KR102320399B1

KR102320399B1 - 전원 관리 칩, 그것을 포함하는 모바일 장치 및 그것의 클록 조절 방법

Info

Publication number: KR102320399B1
Application number: KR1020140111717A
Authority: KR
Inventors: 허정훈; 김영덕; 김준석; 신동석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2021-11-03
Also published as: CN105425928B; US10383062B2; US20210385754A1; US20160066280A1; TWI666545B; KR20160025145A; TW201621541A; US11122513B2; US11653308B2; US20190373558A1; CN105425928A

Abstract

본 발명에 따른 모바일 장치의 클록 조절 방법은: 배터리로부터 출력되는 전원 전압이 기준 전압 보다 낮은 지 판별하는 단계; 상기 전원 전압이 상기 기준 전압보다 낮을 때 경고 신호를 발생하는 단계; 및 상기 경고 신호에 응답하여 클록 분주 비율에 따라 소스 클록을 분배함으로써 동작 클록을 조절하는 단계를 포함한다.

Description

전원 관리 칩, 그것을 포함하는 모바일 장치 및 그것의 클록 조절 방법{POWER MANAGEMENT INTEGRATED CIRCUIT, MOBILE DEVICE HAVING THE SAME AND CLOCK ADJUSTING METHOD THEREOF}

본 발명은 전원 관리 칩, 그것을 포함하는 모바일 장치 및 그것의 클록 조절 방법에 관한 것이다.

모바일 장치에서, 구성 요소들(이하, 부하(load)들이라고 명명함)이 순간적으로 많은 부하 전류를 사용하면, 실제 배터리 전압은 배터리 동작 가능 영역에 있음에도 불구하고, 배터리 전압이 순간적으로 배터리 동작 불가 영역(즉, 시스템 셧-다운 배터리(system shutdown battery)로 판단되는 최저 전압의 아래 영역)으로 떨어질 수 있다. 즉, 부하들이 순간적으로 많은 부하 전류를 사용하면, 모바일 장치는 오동작하거나 또는 동작을 멈출 수 있다. 이를 SMPL(sudden momentary power loss)라고 부른다.

종래의 모바일 장치는, 배터리 출력 전압이 낮아진 로우 배터리(low battery) 상황에서 어플리케이션 프로세서(appplication processor)에서의 갑작스러운 전력 소모량 증가에 따른 전원 관리 칩(power management integrated circuit; PMIC)의 입력 전압의 다운으로 인해 발생되는 시스템 이상 동작을 방지하기 위하여, 전원 관리 칩의 입력 전압의 레벨이 특정 전압 이하로 낮아질 경우 어플리케이션 프로세서를 리셋(reset)시키거나 어플리케이션 전력을 오프시켰다. 하지만, 종래의 모바일 장치는 로우 배터리 상황에서 사용자가 의도하지 않은 시스템 다운을 일으킨다.

본 발명의 목적은 갑작스러운 부하 전류 사용에 따른 오동작을 줄이는 모바일 장치 및 그것의 클록 조절 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치의 클록 조절 방법은: 배터리로부터 출력되는 전원 전압이 기준 전압 보다 낮은 지 판별하는 단계; 상기 전원 전압이 상기 기준 전압보다 낮을 때 경고 신호를 발생하는 단계; 및 상기 경고 신호에 응답하여 클록 분주 비율에 따라 소스 클록을 분배함으로써 동작 클록을 조절하는 단계를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 기준 전압을 설정하는 단계를 더 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 기준 전압을 설정하는 단계는, 기준 전압 설정 정보를 발생하는 단계를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 기준 전압 설정 정보를 발생하는 단계는, 피크 전류를 예측하는 단계; 및 상기 예측된 피크 전류에 근거로 하여 상기 기준 전압 설정 정보를 발생하는 단계를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 기준 전압 설정 정보를 발생하는 단계는, 특정 이벤트 발생을 예측하는 단계; 및 상기 특정 이벤트 발생이 예측될 때 상기 기준 전압 설정 정보를 발생하는 단계를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 기준 전압을 설정하는 단계는, 복수의 기준 전압들을 발생하는 단계; 및 상기 기준 전압 설정 정보를 근거로 하여 상기 복수의 기준 전압들 중 어느 하나를 상기 기준 전압으로 선택하는 단계를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 클록 분주 비율을 설정하는 단계를 더 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 경고 신호를 발생하는 단계는, 상기 전원 전압과 상기 기준 전압 차이에 따른 비교 신호를 발생하는 단계; 및 상기 경고 신호를 발생하기 위하여 상기 비교 신호의 바운스를 제거하는 단계를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 비교 신호의 바운스를 제거하는 단계는, 바운스 타임 정보를 입력 받는 단계; 및 상기 바운스 타임 정보를 근거로 하여 바운스 타임을 설정하는 단계를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 경고 신호에 응답하여 상기 소스 클록은 2개 이상의 연속한 서로 다른 클록들로 분배된다.

실시 예에 있어서, 상기 조절된 동작 클록을 중앙처리장치로 입력하는 단계를 더 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 조절된 동작 클록을 그래픽 프로세싱 유닛으로 입력하는 단계를 더 포함한다.

실시 예에 있어서, 사전에 결정된 시간 후에 상기 동작 클록의 주파수를 증가시키는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치는, 전원 전압을 출력하는 배터리; 상기 전원 전압이 기준 전압보다 낮은 지 판별하고, 상기 전원 전압이 상기 기준 전압보다 낮을 때 경고 신호를 발생하는 전원 관리 칩; 및 상기 경고 신호에 응답하여 동작 클록의 주파수를 낮추는 시스템온칩을 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 배터리는 유선 충전 방식 혹은 무선 충전 방식으로 배터리 전압을 충전한다.

실시 예에 있어서, 상기 전원 관리 칩은, 상기 전원 전압과 상기 기준 전압을 비교하여, 상기 비교 결과에 따른 비교 신호를 출력하는 전압 비교기; 및 상기 기준 전압을 발생하는 기준 전압 발생기를 포함하고, 상기 비교 신호의 바운스를 제거하여 상기 경고 신호가 발생된다.

실시 예에 있어서, 외부와 직렬 통신을 통하여 상기 기준 전압에 관련된 기준 전압 설정 정보를 입력 받는 인터페이스 회로를 더 포함하고, 상기 기준 전압 설정 정보를 근거로 하여 상기 기준 전압이 설정된다.

실시 예에 있어서, 상기 기준 전압 발생기는 복수의 기준 전압들을 발생하고, 상기 기준 전압 설정 정보를 저장하는 레지스터 블록; 및 상기 기준 전압 설정 정보를 근거로 하여 상기 복수의 기준 전압들을 중 어느 하나를 상기 기준 전압으로 선택하는 멀티플렉서를 더 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 비교 신호가 디바운스 타임 동안 유지될 때 상기 경고 신호를 발생하는 디바운스 로직을 더 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 디바운스 로직은, 디바운스 타임 정보를 근거로 하여 상기 디바운스 타임을 결정하고, 상기 디바운스 타임에 따른 상기 비교 신호를 카운팅하는 카운터; 상기 카운터의 결과값과 내부 클록을 앤드 연산하는 앤드 로직; 및 상기 비교 신호를 상기 앤드 로직의 결과값에 따라 출력하는 플립플롭을 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 디바운스 로직의 출력되는 상기 경고 신호는 오픈 드레인 패드를 통하여 외부로 출력된다.

실시 예에 있어서, 상기 시스템온칩은 상기 경고 신호를 범용입출력 패드를 통하여 입력 받는다.

