JP5273813B2

JP5273813B2 - 携帯端末および電圧調整方法

Info

Publication number: JP5273813B2
Application number: JP2009222662A
Authority: JP
Inventors: 勝之桑山
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2029-09-28
Also published as: JP2011070534A

Description

本発明は、外部機器から入力された電源電圧を変換して自端末の演算部に供給する携帯端末および電圧調整方法に関する。

特許文献１には、ＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）等の外部機器内の電源回路から入力された電源電圧を、自端末の演算部に供給する携帯端末が記載されている。演算部は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）またはＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）である。

このような携帯端末は、電源回路から入力された電源電圧を、演算部の動作電圧であるコア電圧に変換する。そして、携帯端末は、コア電圧を演算部に供給して、演算部を動作させる。

携帯端末が通信を行う場合、その使用状況によっては、ある一定値以上の性能（例えば、スループット）を確保する必要がある。

携帯端末が一定値以上の性能を確保するためには、一定値以上のコア電圧が常に演算部に供給される必要がある。また、携帯端末が高い性能を確保しようとするほど、その性能を確保するのに必要なコア電圧も高くなる。

特開平９−３０７４９３号公報

近年の半導体プロセスの微細化技術の進展に伴い、本来電流が流れるはずのない演算部内の箇所に流れる電流（以下、「リーク電流」と称する）の増大が問題となっている。

また、リーク電流は、コア電圧に比例して増大する。

携帯端末が高い性能を確保しようとするほど、その性能を確保するのに必要なコア電圧も上昇するので、それに伴いリーク電流も増大し、その結果、図５に示すように、携帯端末の演算部での消費電流が増大する。

ここで、一般に、電源回路には、供給可能な電流の上限値がある。

特許文献１に記載の携帯端末では、コア電圧の上昇による消費電流の増大が起こると、演算部での消費電流が、電源回路が供給可能な電流の上限値を超えてしまうことがある。

そうすると、外部機器および携帯端末の動作が不安定になるという課題がある。

本発明の目的は、上述した課題を解決する携帯端末および電圧調整方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の携帯端末は、
所定の演算処理を行う演算部と、
外部機器から入力された電源電圧を変換して、前記演算部に供給するコア電圧を出力する電圧変換部と、
所定のタイミングで間欠的に前記電源電圧を監視する電源電圧監視部と、を有し、
前記演算部は、
第１のタイミングで前記電源電圧監視部により監視された第１の電源電圧に対して、前記第１のタイミングに続く第２のタイミングで前記電源電圧監視部により監視された第２の電源電圧が、所定の閾値以上下がった場合、前記第２のタイミングで出力されたコア電圧よりも、前記電圧変換部から出力されるコア電圧を下げるコア電圧調整部を有する。

上記目的を達成するために本発明の電圧調整方法は、
所定の演算処理を行う演算部を備えた携帯端末に適用される電圧調整方法であって、
外部機器から入力された電源電圧を変換して、前記演算部に供給するコア電圧を出力する電圧変換ステップと、
所定のタイミングで間欠的に前記電源電圧を監視する電源電圧監視ステップと、
第１のタイミングで監視された第１の電源電圧に対して、前記第１のタイミングに続く第２のタイミングで監視された第２の電源電圧が、所定の閾値以上下がった場合、前記第２のタイミングで出力されたコア電圧よりも、前記出力されるコア電圧を下げるコア電圧調整ステップと、を有する。

本発明によれば、携帯端末は、所定のタイミングで間欠的に外部機器から入力された電源電圧を監視し、第１のタイミングで監視された第１の電源電圧に対して、第１のタイミングに続く第２のタイミングで監視された第２の電源電圧が、所定の閾値以上下がった場合、第２のタイミングで出力されたコア電圧よりもコア電圧を下げる。

そのため、外部機器が供給可能な電流の上限値を超えるような、コア電圧の上昇による演算部での消費電流の増大が生じるのを防ぎ、その結果、携帯端末および外部機器の動作が不安定になることを抑制することができる。

本発明の一実施形態の携帯端末の構成を示すブロック図である。図１に示す携帯端末の動作の一例を示すフローチャートである。図１に示すコア電圧調整部に格納される、汎用入力ポートの入力と、電源電圧の状態とを対応付けたテーブルの一例を示す図である。図１に示すコア電圧調整部に格納される、電源電圧の差と、コア電圧の調整量とを対応付けたテーブルの一例を示す図である。コア電圧と携帯端末の性能、および、コア電圧と消費電流との関係を示す図である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態の携帯端末１００の構成を示すブロック図である。

図１に示す携帯端末１００は、電源電圧監視部１１０と、演算部１２０と、電圧変換部１３０と、コア電圧監視部１４０と、メモリ１５０と、を有する。

また、演算部１２０は、コア電圧調整部１２１を有する。

電源電圧監視部１１０は、所定のタイミングで間欠的に外部機器内の電源回路から携帯端末１００に入力された電源電圧を監視し、監視結果を演算部１２０に通知する。

なお、本実施形態では、所定のタイミングとして、携帯端末１００の起動時と、携帯端末１００による通信開始時が用いられる。

また、電源電圧監視部１１０の具体例としては、一般的な電圧検出ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）がある。

