TW201913288A - 用於管理由在非活動模式中之微控制器所消耗之功率之系統及方法 - Google Patents

用於管理由在非活動模式中之微控制器所消耗之功率之系統及方法 Download PDF

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泰瑞 高碧里爾
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Abstract

本發明之實施例包含一種用於控制一微控制器中之功率的功率管理單元。該單元引起在一活動模式中提供一第一電壓。在一睡眠模式中，該單元判定一供應電壓是否小於一上參考電壓，且若如此，則引起提供大於該第一電壓之一第二電壓。若非如此，則該單元禁止對經供應至該微控制器之功率的電壓調節操作。在禁止電壓調節操作之後，該單元判定該供應電壓是否已下降至一下參考電壓，且若如此，則施加該第二電壓至該微控制器。

Description

用於管理由在非活動模式中之微控制器所消耗之功率之系統及方法
本發明之實施例係關於功率管理，且更特定言之係關於所提供之用於管理由在一非活動模式中之一微控制器所消耗之功率的系統及方法。
微控制器通常用於低功率應用中以將控制信號提供至其等安裝於其中之裝置(例如，依電池供電操作之裝置)。用於低功率應用之許多微控制器可進入一非活動模式，其中可維持微控制器之狀態，但其中微控制器並不操作以如其在活動模式中般提供控制信號。然而，此等低功率微控制器使用用於提供一內部供應電壓之電路，該等電路通常經設計以最佳化在活動模式或非活動模式之任一者中之效率，此係因為難以針對在兩個模式中之高效率設計此等電路。此可導致在活動或睡眠模式之任一者中浪費功率，此係因為電路未針對兩者中之效率進行最佳化。
根據所揭示標的物之一些實施例，提供用於管理由在一非活動模式中之一微控制器所消耗之功率的系統及方法。
根據所揭示標的物之一些實施例，提供一種可在一活動模式及一睡眠模式中操作之微控制器，該微控制器包括：一電壓供應線，其可經由一外部去耦電容器連接至接地；一電壓調節器，其耦合至該電壓供應線且經組態以將一第一電壓及大於該第一電壓之一第二電壓之一者施加至該電壓供應線；一電壓監測器，其耦合至該電壓供應線且經組態以：比較該電壓供應線上之一供應電壓與大於該第一電壓之一第三電壓以產生一第一信號；且比較該供應電壓與小於該第一電壓之一第四電壓以產生一第二信號；一功率管理單元，其電連接至該電壓調節器及該電壓監測器且經組態以：判定該微控制器是在該活動模式中還是在該睡眠模式中；回應於該微控制器在該活動模式中之一判定，引起該電壓調節器將該第一電壓施加至該電壓供應線；回應於該微控制器在該睡眠模式中之一判定：根據該第一信號判定該供應電壓是否小於該第三電壓；回應於該供應電壓小於該第三電壓之一判定，引起該電壓調節器將該第二電壓施加至該電壓供應線；且回應於該供應電壓不小於該第三電壓之一判定，在一第一時間禁止該電壓調節器之操作；繼該第一時間之後，根據該第二信號判定該供應電壓是否已下降至該第四電壓；且回應於該供應電壓已下降至該第四電壓之一判定，在一第二時間引起該電壓調節器將該第二電壓施加至該電壓供應線；及電路，其等將來自該微控制器之控制信號輸出至電連接至該微控制器之一或多個裝置，該等電路在該第一時間與該第二時間之間的一時間週期內自該電壓供應線及該去耦電容器汲取功率。
在一些實施例中，該第二電壓及該第三電壓近似相等。
在一些實施例中，該等電路在該睡眠模式期間需要一最小電壓，且該第四電壓大於該最小電壓。
在一些實施例中，該功率管理單元進一步經組態以：在該第一時間禁止該電壓監測器之操作；且在該第一時間與該第二時間之間引起該電壓監測器按規則時間間隔操作，其中該電壓監測器之操作之間的該等時間間隔對應於一預定時間週期。
在一些實施例中，該微控制器進一步包括一計數器，該計數器經組態以儲存對應於在該第一時間與該第二時間之間歷時之總時間的一值，其中該功率管理單元進一步經組態以：基於該值計算一第二預定時間週期，其中該第二預定時間週期不同於該預定時間週期。