실시 예에 있어서, 상기 시스템온칩은, 소스 클록을 입력 받고, 클록 분주 비율에 따라 상기 소스 클록을 분배함으로써 상기 동작 클록을 발생하는 클록 분배기; 및 상기 동작 클록을 입력받는 적어도 하나의 중앙처리장치를 더 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 시스템온칩은, 특정 이벤트 발생 유무, 특정 이벤트 발생 예측, 혹은 피크 전류 값에 따라 상기 기준 전압과 관련된 기준 전압 설정 정보 및 상기 클록 분주 비율에 관련된 클록 분주 비율 정보를 발생하는 전류 제어 유닛을 더 포함하고, 상기 전류 제어 유닛은 하드웨어적, 소프트웨어적, 혹은 펌웨어적으로 구현된다.

실시 예에 있어서, 상기 동작 클록을 입력 받는 그래픽 프로세싱 유닛을 더 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 시스템온칩은, 소스 클록을 발생하고, 상기 경고 신호에 응답하여 상기 소스 클록을 사전에 결정된 클록 분주 비율에 따라 분배함으로써 상기 동작 클록을 발생하는 클록 발생기; 및 상기 동작 클록을 입력받는 적어도 하나의 중앙처리장치를 더 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 전원 관리 칩은, 전원 전압을 입력 받는 전원 패드; 상기 전원 패드의 상기 전원 전압과 기준 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 따른 비교 신호를 출력하는 전압 비교기; 기준 전압 설정 정보를 근거로 하여 상기 기준 전압을 발생하는 기준 전압 발생기; 상기 기준 전압 설정 정보를 저장하는 레지스터 블록; 상기 비교 신호의 바운스를 제거하여 경고 신호를 발생하는 디바운스 로직; 상기 디바운스 로직으로부터 출력된 상기 경고 신호를 외부로 출력하는 오픈 드레인 패드; 및 상기 기준 전압 설정 정보를 외부로부터 직렬 통신을 통하여 입력 받는 인터페이스 회로를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 기준 전압 발생기는 복수의 기준 전압들 발생하고, 상기 기준 전압 설정 정보를 근거로 상기 복수의 기준 전압들 중 어느 하나를 상기 기준 전압으로 설정하는 멀티플렉서를 더 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 전압 비교기는 복수의 히스테리시스 레벨들 중 어느 하나를 선택한다.

실시 예에 있어서, 상기 디바운스 로직은 복수의 디바운스 타임들 중 어느 하나를 선택한다.

실시 예에 있어서, 상기 디바운스 로직은, 디바운스 타임 정보를 근거로 하여 상기 복수의 디바운스 타임들 중 어느 하나를 디바운스 타임을 결정하고, 상기 디바운스 타임에 따른 상기 비교 신호를 카운팅하는 카운터; 상기 카운터의 결과값과 내부 클록을 앤드 연산하는 앤드 로직; 및 상기 비교 신호를 상기 앤드 로직의 결과값에 따라 출력하는 플립플롭을 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 인터페이스 회로는 I2C(inter integrated circuit) 인터페이스 회로이다.

본 발명의 실시 예에 따른 시스템온칩은, 경고 신호를 입력 받는 범용입출력패드; 상기 경고 신호에 응답하여 클록 분주 비율을 선택하고, 상기 선택된 클록 분주 비율에 따라 소스 클록을 분배하여 동작 클록을 발생하는 클록 분배기; 상기 경고 신호를 입력 받고, 인터럽트 신호를 발생하는 인터럽트 제어기; 및 상기 동작 클록 및 상기 인터럽트 신호를 입력 받는 중앙처리장치를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 경고 신호에 대응하는 기준 전압 발생 정보 및 상기 클록 분주 비율에 관련된 클록 분주 비율 정보를 발생하는 전류 제어 유닛을 더 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 전류 제어 유닛은, 특정 이벤트가 예측 되거나 피크 전류가 사전에 결정된 값 이상이 예측될 때 상기 기준 전압 발생 정보를 발생한다.

실시 예에 있어서, 상기 기준 전압 발생 정보를 직렬 통신을 통하여 외부로 출력하는 인터페이스 회로를 더 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치의 주파수 제어 방법은: 특정 이벤트가 발생하였는 지 혹은 상기 특정 이벤트가 예측되는 지를 판별하는 단계; 전원 전압과 기준 전압을 비교한 경고 신호가 입력되었는 지를 판별하는 단계; 상기 경고 신호가 입력될 때, 동작 주파수를 제 1 값으로 감소시키는 단계; 및 소정의 시간 후에 상기 동작 주파수를 제 1 값보다 큰 제 2 값으로 증가시키는 단계를 포함한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 모바일 장치 및 그것의 클록 조절 방법은 전원 전압의 드랍을 감지하고, 이에 따라 동작 클록을 조절함으로써, 갑작스러운 부하 전류의 소비에 따른 오동작을 차단할 수 있다.

본 발명의 모바일 장치는, 배터리 출력 전압이 낮아진 로우 배터리 상황에서 어플리케이션의 과전류에 의해 전원 관리 칩이 동작 중에 갑자기 어플리케이션을 리셋하거나 파워-오프하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과로써, 본 발명의 모바일 장치는 로우 배터리 상황을 대비하여, 노멀 배터리 상황에서 불필요하게 최대 주파수를 사전에 낮춤으로써 성능을 제한할 필요가 없다.

또한, 어플리케이션 프로세서는, 현재의 과전류가 전원 관리 칩의 입력이 특정 전압 레벨 이하로 낮아지도록 한다는 경고 신호를 동시에 인터럽트로 입력받음으로써, 중앙처리장치의 최대 주파수를 제한하는 등의 소프트웨어적인 방법을 이용하여 갑작스런 전력 소모량 증가에 따른 시스템 다운 현상을 사전에 방지할 수 있다. 예를 들어, 클록 분배기는 경고 신호에 응답하여 자동으로 주파수 다운 기능을 수행하는 프로그램을 활성화 혹은 비활성화 시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에 대한 제 1 실시 예를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 순간 전력 손실을 극복하는 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에서 동작 주파수 관리 방법에 대한 제 1 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에서 동작 주파수 관리 방법에 대한 제 2 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에서 동작 주파수 관리 방법에 대한 제 3 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 기준 전압에 따른 동작 클록의 주파수를 예시적으로 보여주는 표이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치의 클록 조절 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 클록 분배기의 클록 분배 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에 대한 제 2 실시 예를 보여주는 블록도이다.
도 10은 도 9에 도시된 전원 관리 칩을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 11은 도 10에 도시된 디바운스 로직에 대한 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치의 클록 조절 방법에 대한 제 2 실시 예를 보여주는 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치의 클록 조절 방법에 대한 제 3 실시 예를 보여주는 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에 대한 제 3 실시 예를 보여주는 블록도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치의 클록 조절 방법에 대한 제 4 실시 예를 보여주는 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치의 주파수 조절 방법에 대한 제 1 실시 예를 보여주는 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에 대한 제 4 실시 예를 보여주는 블록도이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에 대한 제 5 실시 예를 보여주는 블록도이다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에 대한 제 6 실시 예를 보여주는 블록도이다.
도 20A, 도 20B 및 도 20C은 본 발명의 적용 예들이다.

아래에서는 도면들을 이용하여 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 내용을 명확하고 상세하게 기재할 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에 대한 제 1 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 모바일 장치(100)는 배터리(110), 전원 관리 칩(power management integrated circuit; PMIC, 120) 및 시스템온칩(system on chip; SOC, 130)을 포함한다.

배터리(110)는 유선 충전 방식 혹은 무선 충전 방식(자기 유도, 자기 공명, 전자기 유도, 비방사형 무선 충전 등)에 의해 전압을 충전할 수 있다. 배터리(110)는 충전된 전압을 이용하여 전원 전압(Vin)을 발생한다.