演算部１２０は、電圧変換部１３０からコア電圧が供給され、所定の演算処理を行う。

なお、所定の演算処理の具体例として、携帯端末１００による通信の際に送受信されるデータのエンコードやデコード処理がある。

また、演算部１２０の具体例としては、ＣＰＵおよびＤＳＰがある。

コア電圧調整部１２１は、電源電圧監視部１１０から通知された電源電圧の監視結果を格納する。

また、コア電圧調整部１２１は、電源電圧監視部１１０から電源電圧の監視結果が通知されるごとに、その通知された電源電圧と、その通知の直前に通知された電源電圧との差に基づき、電圧変換部１３０から出力されるコア電圧の値の調整を行う。

電圧変換部１３０は、電源回路から入力された電源電圧を、コア電圧調整部１２１により調整されたコア電圧に変換して、演算部１２０に供給する。

なお、電圧変換部１３０の具体例としては、ＤＣＤＣコンバータがある。

コア電圧監視部１４０は、演算部１２０に供給されるコア電圧を監視し、そのコア電圧に異常がある場合には、演算部１２０をリセットする。

演算部１２０をリセットすることで、コア電圧調整部１２１によるコア電圧の値の調整もリセットされ、初期状態に戻ることで、コア電圧を正常化することができる。

メモリ１５０は、種々のプログラムを格納し、また、演算部１２０による演算処理に必要なワークエリアを有する。

次に、携帯端末１００の動作について説明する。

なお、以下では、携帯端末１００が、外部機器内の電源回路から電源電圧を入力されて起動し、通信を行い、その後、通信を終了するまでの動作の例を説明する。

図２は、携帯端末１００の動作の一例を示すフローチャートである。

電源回路から電源電圧が入力されると、電源電圧変換部１３０は、その電源電圧を、デフォルトのコア電圧に変換し、演算部１２０に供給する。演算部１２０は、コア電圧を受け付けると、メモリ１５０に格納されているプログラムを読み出し、コア電圧の値の調整を開始する。

まず、電源電圧監視部１１０は、携帯端末１００が通信を行っていない待機時の電源電圧を監視し（ステップＳ２２０）、監視結果を演算部１２０に通知する。

ここで、監視結果の通知は、例えば、以下のように行われる。

なお、演算部１２０は、電源電圧監視部１１０からの出力が入力される６つの汎用入力ポート＃１〜＃６を有している。

また、コア電圧調整部１２１は、図３に示すように、汎用入力ポート＃１〜＃６への入力と、電源電圧の状態とを対応付けたテーブルを格納している。

図３の例では、例えば、汎用入力ポート＃１への入力がＬＯＷ（Ｌ）で、汎用入力ポート＃２〜＃６への入力がＨＩＧＨ（Ｈ）である場合、電源電圧は３．０００Ｖであることを示している。

電源電圧監視部１１０は、電源電圧が、例えば、２．９５０Ｖ以上３．０５０Ｖ未満であれば状態Ｂとし、３．０５０Ｖ以上３．１５０Ｖ未満であれば状態Ｃとする、というように、監視した電源電圧の状態を求める。

そして、電源電圧監視部１１０は、求めた電源電圧の状態に対応付けられた汎用入力ポート＃１〜＃６への入力を行う。

コア電圧調整部１２１は、格納しているテーブルを参照して、汎用入力ポート＃１〜＃６への入力に対応付けられた電源電圧の状態を把握し、その状態を待機時の電源電圧としてメモリ１５０に格納する。

なお、コア電圧調整部１２１は、例えば、把握した電源電圧の状態が状態Ｂである場合、電源電圧は、３．０００Ｖであるとして格納する。

次に、携帯端末１００が通信を開始すると、電源電圧監視部１１０は、再び、電源電圧を監視し（ステップＳ２４０）、監視結果を演算部１２０に通知する。

コア電圧調整部１２１は、電源電圧監視部１１０により、今回のタイミングで通知された電源電圧と、直前に通知された電源電圧との差に基づき、コア電圧の値を調整する（ステップＳ２５０）。

ここで、コア電圧調整部１２１は、図４に示すように、電源電圧の差とコア電圧の調整量とを対応付けたテーブルを格納している。

そして、コア電圧調整部１２１は、図４に示すテーブルを参照して、電圧変換部１３０から出力されるコア電圧の値の調整を行う。

図４の例では、通信時の電源電圧が待機時の電源電圧に対して、０．２Ｖ以上低下した場合、コア電圧調整部１２１は、コア電圧を０．０４Ｖ低下させる。

通常、通信時には、待機時よりも演算部１２０での演算処理が増加するので、演算部１２０での消費電流も増加する。

そして、演算部１２０での消費電流が、外部機器内の電源回路が供給可能な電流の上限値を超えると、電源回路からの電源電圧は降下する。以下では、この電源電圧の降下を、電圧ドロップと称する。