在一些實施例中，提供一種用於管理可在一活動模式及一睡眠模式中操作之一微控制器之方法，該方法包括：判定該微控制器是在該活動模式中還是在該睡眠模式中；回應於該微處理器在該活動模式中之一判定，引起藉由一電壓調節器將一第一電壓供應至經由一外部去耦電容器連接至接地的一電壓供應線；回應於該微控制器在該睡眠模式中之一判定，引起藉由該電壓調節器將大於該第一電壓之一第二電壓供應至該電壓供應線；藉由耦合至該電壓供應線之一電壓監測器比較該電壓供應線上之一供應電壓與大於該第一電壓之一第三電壓；基於該供應電壓與該第三電壓之該比較判定該供應電壓是否小於該第三電壓；回應於該供應電壓小於該第三電壓之一判定，引起將該第二電壓供應至該電壓供應線；及回應於該供應電壓不小於該第三電壓之一判定，在一第一時間禁止該電壓調節器之操作；繼該第一時間之後，藉由該電壓監測器比較該電壓供應線上之該供應電壓與小於該第一電壓之一第四電壓；基於該供應電壓與該第四電壓之該比較判定該供應電壓是否已下降至該第四電壓；及回應於該供應電壓已下降至該第四電壓之一判定，在一第二時間藉由該電壓調節器將該第二電壓供應至該電壓供應線；及在該第一時間與該第二時間之間的一時間週期期間，將功率自該電壓供應線及該去耦電容器提供至將來自該微控制器之控制信號輸出至電連接至該微控制器之一或多個裝置的電路。
根據各種實施例，提供用於管理由在一非活動模式中之一微控制器所消耗之功率之機構(其可包含例如系統及方法)。
在本文中揭示之標的物之一些實施例中，一微控制器可包含一電壓調節器，該電壓調節器經組態以在微控制器之一活動模式期間維持一恆定內部供應電壓。例如，電壓調節器可將一外部供應電壓(例如，VCC )轉換為一內部供應電壓以供應功率至微控制器之電路，該等電路用於將控制信號提供至其中安裝微控制器之一裝置。
在一些實施例中，微控制器可在未用於提供控制信號時進入一非活動模式(有時稱為一「備用模式」或「睡眠模式」)。例如，若未使用其中安裝微控制器之裝置達一預定時間週期，或若使裝置進入一睡眠模式，則微控制器可嘗試藉由進入非活動模式而節省功率。
在一些實施例中，微控制器可包含一功率管理單元，該功率管理單元可在非活動狀態期間操作以交替地將內部供應電壓升壓至一升壓電壓位準及關閉調壓調節器，直至電壓下降至一臨限電壓。例如，功率管理單元可引起電壓調節器在微控制器進入睡眠模式時將內部供應電壓升壓至一升高位準(例如，一升壓位準)。在此一實例中，當內部供應電壓達到一預定升壓電壓時，功率管理單元可停止電壓調節器之操作以節省功率。在電壓調節器關閉時，內部供應電壓可歸因於微控制器中之洩漏及某些電路(例如，功率管理單元)在非活動模式中之操作而隨時間降低。在一些實施例中，在非活動模式期間，可從耦合在一內部電壓供應線與接地之間之一外部去耦電容器提供功率，該電容器可儲存由電壓調節器充電之功率(即，呈一電場)。
在一些實施例中，當內部供應電壓下降至低於一臨限電壓(例如，歸因於洩漏、由在非活動週期中活動之組件使用及任何其他損耗)時，功率管理單元可重新啟用電壓調節器以將電壓升壓返回至升壓位準。
圖1展示根據所揭示標的物之一些實施例之經組態以管理在一非活動模式中消耗之功率的一微控制器之一實例100。如圖1中展示，微控制器100可包含邏輯及/或記憶體102，其可用於例如接收輸入(例如，自由微控制器100控制之一系統)、計算值且提供輸出(例如，至由微控制器100控制之系統)。在一些實施例中，可使用耦合至邏輯及/或記憶體102之任何適合輸入及/或輸出接腳來接收且提供輸入及輸出。
在一些實施例中，微控制器100可包含一電壓調節器104，其可經組態以將一內部電壓供應線106之一電壓(VS )維持在一特定位準。在一些實施例中，可運用任何適合電路，使用任何適合技術或技術組合來實施電壓調節器104。例如，在一些實施例中，可使用一DC轉DC轉換器來實施電壓調節器104。實施電壓調節器104之考量可包含：電壓調節器104可利用一電壓參考以正確運作。在一些情況中，此一電壓參考可係在電壓調節器104內部。在其他情況中，此一電壓參考可係在電壓調節器104外部，其中電壓參考可以與電壓調節器104相同之方式關閉。在一些實施例中，電壓調節器104可受控制，以基於微控制器100之模式，將VS 維持在不同位準(舉例而言，如下文描述)。如圖1中展示，在一些實施例中，電壓調節器104可接收一外部供應電壓VCC ，且使用VCC 將內部電壓供應線106上之VS 維持在一特定內部供應電壓，此可用於將一操作電壓供應至微控制器單元100之其他組件(例如，邏輯及/或記憶體102)。另外，在一些實施例中，一外部去耦電容器108可係連接於內部電壓供應線106與接地之間。在一些實施例中，可使用任何適合技術或技術組合來實施去耦電容器108。例如，可使用串聯及/或並聯連接之一或多個電容器組件來實施去耦電容器108。實施去耦電容器108之電容範圍可為(例如)100 nF至10 uF。電容值愈高，則功率消耗可愈有效率。
