JPH09288527A - 消費電力低減回路 - Google Patents

消費電力低減回路

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JPH09288527A
JPH09288527A JP8100909A JP10090996A JPH09288527A JP H09288527 A JPH09288527 A JP H09288527A JP 8100909 A JP8100909 A JP 8100909A JP 10090996 A JP10090996 A JP 10090996A JP H09288527 A JPH09288527 A JP H09288527A
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JP
Japan
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frequency
voltage
circuit
power consumption
supplied
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JP8100909A
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English (en)
Inventor
Toshitsugu Yamashita
敏嗣 山下
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 CMOS LSIの動作周波数と動作電圧の
依存関係を利用し、システムロジックへの供給電圧も可
変にすることにより、より効果的な低消費電力化を実
現。 【解決手段】 周波数を変更可能な発振回路3、電圧を
変更可能なレギュレータ4、システムロジックが動作可
能な周波数と電源電圧の組み合わせを決定する動作周波
数・動作電圧決定回路2により構成される。消費電力を
低減させるために、周波数を下げるだけでなく、その周
波数にて動作可能な最低電圧をシステムロジックに供給
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源電圧、動作ク
ロック周波数によりその消費電力が変化する機器、例え
ば、パーソナルコンピュータ等に用いられる消費電力低
減回路に関する。
【0002】
【従来の技術】パーソナルコンピュータ、特にノートタ
イプのパーソナルコンピュータにおいては、バッテリの
長時間駆動を可能とし、また、機器自体が発する熱の放
散を容易とするために、装置の低消費電力化が重要にな
っている。
【0003】従来から、パーソナルコンピュータの消費
電力低減にはさまざまな工夫がなされてきた。消費電力
低減の手法の一つに、CPUを含むシステムロジックへ
の入力周波数を低くするというものがあった。現在のパ
ーソナルコンピュータで使用されているほとんどのシス
テムロジックは、CMOS LSIにより構成されてお
り、その消費電力は動作周波数にほぼ比例するので、本
手法は消費電力低減に有効である。この消費電力低減手
法について、図面を参照しながら説明する。
【0004】図3は従来のパーソナルコンピュータにお
ける動作周波数低減回路のブロック図である。図3にお
いて、1は周波数制御回路、3は周波数可変発振回路、
6はCPUを含むシステムロジックを示す。また、aは
コントロール信号、dはシステムロジックへの入力クロ
ックを示す。周波数可変発振回路3は、コントロール信
号aにより、システムロジック6への入力クロックdの
周波数を変更することができる。
【0005】周波数制御回路1は、システムロジックに
供給すべき周波数を決定し、コントロール信号aによ
り、周波数可変発振回路3へ伝える。システムロジック
に供給すべき周波数の決定方法についてはいろいろな方
法が提案されているが、ここでは単に、通常動作時は、
システムロジックが動作可能な最大周波数で動作させ、
消費電力を低減したいときには低い周波数で動作させる
ものとして説明する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、消費電力低減の効果が小さいという問題が
ある。その理由は、システムロジックへの供給電圧が固
定されているため、消費電力を低減するために入力周波
数を低くした場合にも、不必要な高い電圧をシステムロ
ジックに供給しているからである。現在ほとんどのシス
テムロジックに使用されているCMOS LSIは、動
作周波数と動作電圧に依存関係があり、動作周波数を低
くしたときには、低い電圧で動作可能である。
【0007】この発明の目的は、CMOS LSIの動
作周波数と動作電圧の依存関係を利用し、システムロジ
ックへの供給電圧も可変にすることにより、より効果的
な低消費電力回路を実現することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の消費電力低減
回路は、周波数を変更可能な発振回路と、電圧を変更可
能な電圧源と、システムロジックが動作可能な周波数と
電源電圧の組み合わせを決定する、動作周波数・動作電
圧決定回路により構成される。
【0009】この発明の構成によれば、システムロジッ
クへの入力周波数及び供給電圧は、動作周波数・動作電