電圧ドロップにより、通知された電源電圧が、直前に通知された電源電圧よりも０．２Ｖ以上下がっている場合、電源回路の電流の供給能力に余裕がないと考えられる。そのため、コア電圧調整部１２１は、携帯端末１００の消費電流を減少させるために、コア電圧の値を、ステップＳ２４０で電源電圧を監視した際に出力されていたコア電圧よりも下げる。

こうすることで、演算部１２０での消費電流が、外部機器内の電源回路が供給可能な電流の上限値を超えた状態が続いて、外部機器および携帯端末１００の動作が不安定となることを抑制することができる。

また、通信時の電源電圧が通信時の電源電圧に対して、０．１Ｖしか低下していない場合、コア電圧調整部１２１は、コア電圧の調整は行わない。

また、通信時の電源電圧が通信時の電源電圧に対して変動していない、あるいは上昇している場合、コア電圧を０．０４Ｖ上昇させる。

このようにコア電圧を上昇させることで、携帯端末１００は、確保しようとする性能に必要なコア電圧まで、電圧変換部１３０から出力されるコア電圧を上げることができる。

その後、通信が行われている間、定期的に、ステップＳ２４０とＳ２５０の処理が繰り返され、コア電圧の調整が行われる。

なお、例えば、変調方式の変更等により携帯端末１００の通信状態に変更があった場合にも、コア電圧の値の調整を行うことが望ましい。

通信状態の変更により、演算部１２０の消費電流も変わると考えられるので、コア電圧調整部１２１は、コア電圧の値の調整を行う。

なお、コア電圧調整部１２１は、演算部１２０の動作範囲内（例えば、０．９０Ｖ〜１．１０Ｖ）で、コア電圧の値の調整を行うものとする。

通信が終了すると（ステップＳ２６０）は、演算部１２０での処理が減少するため、動作電圧の下限値（０．９０Ｖ）にマージンを持たせた程度のコア電圧（例えば、０．９４Ｖ）となるように調整を行う。

このように本実施形態によれば、携帯端末１００は、所定のタイミングで間欠的に外部機器から入力された電源電圧を監視し、今回のタイミングで監視された電源電圧が、直前のタイミングで監視された電源電圧よりも、所定の閾値以上下がった場合、コア電圧の値を、今回のタイミングで出力されたコア電圧よりも下げる。

そのため、演算部１２０での消費電流が、外部機器内の電源回路が供給可能な電流の上限値を超えた状態が続き、携帯端末１００および外部機器の動作が不安定になることを抑制することができる。

なお、本実施形態では、通知された電源電圧が、直前に通知された電源電圧よりも０．２Ｖ（閾値）以上下がっている場合にコア電圧を下げる例を説明したが、閾値はこれに限られるものではなく、任意の閾値を設定することが可能である。

１００携帯端末
１１０電源電圧監視部
１２０演算部
１２１コア電圧調整部
１３０電圧変換部
１４０コア電圧監視部
１５０メモリ

Claims

所定の演算処理を行う演算部と、
外部機器から入力された電源電圧を変換して、前記演算部に供給するコア電圧を出力する電圧変換部と、
所定のタイミングで間欠的に前記電源電圧を監視する電源電圧監視部と、を有し、
前記演算部は、
第１のタイミングで前記電源電圧監視部により監視された第１の電源電圧に対して、前記第１のタイミングに続く第２のタイミングで前記電源電圧監視部により監視された第２の電源電圧が、所定閾値以上下がった場合、前記第２のタイミングで出力されたコア電圧よりも、前記電圧変換部から出力されるコア電圧を下げるコア電圧調整部を有し、
前記コア電圧調整部は、
前記第２の電源電圧が前記第１の電源電圧以上の場合、前記第２のタイミングで出力されたコア電圧よりも、前記電圧変換部から出力されるコア電圧を上げる、携帯端末。
前記コア電圧調整部は、
前記第１の電源電圧と前記第２の電源電圧との差と、コア電圧の調整量と、を対応付けたテーブルを格納し、該テーブルを参照して、前記第１の電源電圧と前記第２の電源電圧との差に対応付けられた調整量に基づき、前記コア電圧を調整する請求項１に記載の携帯端末。
所定の演算処理を行う演算部を備えた携帯端末に適用される電圧調整方法であって、
外部機器から入力された電源電圧を変換して、前記演算部に供給するコア電圧を出力する電圧変換ステップと、
所定のタイミングで間欠的に前記電源電圧を監視する電源電圧監視ステップと、
第１のタイミングで監視された第１の電源電圧に対して、前記第１のタイミングに続く第２のタイミングで監視された第２の電源電圧が、所定の閾値以上下がった場合、前記第２のタイミングで出力されたコア電圧よりも、前記出力されるコア電圧を下げるコア電圧調整ステップと、を有し、
前記第２の電源電圧が前記第１の電源電圧以上の場合、前記第２のタイミングで出力されたコア電圧よりも、前記出力されるコア電圧を上げる、電圧調整方法。
前記第１の電源電圧と前記第２の電源電圧との差と、コア電圧の調整量と、を対応付けたテーブルを格納し、該テーブルを参照して、前記第１の電源電圧と前記第２の電源電圧との差に対応付けられた調整量に基づき、前記コア電圧を調整する請求項３に記載の電圧調整方法。