在一些實施例中，一電壓監測器110可比較內部電壓供應線106上之VS 與基於微控制器100之當前狀態之一值，且可向一功率管理單元112指示VS 之一狀態。在一些實施例中，可運用任何適合電路，使用任何適合技術或技術組合來實施電壓監測器110。可(例如)運用一電壓比較器或一低壓(brown-out)偵測器來實施電壓監測器110。在一些實施例中，電壓監測器110之操作可使用內部電壓供應線106上之電壓供電。在其他實施例中，可透過至微控制器100之一供應電壓輸入為電壓監測器110供電VCC或另一外部電壓。在一些實施例中，電壓監測器110可(例如，在一活動模式期間)提供回饋至電壓調節器104，以有利於維持內部電壓供應線106上之一特定電壓。因此，將一安全電壓位準施加至處理邏輯及記憶體。當一安全電壓不可用時，可執行一全域重設。回饋可透過功率管理單元112內部之控制邏輯自電壓監測器110傳遞至電壓調節器104。
在一些實施例中，功率管理單元112可基於微控制器100之一模式(例如，活動或非活動)及/或微控制器100在一特定模式期間之一狀態來控制電壓調節器104之操作。在一些實施例中，可運用任何適合電路使用任何適合技術或技術組合來實施功率管理單元112。例如，可運用自微控制器110之CPU接收命令的邏輯電路來實施功率管理單元112。功率管理單元112可將此等命令轉譯為邏輯信號，以控制或接收往返於電壓調節器104及電壓監測器的輸入。功率管理單元112可係用一硬體描述語言開發且由一合成工具實體轉譯為邏輯閘。在一些實施例中，功率管理單元112可自電壓監測器110接收指示內部電壓供應線106上之電壓之一指示。舉例而言，如下文結合圖2及圖3描述，電壓監測器110可將一值輸出至功率管理單元112，以指示VS 是否已達到一升壓電壓、是否已下降至低於一觸發電壓，等等。在一些實施例中，可使用內部電壓供應線106上之電壓來供電功率管理單元112之操作。功率管理單元112可係由內部電壓供應線106供電，但其亦可係由VCC供應。在一些實施例中，功率管理單元112可包含任何其他適合電路，諸如一計數器(舉例而言，如下文結合圖4及圖5描述)、可用於儲存微控制器100及/或功率管理單元112之一當前狀態之一有限狀態機器，等等。
圖2展示根據所揭示標的物之一些實施例之在一微控制器(例如，微控制器100)之不同操作模式及狀態期間，一內部供應線(例如，內部供應線106)上之電壓之一實例200。如圖2中展示，在微控制器100之一活動模式期間(例如，從t0 至t1 )，內部供應線106上之電壓可由電壓調節器104維持在一標稱操作電壓Vnom 。在一些實施例中，Vnom 可為可用於在一活動模式期間為微控制器100之組件之操作供電的任何適合值。例如，Vnom 可為0.9 V、1 V、1.2 V等。在一些實施例中，功率管理單元112可在微控制器100之活動模式期間將一控制信號提供至電壓調節器104，以指示電壓調節器104將VS 維持在Vnom 。在一些實施例中，可使用任何適合技術或技術組合來實施對電壓調節器104之控制。例如，可在於活動模式中操作期間恆定地提供控制信號(例如，提供至電壓調節器104之控制信號之一高值可引起電壓調節器104維持Vnom )。作為另一實例，控制信號可在一狀態改變(例如，從非活動模式至活動模式)期間提供且由電壓調節器104儲存(例如，作為一狀態機之一狀態)。
在t1 時，微控制器100可進入一非活動模式，且功率管理單元112可轉變為一升壓狀態，在此期間，VS 透過電壓調節器104之控制提升至一升壓位準Vboost 。Vboost 之值可為例如Vnom 加100 mV或200 mV，或比Vnom 高10%至20%。在一些實施例中，功率管理單元112可在升壓狀態期間將一第二控制信號提供至電壓調節器104，以指示電壓調節器104將VS 增大至Vboost 。在一些實施例中，第二控制信號可為在活動模式期間提供之控制信號之一不同值，及/或可為提供至電壓調節器104之一額外及/或不同控制信號。在一些實施例中，電壓監測器110可在升壓狀態期間監測VS 之值以判定其是否已達到Vboost 。在一些實施例中，去耦電容器108可充當在升壓狀態期間提供至內部電壓供應線106之功率之一儲存器。