圧決定回路により決定される。本回路は、CMOS L
SIの動作周波数と動作電圧の依存関係を利用し、所望
の周波数で動作させるための最低動作電圧、あるいは所
望の電圧で動作させるための最高動作周波数を決定する
機能を有する。動作周波数・動作電圧決定回路により決
定された入力周波数及び供給電圧は、周波数可変発振回
路及び電圧可変レギュレータによりそれぞれシステムロ
ジックへ供給される。消費電力を低減したいときには、
周波数を低くするだけでなく、その周波数にて動作可能
な最低電圧をシステムロジックに供給するため、従来の
周波数のみを可変にする方式に比べ、より低消費電力の
効果が大きい。
【0010】
【発明の実施の形態】この発明の第一の実施形態につい
て図面を参照して説明する。図1は、この発明の第一の
実施例の消費電力低減回路のブロック図であり、1は周
波数制御回路、2は動作周波数・動作電圧決定回路、3
は周波数発振回路、4は電圧可変レギュレータ、5はバ
ッテリ、6はシステムロジックを示す。
【0011】また、aは周波数制御回路1により決定さ
れたコントロール信号、bは動作周波数・動作電圧決定
回路2により決定された周波数コントロール信号、cは
同じく動作周波数・動作電圧決定回路2により決定され
た電圧コントロール回路、dは周波数可変発振回路3に
よ生成されたシステムロジックへの入力クロック、eは
4の電圧可変レギュレータ4により生成された入力電
圧、fはバッテリ5から電圧可変レギュレータ4へ供給
する電源電圧を示す。
【0012】図3に示した従来技術との相違は、動作周
波数・動作電圧決定回路2、電圧可変レギュレータ4を
設けたことである。以上のように構成された消費電力低
減回路について以下にその動作を説明する。
【0013】周波数制御回路1は、システムロジックに
供給すべき周波数を決定し、コントロール信号aを用い
て2の動作周波数・動作電圧決定回路2に伝える。周波
数の決定方法は、従来と同様、通常動作時はシステムロ
ジックが動作可能な最大周波数で動作させ、消費電力を
低減したいときには、低い周波数で動作させるものとす
る。動作周波数・動作電圧決定回路2は、コントロール
信号aをもとに、周波数制御回路1で決定された周波数
にてシステムロジックが動作可能な最低電圧を決定す
る。
【0014】動作周波数と動作電圧の組み合わせは、シ
ステムロジックを構成するCMOSLSIの特性により
決定されるものであり、この発明の消費電力低減回路を
設計する前に、あらかじめ設定しておくことが可能であ
る。動作周波数・動作電圧決定回路は、指定される周波
数に対応する動作電圧値を、例えば、テーブルとして内
蔵している。
【0015】動作周波数・動作電圧決定回路2により決
定された動作周波数は、コントロール信号bにより、周
波数可変発振回路3に伝えられ、周波数発振回路は、所
望の入力クロックdを生成し、システムロジック6に供
給する。また、動作周波数・動作電圧決定回路2により
決定された入力電圧は、コントロール信号eにより、電
圧可変レギュレータ4に伝えられ、電圧可変レギュレー
タ4のバッテリ5から供給される供給電圧fをもとに、
決定された入力電圧を生成し、システムロジック6へ供
給する。
【0016】次に、第二の実施形態について図面を参照
しながら説明する。図2は、この発明の第一の実施例の
消費電力低減回路のブロック図である。図1に示す前述
の第一の実施形態との相違は、電圧検出回路7を加えた
点にある。gは電圧検出回路により出力される検出電圧
値である。以上のように構成された低消費電力低減回路
についてその動作を説明する。
【0017】電圧検出回路7は、5のバッテリが供給す
る電圧fが、システムロジックを最高周波数で動作させ
ることが可能かどうかを検出する。バッテリ5が十分に
充電されており、システムロジックへ十分な電圧を供給
可能なときは、前述の第一の実施例と同じ動作をする。
すなわち、通常は最高周波数及び、最高電圧をシステム
ロジックへ供給し、消費電力を低減したいときには、周
波数制御回路1が動作周波数を決定し、その周波数が動
作可能な最低電圧をシステムロジックへ供給する。
【0018】一方、バッテリ出力電圧fが十分で無い場
合は、すなわち、バッテリ出力電圧が所定値以下のとき
は、動作周波数・動作電圧決定回路2は、そのときのバ
ッテリ出力電圧で動作可能な最高周波数を決定する。こ
の場合、コントロール信号aが最高周波数を要求して
も、コントロール信号gにより、バッテリ出力電圧優先
で動作周波数が決定される。すなわち、この実施形態で
は、動作周波数・動作電圧決定回路2は、バッテリ出力
電圧に対応して、クロック動作周波数と動作電圧との組
を格納するテーブルを内蔵する。
【0019】決定された動作周波数及び、動作電圧は前
述の第一の実施例同様、周波数発振回路3及び電圧可変
レギュレータ4を用いてそれぞれシステムロジック6に
供給される。
【0020】このような構成をとることにより、バッテ
リが放電し電源電圧が低下した場合にも、周波数を下げ
ることにより、システムロジックを動作させ続けること
ができる。
【0021】なお、この第2の実施形態では、バッテリ
電圧の変化に応じて、クロック動作周波数・動作電力の
一方のみを、外部から指定された周波数に対応する値が
変更してもよい。
【0022】すなわち、バッテリ電圧の変化に応じてク
ロック動作周波数は外部から指定された値のままとし