전원 관리 칩(120)은 배터리(110)로부터 전원 전압(Vin)을 입력 받고, 전원관리 정보를 근거로 하여 시스템온칩(130)의 동작 전압(들)을 발생하고, 적어도 하나의 전원라인(도시되지 않음)을 통하여 발생된 동작 전압(들)을 시스템온칩(130)으로 제공할 수 있다. 전원 관리 칩(120)은 전원 관리 정보를 저장하는 레지스터들을 포함할 수 있다. 여기서 전원관리 정보는 전원 관리 모드(예를 들어, 정상 모드, 슬립 모드, 저전력 모드 등)에 따라 다를 수 있다. 또한, 전원 관리 정보는 시스템온칩(130)으로부터 제공될 수 있다.

또한, 전원 관리 칩(120)은 전원 전압(Vin)과 기준 전압(REF)을 비교하여 경고 신호(SVD)를 발생한다. 여기서 경고 신호(SVD)는 별도의 신호 라인을 통하여 시스템온칩(130)에 전송될 수 있다.

전원 관리 칩(120)은 기준전압 발생기(123) 및 전압 비교기(125)를 포함한다. 기준 전압 발생기(123)는 기준 전압(REF)을 발생한다. 전압 비교기(125)는 전원 전압(Vin)과 기준 전압(REF)을 비교하여 경고 신호(SVD)를 발생한다.

시스템온칩(130)은 전원 관리 칩(120)으로부터 제공된 적어도 하나의 동작 전압을 이용하여 내부 구성들을 구동시킨다. 시스템온칩(130)은 클록 분배기(132), 인터럽트 제어기(IC, 133) 및 적어도 하나의 중앙 처리 장치(134)를 포함한다. 실시 예에 있어서, 시스템온칩(130)은 어플리케이션 프로세서(application processor; AP)일 수 있다.

실시 예에 있어서, 시스템온칩(130)은 전원 관리 칩(120)으로부터 출력되는 경고 신호(SVD)을 입력받기 위한 특정 패드를 구비할 수 있다. 이러한 특정 포트는 범용입출력(general purpose input/output; GPIO) 패드일 수 있다.

클록 분배기(132)는 외부로부터 소스 클록(SCLK)을 입력 받고, 클록 분주 비율(clock division ratio)에 따라 소스 클록(SCLK)을 분배함으로써, 동작 클록(CLK)을 발생할 수 있다. 특히, 클록 분배기(132)는 경고 신호(SVD)에 응답하여 클록 분주 비율에 따라 동작 클록(CLK)을 조절/제어/조정/가변/변화/변경할 수 있다. 여기서 클록 분주 비율은 클록 분주 비율 정보에 근거로 하여 가변될 수 있다.

실시 예에 있어서, 클록 분배기(132)는 경고 신호(SVD)에 응답하여 동작 클록(CLK)을 다운시킬 수 있다. 즉, 경고 신호(SVD)에 응답하여 동작 클록(CLK)의 주파수가, 경고 신호(SVD)가 발생하지 않을 때의 주파수보다 낮아질 수 있다.

실시 예에 있어서, 클록 분배기(132)는 클록 분주 비율 정보를 저장하는 레지스터들을 구비할 수 있다. 레지스터들은, 경고 신호(SVD)가 발생하지 않을 때 이용되는 디폴트의 동작 클록(CLK)을 발생하기 위한 제 1 클록 분주 비율 값과, 경고 신호(SVD)가 발생할 때 이용되는 동작 클록(CLK)을 발생하기 위한 제 2 클록 분주 비율 값을 저장할 수 있다.

실시 예에 있어서, 클록 분주 비율 정보는 시스템온칩(130)의 전원 공급시 설정될 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 클록 분주 비율 정보는 시스템온칩(130)의 필요성에 따라 재설정될 수 있다. 또 다른 실시 예에 있어서, 클록 분주 비율 정보는 모바일 장치(100)의 사용자의 선택에 따라 재설정될 수 있다.

인터럽트 제어기(133)는 시스템온칩(100)의 입출력에 대한 인터럽트를 관리할 수 있다. 인터럽트 제어기(133)는 경고 신호(SVD)을 입력 받고, 전원 전압(Vin)의 이상 유무를 인지하고, 중앙 처리 장치(134)에 인터럽트 신호를 출력할 수 있다.

일반적인 모바일 장치는 전력소비가 갑자기 증가할 때 전원 전압이 순간적으로 특정 레벨 이하로 떨어짐에 따라 시스템온칩을 리셋시키는 순간 전력 손실(sudden momentary power loss; SMPL) 문제점을 갖는다. 반면에, 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치(100)는, 전원 전압(Vin)이 사전에 결정된 레벨 이하로 떨어질 때 경고 신호(SVD)를 발생하고, 경고 신호(SVD)에 응답하여 동작 클록(CLK)을 다운시킴으로써, 시스템 온칩(130)의 리셋을 방지할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 순간 전력 손실을 극복하는 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 모바일 장치(100)는 다음과 같이 순간 전력 손실을 극복할 수 있다.

명의 편의를 위하여 배터리(110)의 충전 용량이 20% 정도 남았다고 가정하겠다. 갑작스러운 전력 소비가 없다면, 점선과 같이 전원 전압(Vin)이 서서히 떨어질 것이다. 반면에, 특정 이벤트 사용에 따라 전력 소비가 갑자기 증가할 때, 전원 전압(Vin)은 순간적으로 떨어질 수 있다. 전원 관리 칩(PMIC, 120)은 이러한 전원 전압(Vin)의 갑작스러운 드랍을 감지하고, 이를 시스템온칩(SOC, 130)에 알린다. 즉, 감지 결과에 따른 경고 신호(SVD)가 시스템온칩(130)에 전송된다. 시스템온칩(130)은 경고 신호(SVD)에 응답하여 동작 클록(CLK)의 주파수를 다운시킴으로써 전력 소비를 줄이고, 그 결과에 따라 순간 전력 손실(SMPL)을 극복할 수 있다. 만일, 전원 전압(Vin)이 특정 값 이하로 떨어지면, 전원 관리 칩(120)은 시스템온칩(130)에 대한 전원 공급을 차단시킨다.

본 발명의 모바일 장치(100)의 전원관리방법은, 갑작스러운 전력/전류 소비에 따라 전원 전압(Vin)의 드랍을 감지하고, 이에 따른 경고 신호(SVD)에 응답하여 동작 클록(CLK)의 주파수(이하, "동작 주파수")를 다운시킴으로써, 순간 전력 손실 문제를 해결할 수 있다.

본 발명의 모바일 장치(100)는, 배터리 출력 전압이 낮아진 로우 배터리 상황에서 시스템 온칩(130)의 과전류에 의해 전원 관리 칩(120)이 동작 중에 갑자기 시스템 온칩(130)을 리셋하거나 파워-오프하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과로써, 본 발명의 모바일 장치(100)는 로우 배터리 상황을 대비하여, 노멀 배터리 상황에서 불필요하게 중앙처리장치(134)의 최대 주파수를 사전에 낮춤으로써 성능을 제한할 필요가 없다.

또한, 본 발명의 시스템 온칩(130)은, 현재의 과전류가 전원 관리 칩(120)의 입력(Vin)이 특정 전압 레벨 이하로 낮아지도록 한다는 경고 신호(SVD)를 동시에 인터럽트로 입력받음으로써, 중앙처리장치(134)의 최대 주파수를 제한하는 등의 소프트웨어적인 방법을 이용하여 갑작스런 전력 소모량 증가에 따른 시스템 다운 현상을 사전에 방지할 수 있다. 예를 들어, 클록 분배기(132)는 경고 신호(SVD)에 응답하여 자동으로 주파수 다운 기능을 수행하는 프로그램을 활성화 혹은 비활성화 시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에서 동작 주파수 관리 방법에 대한 제 1 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 동작 주파수 관리 방법은 다음과 같다.