在t2 時，當VS 達到Vboost 時，電壓監測器110可向功率管理單元112指示已達到Vboost ，且功率管理單元112可進入一放電狀態，在此期間，禁止電壓調節器104操作，且在此期間，一般禁止電壓監測器110操作，但電壓監測器110間歇地操作以判定VS 是否已下降至低於一臨限值Vtrig 。在一些實施例中，功率管理單元112可使用任何適合控制信號控制電壓調節器104及/或電壓監測器110之一操作狀態。例如，功率管理單元112可控制電壓調節器104中(及/或電壓調節器104外部)之一開關(例如，一電晶體)以中斷VCC 與電壓調節器104之一電壓轉換器之間的一路徑。作為另一實例，功率管理單元112可控制電壓監測器110中(及/或電壓監測器110外部)之一開關(例如，一電晶體)以中斷內部電壓供應線106與監測內部電壓供應線106上之電壓之電壓監測器110中之邏輯之間的一路徑。在一些實施例中，禁止電壓調節器104及/或電壓監測器110之操作可降低由在放電狀態期間之微控制器100所消耗之功率量。如圖2中展示，在放電狀態期間，內部供應線上之電壓因洩漏電流及/或功率管理單元112及/或在非活動狀態中保持活動之其他程序之操作而降低。
在進入放電狀態之後已歷時一預定時間週期之後(例如，時間週期T)，在t3 時，功率管理單元112可啟用電壓監測器110之操作以判定VS 是否已下降至低於大於最小電壓Vmin 之一臨限電壓Vtrig ，在低於該最小電壓Vmin 之情況下，邏輯及/或記憶體102之狀態可能丟失。在一些實施例中，由電壓監測器110進行之量測之間的時間週期T可為任何適合時間長度。例如，功率管理單元112可每1毫秒(ms)啟用電壓監測器110之操作。在一些實施例中，功率管理單元112可繼續在各週期之後(例如，在t3 、t4 、t5 及t6 時)啟用電壓監測器110之操作，直至電壓監測器110指示VS 已達到(例如，下降至或低於) Vtrig 。Vmin 可為維持邏輯及記憶體保持特徵之絕對最小值。Vmin 可在比Vnom 小20%之範圍內。Vtrig 可大於Vmin 且可在比Vnom 小10%之範圍內。在一些實施例中，Vtrig 可為Vboost 與Vmin 之間的任何適合值。例如，在一些實施例中，Vtrig 可為Vboost 與Vmin 中間之一值(即，Vtrig =)。
在t6 時，當VS 已下降至低於Vtrig 時，功率管理單元110可進入升壓狀態，且啟用電壓調節器104及/或電壓監測器110以使電壓上升回至Vboost 。在一些實施例中，基於VS 之值交替進入升壓狀態及放電狀態之此循環可繼續，直至微控制器100進入活動狀態(例如，在t11 時)，在此時，功率管理單元112可控制電壓調節器104之操作以使VS 返回至Vnom 。應注意，上文描述之Vnom 、Vboost 、Vtrig 及Vmin 之值僅為實例，且可在任何適合操作條件及/或電壓之範圍內使用本文中描述之機構。
圖3展示根據所揭示標的物之一些實施例之用於管理由在一非活動模式中之一微控制器所消耗之功率的一程序之一實例300。如圖3中展示，程序300可開始於302，其中微控制器100在活動模式中操作而將內部供應電壓維持在一標稱電壓。例如，在302，程序300可如圖2中展示般在時間t1 與t2 之間操作。
在304，程序300可接收指示微控制器正進入一非活動模式之一指令。在一些實施例中，程序300可使用任何適合技術或技術組合接收該指令，且指令可經接收作為任何適合輸入信號。例如，若程序300至少部分由功率管理單元112執行，則功率管理單元112可自微控制器100之另一部分(例如，自邏輯及/或記憶體102之一部分)及/或自微控制器100外部之一源(例如，經由一接腳)接收指令。
在306，程序300可使內部供應電壓上升至Vboost 。舉例而言，如上文結合圖2描述，程序300可引起執行程序300之一裝置(例如，功率管理單元112、微控制器100等)進入一升壓狀態。在一更特定實例中，功率管理單元112可控制電壓調節器104及/或電壓監測器110之操作以使內部供應電壓上升至Vboost 。
