電流および消費電力を算出する。

レギュレータ回路１２によって生成した電源電圧Ｖｄｄは、電源ライン１８を介してマイクロプロセッサ１０に印加される。ここで電源ライン１８は、微小な抵抗成分ＲＬを有しているため、負荷電流ＩＬが流れることによって電圧降下ΔＶが発生する。電圧降下ΔＶと、抵抗成分ＲＬ、負荷電流ＩＬの間には、ＩＬ＝ΔＶ／ＲＬの関係式が成り立つ。

本実施の形態において、電源ライン１８での電圧降下ΔＶは、ΔＶ＝Ｖｄｄ−Ｖｆｂによって求めることができる。ここで、Ｖｄｄは、電圧設定信号Ｄｓｅｔにより指示された電圧値であり、Ｖｆｂは、実際にマイクロプロセッサ１０に印加される電圧である。電力算出部２８は、Ｖｄｄに対応する電圧設定信号Ｄｓｅｔと、Ｖｆｂに対応する帰還信号Ｄｆｂによって、電圧降下ΔＶを算出する。

電源ライン１８の抵抗成分ＲＬは予め測定しておく。電力算出部２８は、電圧設定信号Ｄｓｅｔおよび帰還信号Ｄｆｂから求めた電圧降下ΔＶと、抵抗成分ＲＬから上記関係式を用いて、マイクロプロセッサ１０に流れる電流を算出する。

たとえば、電圧設定信号Ｄｓｅｔが１．２Ｖに対応した値を示しており、帰還信号Ｄｆｂが、１．０８Ｖに対応した値を示しているとすると、電圧降下ΔＶ＝０．ｌ２Ｖとなる。また、電源ライン１８の抵抗値がＲＬ＝１．２ｍΩであったとすると、マイクロプロセッサ１０における消費電流ＩＬは、ＩＬ＝０．１２Ｖ／１．２ｍΩ＝１００Ａとなる。さらに消費電力は、Ｐ＝Ｉ・Ｖ＝１００Ａ×１．２Ｖ＝１２０Ｗとなる。

電力算出部２８はこのようにして算出したマイクロプロセッサ１０の消費電流および消費電力を、外部に接続されるパフォーマンスモニタ５４へと出力する。ユーザは、パフォーマンスモニタ５４から、マイクロプロセッサ１０の動作状態を知ることができる。

このように、本実施の形態に係る電源装置１２０によれば、システムコントローラ２０’に、電力算出部２８を設け、マイクロプロセッサ１０の駆動経路上の一点の電圧を入力して電圧降下を測定することにより、マイクロプロセッサ１０の消費電流あるいは消費電力を算出することができる。

さらに、本実施の形態に係る電源装置１２０において算出したマイクロプロセッサ１０の消費電流あるいは消費電力を、第１の実施の形態で説明したように、マイクロプロセッサ１０に供給する電源電圧Ｖｄｄの設定に反映してもよい。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態において、システムコントローラ２０は、レギュレータ回路１２を制御する処理を行ったが、このシステムコントローラ２０に、その他の処理を実行させてもよい。たとえば、システムコントローラ２０において、マイクロプロセッサ１０の温度情報を取得する場合には、システムコントローラ２０により、マイクロプロセッサ１０を冷却するファンを制御してもよい。その他、システムコントローラ２０をその他のブロックと接続することにより、統合的な処理を行うことができる。

１０ マイクロプロセッサ、 １２ レギュレータ回路、 １４ 第１信号線、 １６ 第２信号線、 １８ 電源ライン、 ２０ システムコントローラ、 １００ 電源装置、 １１０ 電源装置、 ２２ インターフェース部、 ２４ 電源電圧設定部、 ２６ 電圧設定テーブル、 ２８ 電力算出部、 ３０ Ｄ／Ａコンバータ、 ４０ レギュレータ回路、 ５０ ローパスフィルタ、 ５２ Ａ／Ｄコンバータ、 ５４ パフォーマンスモニタ。

Claims (10)

1. マイクロプロセッサに対して電源電圧を供給する電源装置であって、
   前記マイクロプロセッサから出力される電圧指示信号にもとづき、前記マイクロプロセッサに供給すべき電源電圧を設定し、設定した電源電圧を指示するデジタルの電圧設定信号を出力するシステムコントローラと、
   バスを介して前記電圧設定信号を受け、前記電圧設定信号が指示する電源電圧を生成し、電源ラインを介して前記マイクロプロセッサに供給するレギュレータ回路と、
   前記マイクロプロセッサに供給される電源電圧の帰還電圧がローパスフィルタを介して入力され、前記帰還電圧をアナログデジタル変換するアナログデジタル変換器と、
   を備え、
   前記システムコントローラは、前記電圧設定信号のデジタル値と前記アナログデジタル変換器の出力信号のデジタル値との差分に応じて前記マイクロプロセッサの消費電流またはその消費電力を算出する電力算出部を含むことを特徴とする電源装置。
2. 前記電力算出部は、前記差分を前記電源ラインの抵抗値で除算することにより、前記マイクロプロセッサの消費電流を算出することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記システムコントローラは、前記電力算出部により算出された前記マイクロプロセッサの消費電流または消費電力を、前記電源電圧の設定に反映させることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
4. 前記システムコントローラは、
   前記電圧指示信号と、前記マイクロプロセッサに供給すべき電源電圧との関係を保持する電圧設定テーブルを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電源装置。
5. 前記システムコントローラは、前記マイクロプロセッサの状態を取得し、取得した状態を前記電源電圧の設定に反映させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電源装置。
6. 前記マイクロプロセッサの状態は、前記マイクロプロセッサの使用時間であることを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
7. 前記マイクロプロセッサの状態は、前記マイクロプロセッサの温度であることを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
8. 前記マイクロプロセッサの状態は、前記マイクロプロセッサの演算量であることを特徴とする請求項５のいずれかに記載の電源装置。
9. 前記電圧設定テーブルは、その保持するデータが、更新可能に構成されることを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
10. マイクロプロセッサと、
    前記マイクロプロセッサに電源電圧を供給する請求項１から９のいずれかに記載の電源装置と、
    を備えることを特徴とする電子機器。

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