경고 신호(SVD) 발생하기 전에는 클록 분배기(132, 도 1 참조)는 제 1 동작 주파수(F_CLK1)을 갖는 클록(CLK)을 출력한다. 어느 순간 전원 전압(Vin)이 기준 전압(REF)보다 낮아질 때, 전원 관리 칩(120)은 경고 신호(SVD)를 발생하고, 경고 신호(SVD)를 시스템온칩(130)에 전송한다. 클록 분배기(132)는 경고 신호(SVD)에 응답하여 제 2 동작 주파수(F_CLK2)을 갖는 클록(CLK)을 출력한다. 여기서 제 2 동작 주파수(F_CLK2)는 제 2 동작 주파수(F_CLK1)보다 낮다.

이후, 전원 전압(Vin)이 특정 레벨 이상으로 회복되면, 클록 분배기(132)는 다시 제 1 동작 주파수(F_CLK1)을 갖는 클록(CLK)을 출력한다. 이후, 경고 신호(SVD)가 다시 발생하면, 클록 분배기(132)는 경고 신호(SVD)에 응답하여 제 2 동작 주파수(F_CLK2)을 갖는 클록(CLK)을 출력한다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 첫번째 제 2 동작 주파수(F_CLK2)가 발생된 제 1 시간(TD1)과 두번째 제 2 동작 주파수(F_CLK2)가 발생된 제 2 시간(TD2)은 다를 수 있다. 하지만, 본 발명이 반드시 여기에 제한될 필요는 없다. 첫번째 제 2 동작 주파수(F_CLK2)가 발생된 제 1 시간(TD1)과 두번째 제 2 동작 주파수(F_CLK2)가 발생된 제 2 시간(TD2)이 동일하게 클록 분배기(132)를 설정할 수도 있다.

한편, 도 3에서는 하나의 기준 전압(REF)에 대응하는 하나의 경고 신호(SVD)에 따라 하나의 동작 주파수가 조절되었다. 하지만, 본 발명이 여기에 제한될 필요는 없다. 본 발명의 모바일 장치(100)는 복수의 기준 전압들에 대응하는 복수의 경고 신호들에 응답하여 복수의 동작 주파수들로 조절 가능할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에서 동작 주파수 관리 방법에 대한 제 2 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 4에서는 설명의 편의를 위하여 전원 관리 칩(120)이 서로 다른 2 개의 기준 전압들에 대응하는 서로 다른 2 개의 경고 신호들(SVD1, SVD2)을 발생한다고 가정하겠다. 도 1 내지 도 2 및 도 4를 참조하면, 동작 주파수 관리 방법은 다음과 같다.

전원 전압(Vin)이 제 1 기준 전압보다 낮아질 때, 제 1 경고 신호(SVD1)가 발생된다. 제 1 경고 신호(SVD1)에 응답하여 클록 분배기(132)은 제 2 동작 주파수(F_CLK2)를 갖는 클록(CLK)을 제 2 구간(TD2) 동안 발생한다.

전원 전압(Vin)이 제 2 기준 전압보다 낮아질 때, 제 2 경고 신호(SVD2)가 발생된다. 제 2 경고 신호(SVD2)에 응답하여 클록 분배기(132)은 제 3 동작 주파수(F_CLK3)를 갖는 클록(CLK)을 제 3 구간(TD3) 동안 발생한다. 여기서 제 2 기준 전압은 제 1 기준 전압 보다 낮고, 제 3 동작 주파수(F_CLK3)는 제 2 동작 주파수(F_CLK2)보다 낮다.

한편, 도 3 및 도 4에 도시된 동작 주파수 관리 방법은 하나의 경고 신호(SVD)에 응답하여 하나의 동작 주파수의 레벨을 변화시킨다. 하지만, 본 발명이 여기에 제한될 필요는 없다. 본 발명의 동작 주파수 관리 방법은 경고 신호(SVD)에 응답하여 동작 주파수의 2개의 이상의 레벨들을 변화시킬 수도 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에서 동작 주파수 관리 방법에 대한 제 3 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 동작 주파수 관리 방법은 다음과 같다. 전원 전압(Vin)이 기준 전압(REF)보다 낮아질 때, 경고 신호(SVD)가 발생된다. 경고 신호(SVD)에 응답하여 클록 분배기(132)은 제 4 동작 주파수(F_CLK4)를 갖는 클록(CLK)을 소정의 구간동안 발생하다가 제 5 동작 주파수(F_CLK5)를 갖는 클록(CLK)을 발생할 수 있다. 여기서 제 4 및 제 5 동작 주파수들(F_CLK4, F_CLK5)은 제 1 동작 주파수(F_CLK1)보다 낮다. 또한, 제 4 동작 주파수(F_CLK4)는 도 5에 도시된 바와 같이 제 5 동작 주파수(F_CLK5)보다 낮다.

본 발명의 모바일 장치(100)는 경고 신호(SVD)에 응답하여 서로 다른 동작 주파수들을 갖는 동작 클록(CLK)을 연속적으로 출력할 수 있다.

도 6은 기준 전압(REF)에 따른 동작 클록의 주파수를 예시적으로 보여주는 표이다. 도 6을 참조하면, 기준 전압(REF)이 1.2V 일 때 동작 주파수는 2.00 GHz이고, 기준 전압(REF)이 1.1V 일 때 동작 주파수는 1.50 GHz이고, 기준 전압(REF)이 1.0V 일 때 동작 주파수는 1.33 GHz이다. 즉, 전원 전압(Vin)이 1.2V 이하일 때 중앙처리장치(134)가 2.00 GHz로 구동되고, 전원 전압(Vin)이 1.1V 이하일 때 중앙처리장치(134)가 1.50 GHz로 구동되고, 전원 전압(Vin)이 1.0V 이하일 때 중앙처리장치(134)가 1.33 GHz로 구동될 수 있다. 전원 전압(Vin)에 따른 낮은 동작 주파수로 구동함으로써, 그만큼 모바일 장치(100)의 전류 소비가 최소화될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치의 클록 조절 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다. 도 1 내지 도 7을 참조하면, 클록 조절 방법은 다음과 같다. 전원 관리 칩(120)은 배터리(110)로부터 출력되는 전원 전압(Vin)이 기준 전압(REF)보다 낮은 지를 판별한다(S110). 만일 전원 전압(Vin)이 기준 전압(REF)보다 낮다면, 전원 관리 칩(120)은 경고 신호(SVD)를 발생한다(S120). 클록 분배기(132)는 경고 신호(SVD)에 응답하여 소스 클록(SCLK)을 사전에 결정된 클록 분주 비율로 분배함으로써 동작 클록(CLK)을 조절한다(S130).

본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치(100)의 클록 조절 방법은 경고 신호(SVD)에 응답하여 동작 클록(CLK)을 조절/제어/가변/조정/변화/변경할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 클록 분배기의 클록 분배 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다. 도 1 내지 도 8을 참조하면, 클록 분배 방법은 다음과 같다. 클록 분배기(132)는 경고 신호(SVD)를 입력 받는다(S210). 클록 분배기(132)는 경고 신호(SVD)에 응답하여 사전에 결정된 클록 분주 비율에 따라 소스 클록(SCLK)을 분배한다(S220). 클록 분배기(132)는 분배된 클록(CLK)을 중앙처리장치(134)에 출력한다(S230).

본 발명의 실시 예에 따른 클록 분배기(132)의 클록 분배 방법은 서든전압 드랍 신호(SVD)에 응답하여 소스 클록(SCLK)을 사전에 결정된 클록 분주 비율에 따라 분배할 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 모바일 장치(100)의 기준 전압(REF)은 고정된 값이다. 하지만, 본 발명이 반드시 여기에 제한될 필요는 없다. 기준 전압(REF)의 레벨은 시스템온칩에서 다양하게 제어할 수도 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에 대한 제 2 실시 예를 보여주는 블록도이다. 도 9를 참조하면, 모바일 장치(200)는 배터리(210), 전원 관리 칩(220) 및 시스템온칩(230)을 포함한다.