在308，程序300可禁止微控制器之供應系統(例如，電壓調節器104及/或電壓監測器110)操作。舉例而言，如上文結合圖2描述，程序300可引起執行程序300之一裝置(例如，功率管理單元112、微控制器100等)進入一放電狀態。
在310，程序300可判定自電壓監測器上一次操作起是否已歷時一時間週期T。舉例而言，如上文結合圖2描述，程序300可判定自功率管理單元112進入放電狀態起(例如，從時間t2 至時間t3 )是否已歷時週期T，及/或判定自上一次電壓監測器110接通以監測內部供應線106之電壓起是否已歷時時間週期T。功率管理單元112可使用微控制器100內部之一時脈來計算時間週期。
若尚未歷時時間週期T (在310處為「否」)，則程序300可返回至310以等待歷時時間週期T。否則，若已歷時時間週期T (在310處為「是」)，則程序300可移動至312且啟用電壓監測器(例如，電壓監測器110)。在314，程序300可自電壓監測器接收指示電壓是否應升壓回至Vboost 之一指示。例如，在314，程序300可自電壓監測器110接收指示電壓是否仍高於Vtrig (即，指示Vs ＞Vtrig )之一指示。若程序300判定電壓仍高於Vtrig (在314處為「是」)，則程序300可返回至310以等待歷時下一時間週期T。否則，若程序300判定電壓已下降至低於Vtrig (在314處為「否」)，則程序300可返回至306以使內部電壓供應線106上之電壓升壓回至Vboost 。在一些實施例中，可並行執行另一程序以判定微控制器是否正轉變回至活動模式，且此一程序之結果可取代程序300 (舉例而言，如圖2中在時間t11 處展示)。
圖4展示根據所揭示標的物之一些實施例之在一微控制器(例如，微控制器100)之不同操作模式及狀態期間，一內部供應線(例如，內部供應線106)上之電壓的另一實例400。如圖4中展示，基於升壓狀態之操作之間歷時的時間來適應性地改變期間禁止電壓監測器操作的時間週期。舉例而言，如圖4中展示，在從t2 至t6 之時間期間，電壓監測器操作四次以量測電壓供應線上的電壓。如下文結合圖5描述，可使用在升壓狀態之間發生的量測次數(或週期)來計算一新的時間週期T2 (例如，週期2)，其可用於判定量測之間的時間。在一些實施例中，適應性地控制量測之間的時間週期可進一步降低在微控制器之一非活動模式期間使用的功率量。應注意，在放電狀態中之電壓的斜率可隨時間改變(例如，基於環境條件)，且週期可經計算使得內部電壓供應線上之電壓在其中禁止電壓監測器操作之一時間週期期間將不可能下降至低於Vmin 。例如，在一些實施例中，於非活動模式中之一微控制器中的洩漏可隨溫度之增大而增大，但使洩漏增大達足夠大以使供應線上的電壓在由電壓監測器進行的量測之間降低至低於Vmin 之一倍數可需要溫度之一極快速增大。在一更特定實例中，若洩漏隨約30攝氏度之一增大增大達四倍，則溫度增大將需要在一極短(例如，給定1 ms之一初始時間週期，約100 ms)之時間內發生，以使電壓降低至低於Vmin 。
圖5展示根據所揭示標的物之一些實施例之用於使用一適應性計算之時間週期來管理由在一非活動模式中之一微控制器所消耗之功率之一程序之一實例500。在一些實施例中，程序500之502至508可係類似於程序300之302至308。
在510，程序500可判定自電壓監測器上一次操作起是否已歷時一時間週期T1。舉例而言，如上文結合圖2及圖4描述，程序500可判定自功率管理單元112進入放電狀態起(例如，從時間t2 至時間t3 )是否已歷時時間週期T1，及/或自電壓監測器110最後一次接通以監測內部供應線106之電壓起是否已歷時時間週期T1。