て、動作電圧のみを外部から指定された周波数に対応す
る値から低下させてもよい。また、バッテリ電圧の変化
に応じて動作電圧は外部から指定された周波数に対応す
る値のままとし、クロック動作周波数のみを外部から指
定された周波数から低下させてもよい。
【0023】
【発明の効果】この発明の消費電力低減回路は、システ
ムロジックが動作可能な動作周波数・動作電圧の組み合
わせを決定し、供給することにより、周波数のみを制御
する消費電力低減回路に比べ、より大きな省電力効果が
得られる。
【0024】また、電圧検出回路と組み合わせることに
より、バッテリ駆動によるシステム動作時間をさらに延
ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第一の実施形態の消費電力低減回路
のブロック図である。
【図2】この発明の第二の実施形態の消費電力低減回路
のブロック図である。
【図3】従来の消費電力低減回路のブロック図である。
【符号の説明】
1 周波数制御回路 2 動作周波数・動作電圧決定回路 3 周波数可変回路 4 電圧可変レギュレータ 5 バッテリ 6 システムロジック 7 電圧検出回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源電圧、動作クロック周波数によりそ
    の消費電力が変化する機器に用いられる消費電力低減回
    路であり、 外部から指定された周波数に基づいて前記機器に供給す
    るクロックの動作周波数と供給電圧を決定する決定回路
    と、 前記決定回路で決定された動作周波数のクロックを生成
    し、前記機器に供給する発振回路と、 前記決定回路で決定された供給電圧を生成し、前記機器
    に供給する可変電源とから構成される消費電力低減回
    路。
  2. 【請求項2】 電源電圧、動作クロック周波数によりそ
    の消費電力が変化する機器に用いられる消費電力低減回
    路であり、 前記機器に供給する電圧を生成する可変電圧源と、 前記機器に供給するクロックを生成する発振回路と、 前記可変電圧源に給電するバッテリと、 前記バッテリの出力電圧を検出する検出手段と、 前記検出手段で検出されたバッテリ出力電圧が所定の値
    より大であれば、外部から指定された周波数に基づいて
    前記機器に供給するクロックの周波数と供給電圧とを決
    定し、決定された周波数を示す信号及び決定された供給
    電圧を前記発振回路及び前記可変電圧源に各々供給し、
    バッテリ出力電圧が所定の値以下であれば、外部から指
    定された周波数に基づいて決定されたクロックの動作周
    波数と供給電圧とをより低い値に変更し、変更された周
    波数を示す信号及び変更された供給電圧を示す信号を、
    前記発振回路及び前記可変電圧源に各々供給する決定回
    路とから構成される消費電力低減回路。
  3. 【請求項3】 電源電圧、動作クロック周波数によりそ
    の消費電力が変化する機器に用いられる消費電力低減回
    路であり、 前記機器に供給する電圧を生成する可変電圧源と、 前記機器に供給するクロックを生成する発振回路と、 前記可変電圧源に給電するバッテリと、 前記バッテリの出力電圧を検出する検出手段と、 前記検出手段で検出されたバッテリ出力電圧が所定の値
    より大であれば、外部から指定された周波数に基づいて
    前記機器に供給するクロックの周波数と供給電圧とを決
    定し、決定された周波数を示す信号及び決定された供給
    電圧を前記発振回路及び前記可変電圧源に各々供給し、
    バッテリ出力電圧が所定の値以下であれば、外部から指
    定された周波数に基づいて決定されたクロックの動作周
    波数をより低い値に変更し、変更された周波数を示す信
    号及び決定された供給電圧を示す信号を、前記発振回路
    及び前記可変電圧源に各々供給する決定回路とから構成
    される消費電力低減回路。
  4. 【請求項4】 電源電圧、動作クロック周波数によりそ
    の消費電力が変化する機器に用いられる消費電力低減回
    路であり、 前記機器に供給する電圧を生成する可変電圧源と、 前記機器に供給するクロックを生成する発振回路と、 前記可変電圧源に給電するバッテリと、 前記バッテリの出力電圧を検出する検出手段と、 前記検出手段で検出されたバッテリ出力電圧が所定の値
    より大であれば、外部から指定された周波数に基づいて
    前記機器に供給するクロックの周波数と供給電圧とを決
    定し、決定された周波数を示す信号及び決定された供給
    電圧を前記発振回路及び前記可変電圧源に各々供給し、
    バッテリ出力電圧が所定の値以下であれば、外部から指
    定された周波数に基づいて決定された供給電圧をより低
    い値に変更し、決定された周波数を示す信号及び変更さ
    れた供給電圧を示す信号を、前記発振回路及び前記可変
    電圧源に各々供給する決定回路とから構成される消費電
    力低減回路。
JP8100909A 1996-04-23 1996-04-23 消費電力低減回路 Pending JPH09288527A (ja)

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