전원 관리 칩(220)은 인터페이스 회로(211), 기준 전압 발생기(223) 및 전압 비교기(225)를 포함한다. 전원 관리 칩(220)은, 도 1에 도시된 전원 관리 칩(120)과 비교하여 시스템온칩(230)과 통신을 수행하기 위한 인터페이스 회로(211)를 더 포함한다. 인터페이스 회로(211)를 통하여 기준 전압(REF)을 설정하기 위한 기준 전압 설정 정보가 시스템온칩(230)으로부터 전송될 수 있다. 기준 전압 발생기(223)는 기준 전압 설정 정보에 근거로 하여 기준 전압(REF)을 설정할 수 있다.

시스템온칩(230)은 인터페이스 회로(231), 클록 분배기(232), 인터럽트 제어기(233), 적어도 하나의 중앙처리장치(234) 및 전류 제어 유닛(235)를 포함할 수 있다. 시스템온칩(230)은, 도 1에 도시된 시스템온칩(130)과 비교하여 인터페이스 회로(231)와 전류 제어 유닛(235)를 포함한다.

인터페이스 회로(231)는 전원 관리 칩(220)의 인터페이스 회로(211)와 통신을 수행할 수 있다. 여기서 통신은 SPI(serial peripheral interface), I2C(inter integrated circuit) 인터페이스 등 다양한 인터페이스에 따라 수행 될 수 있다.

전류 제어 유닛(235)은, 특정 이벤트가 발생될 때 혹은 특정 이벤트 발생이 예측될 때 시스템온칩(230) 내에 소비될 전류량을 근거로 하여 기준 전압(REF)에 대응하는 기준 전압 설정 정보를 발생할 수 있다. 전류 제어 유닛(235)은 특정 이벤트에 상관없이 디폴트 값에 대응하는 기준 전압 설정 정보를 발생할 수도 있다. 전류 제어 유닛(235)은 하드웨어/소프트웨어/펌웨어적으로 구현될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치(200)는 시스템온칩(230)에서 발생된 기준 전압 설정 정보를 근거로 하여 전원 관리 칩(220)의 기준 전압(REF)을 설정할 수 있다.

도 10은 도 9에 도시된 전원 관리 칩(220)에 대한 실시 예를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 10을 참조하면, 전원 관리 칩(220)은 I2C 인터페이스 회로(221), 레지스터 블록(222), 기준 전압 발생기(223), 멀티플렉스(224), 전압 비교기(225), 디바운스 로직(226) 및 오픈 드레인 패드(227)를 포함한다.

인터페이스 회로(221)는 직렬 통신을 통하여 기준 전압(REF) 설정과 관련된 기준 전압 설정 정보를 외부로부터(예를 들어, 도 9에 도시된 230)입력 받는다. 실시 예에 있어서, 인터페이스 회로(221)는 I2C 인터페이스를 통하여 외부와 통신하도록 구현될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이 인터페이스 회로(221)는 외부로부터 클록을 입력 받기 위한 직렬 클록 포트(SCL)와 외부로부터 데이터를 입력 받기 위한 직렬 데이터 포트(SDA)를 포함한다.

레지스터 블록(222)은 인터페이스 회로(221)을 통하여 입력된 기준 전압 설정 정보에 대응하는 값들을 저장하는 복수의 레지스터들을 구비한다. 아래에서는 설명의 편의를 위하여 기준 전압 설정을 위하여 3 비트의 데이터가 사용된다고 가정하겠다.

기준 전압 발생기(223)는 복수의 기준 전압들을 발생할 수 있다. 도 10에서는 설명의 편의를 위하여 8개의 기준 전압들이 발생된다고 가정하겠다.

멀티플렉스(224)는 레지스터 블록(222)으로부터 제공된 3 비트의 데이터에 따라 8개의 기준 전압들 중 어느 하나를 기준 전압(REF)로 선택한다.

전압 비교기(225)는 배터리 전원패드(VBAT)에 입력된 전원 전압(Vin)과 멀티플렉스(224)로부터 출력되는 기준 전압(REF)을 비교한다. 실시 예에 있어서, 전압 비교기(225)는 히스테리시스(level hysteresis) 비교기로 구현될 수 있다. 이때, 히스테리시스의 레벨은 레지스터 블록(222)으로부터 출력된 2 비트의 데이터에 따라 선택될 수 있다.

디바운스 로직(226)은 디바운스 타임 정보를 근거로 하여 전압 비교기(225)로부터 출력되는 비교 신호(CMP_OUT)의 바운스(bounce, 반동, 혹은 chattering)을 감소/제거할 수 있다. 디바운스 로직(226)은, 비교 신호(CMP_OUT)가 디바운스 타임 동안 유지될 때, 유효한 경고 신호(SVD)를 발생한다. 여기서 디바운스 타임은 비교 신호(CMP_OUT)를 정상적인 경고 신호(SVD)로 인정하기 위한 시간이다. 디바운스 로직(226)은 복수의 디바운스 타임들에 따라 바운스를 줄일 수 있으며, 디바운스 타임 정보를 근거로 하여 복수의 디바운스 타임들 중 어느 하나를 선택하도록 구현될 수 있다. 여기서 디바운스 타임 정보는 도 10에 도시된 바와 같이 레지스터 블록(222)로부터 출력되는 6 비트 데이터일 수 있다.

오픈 드레인 패드(227)는 디바운스 로직(226)로부터 출력되는 신호에 응답하여 경고 신호(SVD)을 신호 패드(LOWBAT)에 출력한다. 오픈 드레인 패드(227)는 트랜지스터(MT), 제 1 및 제 2 다이오드들(D1, D2) 및 신호 패드(LOWBAT)를 포함한다. 트랜지스터(MT)는 신호 패드(LOWBATP)와 접지단(GND) 사이에 연결되고, 디바운스 로직(226)의 출력 신호에 응답하여 턴온/턴오프된다. 제 1 다이오드(D1)는 신호 패드(LOWBAT)과 접지단(GND) 사이에 연결되고, 제 2 다이오드(D2)는 전원단(VDD)와 출력 패드(LOWBAT) 사이에 연결된다.

도 11은 도 10에 도시된 디바운스 로직(226)에 대한 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 11을 참조하면, 디바운스 로직(226)은 카운터(226-1), 앤드 로직(226-2) 및 플립플롭(226-3)을 포함한다.

카운터(226-1)는 샘플링 클록(SMP_CLK), 전압 비교기(225)의 비교 신호(CMP_OUT) 및 타겟 카운터 비트 데이터를 입력 받고, 타겟 카운터 비트 데이터에 대응하는 카운터를 이용하여 비교 신호(CMP_OUT)을 카운팅할 수 있다. 카운터들에 대응하는 디바운스 타임은 서로 다를 것이다.

앤드 로직(226-2)은 카운터(226-1)의 매치 값(혹은, 출력값)과 샘플링 클록(SMP_CLK)을 입력 받아 앤드 연산한다.

플립플롭(226-3)은 앤드 로직(226-2)의 출력 값에 동기하여 비교 값(CMP_OUT)을 출력한다. 이때, 플립플롭(226-3)의 출력 신호는 디바운스된 신호이다.

정리하면, 디바운스 로직(226)은 타겟 카운터 비트 데이터, 즉, 디바운스 타임 관련 정보를 근거로 하여 비교 신호(CMP_OUT)의 바운스(혹은 채터링)를 감소/제거할 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치의 클록 조절 방법에 대한 제 2 실시 예를 보여주는 흐름도이다. 도 9 내지 도 12를 참조하면, 클록 조절 방법은 다음과 같다.