若尚未歷時時間週期T1 (在510處為「否」)，則程序500可返回至510以等待歷時時間週期T1。否則，若已歷時時間週期T1 (在510處為「是」)，則程序500可移動至512且啟用電壓監測器(例如，電壓監測器110)。在514，程序500可自電壓監測器接收指示電壓是否應升壓回至Vboost 之一指示。例如，在514，程序500可自電壓監測器110接收指示電壓是否仍高於Vtrig (即，指示Vs ＞Vtrig )之一指示。若程序500判定電壓仍高於Vtrig (在514處為「是」)，則程序500可移動至516以將時間週期加至自電壓上升至Vboost 起歷時之週期之總時間(及/或已採取之量測次數)之一計數。例如，一計數器可以一值零開始，且可回應於516處之各次執行而增大時間週期T1之值。在一更特定實例中，針對1 ms之一週期，於五個週期之後，計數器之值可為5 ms。作為另一更特定實例，針對2 ms之一週期，在五個週期之後，計數器之值可為10 ms。或者，可儲存週期之長度，且一計數器可回應於516之各次執行而遞增一。例如，不管時間週期之長度為何，在五個週期之後，計數器之值可為五，且一新的時間週期之計算(舉例而言，如下文結合518描述)可基於所儲存之時間週期長度及計數器之值。在一些實施例中，可在進入放電狀態時(及/或在任何其他時間)重設計數，及/或可使用任何其他技術來判定自升壓狀態起已歷時之週期的總時間(及/或已採取之量測)(例如，基於在已進入放電狀態時計數器之值與在隨後進入升壓狀態時之值之間之一差)。程序500可返回至510以等待歷時另一時間週期T1。
否則，若程序500判定電壓已下降至低於Vtrig (在514處為「否」)，則程序500可移動至518，且基於在516處之遞增以追蹤在升壓狀態之間歷時之週期數目之計數器的值來計算一新的週期T2。在一些實施例中，可使用任何適合技術或技術組合來計算新的週期。例如，若計數器儲存在升壓之間歷時之總時間(即，計數器將週期之長度加至計數器之值)，則可藉由將計數器之值除以二(或任何其他適合值)而計算新的週期。在一更特定實例中，若時間週期T1係1 ms，且在升壓之間歷時四個時間週期，則新的時間週期可計算為4 ms/2 = 2 ms。在另一更特定實例中，若時間週期T1係2 ms，且在升壓之間歷時一個時間週期，則新的時間週期可計算為2 ms/2 = 1 ms。或者，若計數器儲存在升壓之間已歷時之週期數目且單獨儲存時間週期，則可藉由將計數器之值乘以時間週期之長度且除以二而計算新的週期。程序500可返回至506以使內部電壓供應線上之電壓升壓回至Vboost 。如上文結合程序300及圖3描述，可並行執行另一程序以判定微控制器是否正轉變回至一活動狀態，且此一程序之輸出可取代程序500。在一些實施例中，可每當微控制器進入非活動狀態時將初始時間週期T1設定為一預設值。或者，可將初始時間週期T1設定為微控制器上一次在非活動狀態中時在518處計算之上一值。
應注意，在升壓狀態之間歷時之時間週期之數目可基於微控制器100之特定實施方案變化，且為便於說明，僅展示圖3及圖5中展示之週期之數目。
在一些實施例中，任何適合電腦可讀媒體可用於儲存用於執行本文中描述之功能及/或程序的指令。例如，在一些實施例中，電腦可讀媒體可為暫時性的或非暫時性的。例如，非暫時性電腦可讀媒體可包含諸如以下各者之媒體：磁性媒體(諸如硬碟、軟磁碟等)、光學媒體(諸如光碟、數位視訊光碟、藍光光碟等)、半導體媒體(諸如RAM、快閃記憶體、電可程式化唯讀記憶體(EPROM)、電可擦除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)等)、在傳輸期間非短暫或不缺乏任何永久性表象之任何適合媒體，及/或任何適合有形媒體。作為另一實例，暫時性電腦可讀媒體可包含網路上信號、線上信號、導體、光纖、電路或在傳輸期間短暫且不含任何永久性表象之任何適合媒體及/或任何適合無形媒體。
應注意，如本文中使用，術語機構可涵蓋硬體、軟體、韌體或其等之任何適合組合。
應瞭解，圖3及圖5之程序之上述步驟可依不限於圖中所展示且描述之順序及序列的任何順序或序列執行(executed or performed)。再者，圖3及圖5之程序之一些上述步驟可酌情實質上同時或並行執行(executed or performed)以減少延時及處理時間。
儘管前述闡釋性實施例中已描述且繪示本發明，然應瞭解，僅藉由實例進行本發明，且可在不脫離本發明之精神及範疇之情況下對本發明之實施方案之細節進行許多改變，本發明之精神及範疇僅由下文發明申請專利範圍限制。所揭示實施例之特徵可以各種方式組合且重新配置。
100‧‧‧微控制器/微控制器單元
102‧‧‧邏輯及/或記憶體
104‧‧‧電壓調節器
106‧‧‧內部電壓供應線/內部供應線