전류 제어 유닛(235)은 필요에 따라 기준 전압 설정 정보를 발생한다. 예를 들어, 전류 제어 유닛(235)은 전류 소비가 많은 특정 이벤트 발생 혹은 특정 이벤트의 발생이 예상될 때, 기준 전압 설정 정보를 발생한다. 기준 전압 설정 정보에 근거로 하여 기준 전압(REF)이 설정된다(S305). 배터리(210)로부터 출력되는 전원 전압(Vin)이 기준 전압(REF) 보다 낮은 지 판별된다(S310). 만일, 전원 전압(Vin)이 기준 전압(REF) 보다 낮다면, 디바운스 처리된 경고 신호(SVD)가 발생된다(S320). 클록 분배기(214)는 경고 신호(SVD)에 응답하여 클록 분주 비율에 따라 소스 클록(SCLK)을 분배함으로써 동작 클록(CLK)을 조절한다(S330). 반면에, 전원 전압(Vin)이 기준 전압(REF) 보다 낮지 않다면, 동작 클록(CLK)은 유지된다.

본 발명의 실시 예에 따른 클록 조절 방법은, 기준 전압 설정 정보를 근거로 하여 기준 전압을 다양하게 변경할 수 있으며, 그에 따라 동작 클록(CLK)을 조절할 수 있다.

한편, 도 12에 도시된 클록 조절 방법은, 경고 신호(SVD) 발생 전에 필요에 따라 기준 전압(REF)을 설정하였다. 하지만, 본 발명이 여기에 제한될 필요는 없다. 본 발명의 클록 조절 방법은 경고 신호(SVD) 발생 전에 필요에 따라 기준 전압(REF) 및 클록 분주 비율도 설정할 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치의 클록 조절 방법에 대한 제 3 실시 예를 보여주는 흐름도이다. 도 9 내지 도 13를 참조하면, 클록 조절 방법은 다음과 같다. 클록 조절 방법은, 도 12에 도시된 클록 조절 방법과 비교하여, S405에서 클록 분주 비율을 설정하는 단계를 더 포함한다. 전류 제어 유닛(235)은 기준 전압 설정 정보 및 클록 분주 비율 정보를 발생한다. 기준 전압 설정 정보는 전원 관리 칩(220)에 전송되고, 클록 분주 비율 정보는 클록 분배기(232)에 전송될 것이다. 클록 분배기(232)는 클록 분주 비율 정보를 저장하는 적어도 하나의 레지스터를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 클록 조절 방법은, 기준 전압 설정 정보를 근거로 하여 기준 전압을 다양하게 변경하고, 클록 분주 비율에 따라 클록 분주 비율을 다양하게 변경함으로써, 동작 클록(CLK) 조절을 보다 세밀하게 수행할 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 13에서 도시된 모바일 장치(100/200)는 경고 신호(SVD)에 응답하여 중앙처리장치에 제공되는 동작 클록을 조절하였다. 하지만, 본 발명이 여기에 제한될 필요는 없다. 본 발명의 모바일 장치는 중앙처리장치 외에도 경고 신호(SVD)에 응답하여 다양한 장치의 클록을 조절할 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에 대한 제 3 실시 예를 보여주는 블록도이다. 도 14를 참조하면, 모바일 장치(300)는 배터리(310), 전원 관리 칩(320) 및 시스템온칩(330)을 포함한다. 모바일 장치(300)는 도 9에 도시된 시스템온칩(230)과 비교하여 그래픽 프로세싱 유닛(GPU, 336)을 갖는 시스템온칩(330)을 더 포함한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 클록 분배기(332)는 경고 신호(SVD)에 응답하여 그래픽 프로세싱 유닛(336)의 동작 클록을 조절할 수 있다.

실시 예에 있어서, 중앙처리장치(334)의 동작 클록과 그래픽 프로세싱 유닛(336)의 동작 클록은 동일하거나 서로 다를 수 있다.

실시 예에 있어서, 클록 분배기(332)는 중앙처리장치(334)의 동작 클록에 대한 조절과 그래픽 프로세싱 유닛(336)의 동작 클록에 대한 조절을 동시에 수행할 수 있다.

다른 실시 예에 있어서, 클록 분배기(332)는 중앙처리장치(334)의 동작 클록에 대한 조절과 그래픽 프로세싱 유닛(336)의 동작 클록에 대한 조절을 우선 순위에 따라 수행할 수 있다. 예를 들어, 중앙처리장치(334)의 동작 클록에 대한 조절이 그래픽 프로세싱 유닛(336)의 동작 클록에 대한 조절보다 우선적으로 수행될 수 있다. 그 반대로 가능하다.

도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치의 클록 조절 방법에 대한 제 4 실시 예를 보여주는 흐름도이다. 도 1 내지 도 15를 참조하면, 클록 조절 방법은 다음과 같다. 전류 제어 유닛(335, 도 14 참조)은 특정 이벤트에 대한 피크 전류를 예측한다(S510). 전류 제어 유닛(335)은 피크 전류 값이 사전에 결정된 값을 초과할 때 안정적인 전원 전압(Vin)을 유지하기 위하여 기준 전압 설정 정보 및 클록 분주 비율 정보를 발생한다. 기준 전압 설정 정보에 따라 전원 관리 칩(310)의 기준 전압(REF)이 설정되고, 클록 분주 비율 정보가 클록 분배기(332)에 저장된다(S520). 전원 전압(Vin)이 기준 전압(REF)보다 낮아질 때, 경고 신호(SVD)가 발생되고, 경고 신호(SVD)에 응답하여 동작 클록(CLK)이 조절된다(S530).

본 발명의 실시 예에 따른 클록 조절 방법은 예상되는 피크 전류 값에 대응하는 경고 신호(SVD)에 응답하여 동작 클록(CLK)을 조절할 수 있다.

한편, 본 발명은 주파수 관점에서 다음과 같이 해석될 수도 있다.

도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치의 주파수 조절 방법에 대한 제 1 실시 예를 보여주는 흐름도이다. 도 1 내지도 16을 참조하면, 모바일 장치의 주파수 조절 방법은 다음과 같다.

특정 이벤트가 발생되었는지 혹은 특정 이벤트가 발생될 것인 지가 판별된다(S610). 여기서 특정 이벤트에 다른 전류 소비 혹은 전력 소비가 많다고 가정하겠다. 도 1 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 경고 신호(SVD)에 입력되었는지 판별된다(S620). 경고 신호(SVD)에 응답하여 중앙처리장치의 동작 주파수가 최대 동작 주파수에서 낮아진다(S630). 사전에 결정된 시간 이후에 중앙처리장치의 동작 주파수는 최대 동작 주파수로 높아진다(640).

본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치의 주파수 조절 방법은 특정 이벤트에 최적화된 동작 주파수를 제공할 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 16에서 시스템온칩은 외부에서 입력된 소스 클록을 분배함으로써 동작 클록을 발생하였다. 하지만, 본 발명이 반드시 여기에 제한될 필요는 없다. 본 발명의 시스템온칩은 내부적으로 클록을 발생할 수 있다.

도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에 대한 제 4 실시 예를 보여주는 블록도이다. 도 17을 참조하면, 모바일 장치(400)는 배터리(410), 전원 관리 칩(420) 및 시스템온칩(430)을 포함한다. 시스템온칩(430)은, 도 14에 도시된 시스템온칩(330)과 비교하여 클록 분배기(332)를 대신하여 내부적으로 동작 클록을 발생하는 클록 발생기(432)로 대체된다. 클록 발생기(432)는 도 1 내지 도 16에서 설명된 경고 신호(SVD)에 응답하여 동작 클록(CLK)을 발생 및 조절할 수 있다.

한편, 본 발명은 어플리케이션 프로세서를 구비하는 모바일 장치에 적용가능하다.

도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에 대한 제 5 실시 예를 보여주는 블록도이다. 도 18을 참조하면, 모바일 장치(500)는 어플리케이션 프로세서(510), 메모리 장치(520), 스토리지 장치(530), 복수의 기능 모듈들(540, 550, 560, 570) 및 어플리케이션 프로세서(510), 메모리 장치(520), 스토리지 장치(530) 및 기능 모듈들(540, 550, 560, 570)에 각각 동작 전압을 제공하는 전원 관리 칩(580)을 포함할 수 있다.