108‧‧‧外部去耦電容器
110‧‧‧電壓監測器
112‧‧‧功率管理單元
200‧‧‧電壓
300‧‧‧程序
302‧‧‧微控制器在活動模式中操作而將內部供應電壓維持在一標稱電壓
304‧‧‧接收指示微控制器正進入非活動模式之指令
306‧‧‧使內部供應電壓上升至Vboost
308‧‧‧禁止微控制器之供應系統操作
310‧‧‧判定自電壓監測器上一次操作起是否已歷時時間週期T
312‧‧‧啟用電壓監測器
314‧‧‧自電壓監測器接收指示電壓是否應升壓回至Vboost之指示
400‧‧‧電壓
500‧‧‧程序
502‧‧‧微控制器在活動模式中操作而將內部供應電壓維持在一標稱電壓
504‧‧‧接收指示微控制器正進入非活動模式之指令
506‧‧‧使內部供應電壓上升至Vboost
508‧‧‧禁止微控制器之供應系統操作
510‧‧‧判定自電壓監測器上一次操作起是否已歷時時間週期T1
512‧‧‧啟用電壓監測器
514‧‧‧自電壓監測器接收指示電壓是否應升壓回至Vboost之指示
516‧‧‧將時間週期加至自電壓上升至Vboost起歷時之週期之總時間之一計數
518‧‧‧基於計數器之值來計算一新的週期
圖1展示根據所揭示標的物之一些實施例之經組態以管理在一非活動模式中消耗之功率的一微控制器之一實例。 圖2展示根據所揭示標的物之一些實施例之在一微控制器之不同操作模式及狀態期間，一內部供應線上之電壓之一實例。 圖3展示根據所揭示標的物之一些實施例之用於管理由在一非活動模式中之一微控制器消耗之功率的一程序之一實例。 圖4展示根據所揭示標的物之一些實施例之在一微控制器之不同操作模式及狀態期間，一內部供應線上之電壓之另一實例。 圖5展示根據所揭示標的物之一些實施例之用於使用一適應性計算之時間週期管理由在一非活動模式中之一微控制器所消耗之功率的一程序之一實例。 儘管本發明易於以各種修改及替代形式呈現，但已在圖式中展示且在本文中詳細描述本發明之特定實例實施例。然而，應瞭解，本文中對特定實例實施例之描述並不意欲將本發明限制於本文中揭示之特定形式。

Claims (19)

  1. 一種微控制器，其可在一活動模式及一睡眠模式中操作，且其包括： 一電壓供應線，其可經由一外部去耦電容器連接至接地； 一電壓調節器電路，其經耦合至該電壓供應線，且經組態以將一第一電壓及大於該第一電壓之一第二電壓之一者施加至該電壓供應線； 一電壓監測器電路，其經耦合至該電壓供應線，且經組態以： 比較該電壓供應線上之一供應電壓與大於該第一電壓之一第三電壓，以產生一第一信號；及 比較該供應電壓與小於該第一電壓之一第四電壓，以產生一第二信號； 一功率管理單元電路，其經電連接至該電壓調節器電路及該電壓監測器電路，且經組態以： 判定該微控制器是在該活動模式中還是在該睡眠模式中； 回應於該微控制器在該活動模式中之一判定，引起該電壓調節器電路將該第一電壓施加至該電壓供應線； 回應於該微控制器在該睡眠模式中之一判定： 根據該第一信號來判定該供應電壓是否小於該第三電壓； 回應於該供應電壓小於該第三電壓之一判定，引起該電壓調節器電路將該第二電壓施加至該電壓供應線；及 回應於該供應電壓不小於該第三電壓之一判定，在一第一時間禁止該電壓調節器電路之操作； 繼該第一時間之後，根據該第二信號來判定該供應電壓是否已下降至該第四電壓；及 回應於該供應電壓已下降至該第四電壓之一判定，在一第二時間引起該電壓調節器電路將該第二電壓施加至該電壓供應線；及 電路，其等經組態以將來自該微控制器之控制信號輸出至經電連接至該微控制器之一或多個裝置，該等電路經組態以在該第一時間與該第二時間之間之一時間週期內，自該電壓供應線及該去耦電容器汲取功率。
  2. 如請求項1之微控制器，其中該第二電壓及該第三電壓係近似相等。
  3. 如請求項1之微控制器，其中該等電路在該睡眠模式期間需要一最小電壓，且該第四電壓大於該最小電壓。
  4. 如請求項1之微控制器，其中該功率管理單元電路進一步經組態以： 在該第一時間，禁止該電壓監測器電路之操作；及 在該第一時間與該第二時間之間，引起該電壓監測器電路按規則時間間隔操作，其中該電壓監測器電路之操作之間之該等時間間隔對應於一預定時間週期。