어플리케이션 프로세서(510)는 모바일 장치(500)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 즉, 어플리케이션 프로세서(510)는 메모리 장치(520), 스토리지 장치(530) 및 복수의 기능 모듈들(540, 550, 560, 570)을 제어할 수 있다.

또한, 어플리케이션 프로세서(510)는 중앙 처리 유닛의 동작 상태를 예측하고, 중앙 처리 유닛의 예측된 동작 상태에 기초하여 어플리케이션 프로세서(510)의 동작 주파수의 증가 또는 감소를 나타내는 기준 전압 설정 정보 및 클록 분주 비율 정보를 출력하며, 중앙 처리 유닛의 예측된 동작 상태에 따라 어플리케이션 프로세서(510)의 동작 주파수를 변경하는 일련의 동작들을 하드웨어/소프트웨어/펌웨어적으로 수행할 수 있다.

어플리케이션 프로세서(510)는 기준 전압 설정 정보를 전원 관리 칩(580)에 제공하며, 클록 분주 비율 정보에 따라 어플리케이션 프로세서(510)의 동작 주파수를 변경하는 클록 관리 유닛을 포함할 수 있다.

전원 관리 칩(580)은 기준 전압 설정 정보를 입력받아 배터리의 전원 전압(Vin)의 감지하고, 그에 따라 경고 신호(SVD)을 발생할 수 있다. 그 결과, 어플리케이션 프로세서(510)와 전원 관리 칩(580) 사이의 인터액션이 고속으로 수행될 수 있으므로, 어플리케이션 프로세서(510)는 경고 신호(SVD)에 응답하여 동적으로 주파수 스케일링 동작을 실시간으로 수행할 수 있다.

메모리 장치(520) 및 스토리지 장치(530)는 모바일 장치(500)의 동작에 필요한 데이터들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(520)는 DRAM(dynamic random access memory) 장치, SRAM(static random access memory)장치, 모바일 DRAM 장치, PRAM 등과 같은 랜덤 억세스가 가능한 메모리 장치일 수 있다. 또한, 스토리지 장치(530)는 EPROM(erasable programmable read-only memory) 장치, EEPROM(electrically erasable programmable readonly memory) 장치, 플래시 메모리(flash memory) 장치, PRAM(phase change random access memory) 장치, RRAM(resistance random access memory) 장치, NFGM(nano floating gate memory) 장치, PoRAM(polymer random access memory) 장치, MRAM(magnetic random access memory) 장치, FRAM(ferroelectric random access memory) 장치 등과 같은 비휘발성 메모리 장치일 수 있다.

실시 예에 따라, 스토리지 장치(530)는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive; SSD), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive; HDD), 씨디롬(CD-ROM) 등을 더 포함할 수도 있다.

복수의 기능 모듈들(540, 550, 560, 570)은 모바일 장치(500)의 다양한 기능들을 각각 수행할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(500)는 통신 기능을 수행하기 위한 통신 모듈(540)(예를 들어, CDMA(code division multiple access) 모듈, LTE(long term evolution) 모듈, RF(radio frequency) 모듈, UWB(ultra wideband) 모듈, WLAN(wireless local area network) 모듈, WIMAX(worldwide interoperability for microwave access) 모듈 등), 카메라 기능을 수행하기 위한 카메라 모듈(550), 표시 기능을 수행하기 위한 표시 모듈(560), 터치 입력 기능을 수행하기 위한 터치 패널 모듈(570) 등을 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 모바일 장치(500)는 GPS(global positioning system) 모듈, 마이크 모듈, 스피커 모듈, 자이로스코프(gyroscope) 모듈 등을 더 포함할 수 있다. 다만, 모바일 장치(500)에 구비되는 기능 모듈들(540, 550, 560, 570)의 종류는 그에 한정되지 않음은 자명하다.

상술 된 바와 같이, 모바일 장치(500)는 어플리케이션 프로세서(510)를 구비함으로써, 어플리케이션 프로세서(510) 내부의 중앙 처리 유닛의 동작 상태를 예측하고, 중앙 처리 유닛의 예측된 동작 상태에 따라 어플리케이션 프로세서(510)의 동작 주파수를 실시간으로 변경함으로써 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 어플리케이션 프로세서와 통신칩이 결합된 통합 프로세서를 구비한 모바일 장치에도 적용 가능하다.

도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치에 대한 제 6 실시 예를 보여주는 블록도이다. 도 19를 참조하면, 모바일 장치(600)는 도 19를 참조하면, 모바일 장치(600)는 배터리(602), 전원 관리 칩(604), 통합 프로세서(ModAP, 610), 버퍼 메모리(620), 디스플레이/터치 모듈(630) 및 저장 장치(640)를 포함한다.

배터리(602)는 전원 전압(Vin)을 제공하고, 전원 관리 칩(604)은 전원 전압(Vin)을 이용하여 동작 전압들을 발생한다. 특히, 전원 관리 칩(604)은 전원 전압(Vin)이 기준 전압(REF) 보다 낮아질 때 경고 신호(SVD)를 발생한다. 통합 프로세서(610)는 모바일 장치(600)의 전반적인 동작 및 외부와의 유선/무선 통신을 제어하도록 구현될 수 있다. 특히, 통합 프로세서(610)는 경고 신호(SVD)에 응답하여 동작 클록의 주파수를 다운시킬 수 있다. 버퍼 메모리(620)는 모바일 장치(600)의 처리 동작 시 필요한 데이터를 임시로 저장하도록 구현될 수 있다. 디스플레이/터치 모듈(630)은 통합 프로세서(610)에서 처리된 데이터를 디스플레이 하거나, 터치 패널로부터 데이터를 입력 받도록 구현될 것이다. 저장 장치(640)는 사용자의 데이터를 저장하도록 구현될 것이다. 저장장치(640)는 eMMC, SSD, UFS 장치일 수 있다.

한편, 상술 된 모바일 장치들(100 ~ 600)은, 도 20A, 도 20B, 도 20C 각각에 도시된 바와 같이, 스마트 폰, 웨어러블 워치, 스마트 글래스 등 다양한 전자 장치들에 적용 가능하다.

한편, 본 발명의 클록 조절 방법은 배터리로부터 출력되는 전원 전압(Vin)을 감지하는 것에 제한되지 않을 것이다. 본 발명의 클록 조절 방법은 전압이 공급되는 어떠한 라인에도 적용가능 하다.

한편, 상술 된 본 발명의 내용은 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들에 불과하다. 본 발명은 구체적이고 실제로 이용할 수 있는 수단 자체뿐 아니라, 장차 기술로 활용할 수 있는 추상적이고 개념적인 아이디어인 기술적 사상을 포함할 것이다.

100, 200, 300, 400, 500, 600: 모바일 장치
110, 210, 310, 410: 배터리
120, 220, 320, 420: 전원 관리 칩
130, 230, 330, 430: 시스템온칩
123, 223, 323, 423: 기준 전압 발생기
125, 225, 325, 425: 전압 비교기
Vin: 전원 전압
SVD: 경고 신호
132, 232, 332: 클록 분배기
432: 클록 발생기
SCLK: 소스 클록
CLK: 동작 클록
133, 233, 333, 433: 인터럽트 제어기
134, 234, 334, 434: 중앙처리장치
221, 231: 인터페이스 회로
235, 335, 435: 전류 제어 유닛
336: 그래픽 프로세싱 유닛

Claims

전원 전압을 제공하는 배터리, 동작 클록에 응답하여 동작하는 중앙처리장치 및 인터럽트 제어기를 포함하는 시스템온칩, 그리고 전원 관리 칩을 포함하는 모바일 장치의 클록 조절 방법에 있어서:
상기 전원 관리 칩이 상기 배터리로부터 상기 전원 전압을 수신하는 단계;
상기 전원 전압이 기준 전압보다 낮아짐에 응답하여, 상기 전원 관리 칩이 비교 신호를 출력하는 단계;
상기 비교 신호가 디바운스 타임 동안 유지되는 것에 응답하여, 상기 전원 관리 칩이 경고 신호를 발생하는 단계;
상기 경고 신호에 응답하여 상기 인터럽트 제어기가 상기 중앙처리장치에 인터럽트 신호를 출력하는 단계;
상기 경고 신호에 응답하여, 상기 시스템온칩이 클록 분주 비율에 따라 소스 클록을 분배함으로써 동작 클록을 제1 동작 주파수로부터 제2 동작 주파수로 낮추는 단계; 및
상기 전원 전압이 특정 레벨 이상으로 회복되는 것에 응답하여, 상기 시스템온칩이 상기 동작 클록을 상기 제2 동작 주파수로부터 상기 제1 동작 주파수로 증가시키는 단계를 포함하는 클록 조절 방법.
제 1 항에 있어서,
기준 전압 설정 정보에 기반하여 상기 기준 전압의 레벨을 설정하는 단계를 더 포함하는 클록 조절 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 기준 전압의 레벨을 설정하는 단계는,
이벤트 발생에 응답하여 상기 기준 전압 설정 정보에 기반하여 상기 기준 전압의 레벨을 조절하는 단계를 포함하는 클록 조절 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 기준 전압의 레벨을 설정하는 단계는,
복수의 기준 전압들을 발생하는 단계; 및
상기 기준 전압 설정 정보를 근거로 하여 상기 복수의 기준 전압들 중 어느 하나를 상기 기준 전압으로 선택하는 단계를 포함하는 클록 조절 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 경고 신호에 응답하여 클록 분주 비율 정보에 기반하여 상기 클록 분주 비율을 조절하는 단계를 더 포함하는 클록 조절 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 전원 전압이 상기 기준 전압보다 낮은 제2 기준 전압보다 낮아지는 것에 응답하여, 상기 시스템온칩이 상기 동작 클록을 상기 제2 동작 주파수보다 낮은 제3 동작 주파수로 낮추는 단계를 더 포함하는 클록 조절 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 경고 신호를 발생하는 단계는,
디바운스 타임 정보를 입력 받는 단계; 및
상기 디바운스 타임 정보를 근거로 하여 상기 디바운스 타임을 조절하는 단계를 더 포함하는 클록 조절 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 동작 클록을 상기 중앙처리장치로 입력하는 단계를 더 포함하는 클록 조절 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 전원 전압이 특정 값 이하로 떨어지면, 상기 시스템온칩에 대한 전원 공급을 차단하는 단계를 더 포함하는 클록 조절 방법.
전원 전압을 출력하는 배터리;
상기 배터리로부터 상기 전원 전압을 수신하고, 상기 전원 전압이 기준 전압보다 낮아짐에 응답하여 비교 신호를 출력하고, 그리고 상기 비교 신호가 디바운스 타임 동안 유지되는 것에 응답하여 경고 신호를 발생하는 전원 관리 칩; 및
상기 경고 신호를 수신하는 시스템온칩을 포함하고,
상기 시스템온칩은:
동작 클록에 응답하여 동작하는 중앙처리장치;
상기 경고 신호가 발생하지 않을 때 상기 동작 클록을 제1 주파수로 생성하고, 상기 경고 신호에 응답하여 상기 동작 클록의 주파수를 상기 제1 주파수보다 낮은 제2 주파수로 낮추는 클록 분배기; 그리고
상기 경고 신호가 발생하는 것에 응답하여 인터럽트 신호를 상기 중앙처리장치로 출력하는 인터럽트 제어기를 포함하는 모바일 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 전원 관리 칩은,
상기 전원 전압과 상기 기준 전압을 비교하여, 상기 비교 결과에 따른 상기 비교 신호를 출력하는 전압 비교기; 및
상기 기준 전압을 발생하는 기준 전압 발생기를 포함하고,
상기 비교 신호의 바운스를 제거하여 상기 경고 신호가 발생되는 모바일 장치.
제 11 항에 있어서,
외부와 직렬 통신을 통하여 상기 기준 전압에 관련된 기준 전압 설정 정보를 입력 받는 인터페이스 회로를 더 포함하고,
상기 기준 전압 설정 정보를 근거로 하여 상기 기준 전압이 조절되는 모바일 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 기준 전압 발생기는 복수의 기준 전압들을 발생하고,
상기 전원 관리 칩은:
상기 기준 전압 설정 정보를 저장하는 레지스터 블록; 및
상기 기준 전압 설정 정보를 근거로 하여 상기 복수의 기준 전압들을 중 어느 하나를 상기 기준 전압으로 선택하는 멀티플렉서를 더 포함하는 모바일 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 전원 관리 칩은 상기 비교 신호가 상기 디바운스 타임 동안 유지될 때 상기 경고 신호를 발생하는 디바운스 로직을 더 포함하는 모바일 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 디바운스 로직은 디바운스 타임 정보를 근거로 하여 상기 디바운스 타임을 조절하고,
상기 디바운스 로직은:
상기 디바운스 타임에 따른 상기 비교 신호를 카운팅하는 카운터;
상기 카운터의 결과값과 내부 클록을 앤드 연산하는 앤드 로직; 및
상기 비교 신호를 상기 앤드 로직의 결과값에 따라 출력하는 플립플롭을 포함하는 모바일 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 디바운스 로직의 출력되는 상기 경고 신호는 오픈 드레인 패드를 통하여 외부로 출력되는 모바일 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 시스템 온칩은 상기 경고 신호를 범용입출력 패드를 통하여 입력 받는 모바일 장치.
전원 전압을 제공하는 배터리;
상기 전원 전압이 기준전압보다 낮아지는 것에 응답하여 경고 신호를 발생하는 전원 관리 칩; 그리고
동작 클록에 응답하여 동작하는 중앙처리장치, 상기 경고 신호가 발생하지 않는 것에 응답하여 상기 동작 클록을 제1 주파수로 생성하고 그리고 상기 경고 신호가 발생하는 것에 응답하여 상기 동작 클록의 주파수를 상기 제1 주파수보다 낮은 제2 주파수로 조절하는 클럭 분배기, 그리고 상기 경고 신호에 응답하여 상기 중앙처리장치로 인터럽트 신호를 출력하는 인터럽트 제어기를 포함하는 시스템온칩을 포함하고,
상기 전원 관리 칩은:
상기 전원 전압을 입력 받는 전원 패드;
상기 전원 패드의 상기 전원 전압과 상기 기준 전압을 비교하고, 상기 전원 전압이 상기 기준 전압보다 낮아짐에 응답하여 비교 신호를 출력하는 전압 비교기;
기준 전압 설정 정보를 근거로 하여 상기 기준 전압을 발생하는 기준 전압 발생기;
상기 기준 전압 설정 정보를 저장하는 레지스터 블록;
상기 비교 신호가 디바운스 타임 동안 유지되는 것에 응답하여 상기 경고 신호를 발생하는 디바운스 로직;
상기 디바운스 로직으로부터 출력된 상기 경고 신호를 외부로 출력하는 오픈 드레인 패드; 및
상기 기준 전압 설정 정보를 외부로부터 직렬 통신을 통하여 입력 받는 인터페이스 회로를 포함하는 모바일 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 인터페이스 회로는 I2C(inter integrated circuit) 인터페이스 회로인 모바일 장치.
제18항에 있어서,
시스템 온칩을 더 포함하고,
상기 시스템 온칩은:
상기 경고 신호를 입력 받는 범용 입출력패드;
상기 경고 신호에 응답하여 클록 분주 비율을 선택하고, 상기 선택된 클록 분주 비율에 따라 소스 클록을 분배하여 동작 클록을 발생하는 클록 분배기;
상기 경고 신호를 입력 받고, 인터럽트 신호를 발생하는 인터럽트 제어기; 및
상기 동작 클록 및 상기 인터럽트 신호를 입력 받는 중앙처리장치를 포함하는 모바일 장치.