  5. 如請求項4之微控制器，進一步包括一計數器，該計數器經組態以儲存對應於在該第一時間與該第二時間之間歷時之總時間之一值，其中該功率管理單元電路進一步經組態以： 基於該值來計算一第二預定時間週期，其中該第二預定時間週期不同於該預定時間週期。
  6. 一種用於管理可在一活動模式及一睡眠模式中操作之一微控制器之方法，該方法包括： 判定該微控制器是在該活動模式中還是在該睡眠模式中； 回應於該微處理器在該活動模式中之一判定，引起藉由一電壓調節器電路將一第一電壓供應至經由一外部去耦電容器連接至接地之一電壓供應線； 回應於該微控制器在該睡眠模式中之一判定，引起藉由該電壓調節器電路將大於該第一電壓之一第二電壓供應至該電壓供應線； 藉由經耦合至該電壓供應線之一電壓監測器電路來比較該電壓供應線上之一供應電壓與大於該第一電壓之一第三電壓； 基於該供應電壓與該第三電壓之該比較來判定該供應電壓是否小於該第三電壓； 回應於該供應電壓小於該第三電壓之一判定，引起將該第二電壓供應至該電壓供應線；及 回應於該供應電壓不小於該第三電壓之一判定，在一第一時間禁止該電壓調節器電路之操作； 繼該第一時間之後，藉由該電壓監測器電路來比較該電壓供應線上之該供應電壓與小於該第一電壓之一第四電壓； 基於該供應電壓與該第四電壓之該比較來判定該供應電壓是否已下降至該第四電壓；及 回應於該供應電壓已下降至該第四電壓之一判定，在一第二時間引起藉由該電壓調節器電路來將該第二電壓供應至該電壓供應線；及 在該第一時間與該第二時間之間之一時間週期期間，將功率自該電壓供應線及該去耦電容器提供至將來自該微控制器之控制信號輸出至經電連接至該微控制器之一或多個裝置的電路。
  7. 如請求項6之方法，其中該第二電壓及該第三電壓係近似相等。
  8. 如請求項6之方法，其中該等電路在該睡眠模式期間需要一最小電壓，且該第四電壓大於該最小電壓。
  9. 如請求項6之方法，進一步包括： 在該第一時間，禁止該電壓監測器電路之操作；及 在該第一時間與該第二時間之間，引起該電壓監測器電路按規則時間間隔操作，其中該電壓監測器電路之操作之間之該等時間間隔對應於一預定時間週期。
  10. 如請求項9之方法，進一步包括： 使用一計數器來產生對應於在該第一時間與該第二時間之間歷時之總時間之一值；及 基於該值來計算一第二預定時間週期，其中該第二預定時間週期不同於該預定時間週期。
  11. 一種用於控制一微控制器中之功率的功率管理單元(PMU)，其包括電路，該電路經組態以： 判定該微控制器是在一活動模式中還是在一睡眠模式中； 基於該微控制器在該活動模式中之一判定，引起將一第一電壓提供至該微控制器； 基於該微控制器在該睡眠模式中之一判定： 判定該微控制器之一供應電壓是否小於一上參考電壓； 基於該供應電壓小於該上參考電壓之一判定，引起將一第二電壓提供至該微控制器，該第二電壓大於該第一電壓； 基於該供應電壓大於或等於該上參考電壓之一判定，禁止對供應至該微控制器之功率的電壓調節操作； 在禁止電壓調節操作之後，判定該供應電壓是否已下降至一下參考電壓；及 基於該供應電壓已下降至該下參考電壓之一判定，將該第二電壓施加至該微控制器。
  12. 如請求項11之PMU，進一步包括至一外部去耦電容器之一連接。
  13. 如請求項11之PMU，進一步包括經組態以連接至一電壓調節器之電路，該電路提供該功率至該微控制器。
  14. 如請求項11之PMU，進一步包括經組態以連接至一電壓監測器之電路，該電路接收該供應電壓之狀態的指示。
  15. 如請求項11之PMU，進一步包括在禁止電壓調節之後，自來自一外部去耦電容器的功率提供功率至該微控制器之輸出電路的電路。
  16. 如請求項11之PMU，其中該第二電壓及該上參考電壓係近似相等。
  17. 如請求項11之PMU，其中該微控制器之輸出電路在該睡眠模式期間需要一最小電壓，且該下參考電壓大於該最小電壓。
  18. 如請求項11之PMU，進一步包括在禁止電壓調節之後，交替地且週期性地禁止及啟用電壓監測之電路。
  19. 如請求項18之PMU，進一步包括： 一計數器，其經組態以儲存對應於在禁止電壓調節之後歷時之總時間之一值，直至該判定該供應電壓已下降至該下參考電壓且提供該第二電壓； 電路，其經組態以基於該值來調整交替地禁止與啟用電壓監測之一週期。
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