TW588229B - Circuit-arrangement to regulate the power-consumption of an integrated circuit - Google Patents

Circuit-arrangement to regulate the power-consumption of an integrated circuit Download PDF

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Description

588229 A7 B7 五、發明說明（），;， · 本發明涉及一種調整積體電路之功率消耗所用之電路 、 配置。 . . 積體電路ώ麗源電壓供應能量，此時電流在.積體電 •路中流動。積體電路之功率消耗，電源電壓及所接納之 電流在過去之歲月中已有所改變。處理器之操作電壓例 如由5伏（V )下降至3 . 3 V。 就積體電路將來之發展而言，預期將依據I n t e Γη a t 1 ο n a 1 Technology Roadmap for S e m ι c 〇 n d li c t 〇 r $ . 19 9 9 E d i ton, Overall Roadmap Technology· Characteristics & Glossary ( S 1 A R o a d m a p )來發展: (請先閒讀背面之注意事項再填寫本頁) · I 1 I 1 n I In 一 .口Μ. I I— ί I In I— S Ι'Λ R o a d m a p ( S e m l c ο n d u c t o r Industrie As soc ! a t i on )是有關微電子將來發展之預測，就信Ut: 由各公司所形成之集團中所預見者一樣。 Η前（1 9 9 9 )和2 0 Η年之間之比較如下表所示 年代，技術 1 9 9 9 7 1 8 0 η ηι 2 0 11，50nm 邏輯電路用之最小 電源電壓vDD(v) 1.8 0.6 功率損耗（W ) 9 0 174 電源損耗（A ) 5 0 290 線- 因此〃在2 0 1 1年時，電源電壓是0 . 6 V時預期亀乾 290安培（Α)。290Α之電流被視爲很大之電流値。會有此種 問題：2 90Α之電流如何能饋入此積體電路中，因爲目前之 電線由於電子遷移（m 1 g「a t 1 ο η )使每一連結線只叼承載 1 Α (安培）。在解決此問題時，較大數目之電性.接點是有 助益的，這些接點數目是在1 0000之數量級範圍中。 其它問題是此系統雜訊之控制。例如，若積體電路由 588229 A7 __;___B7__ 五、發明說明（3 ) 其它優點是：須控制此功率元件，使此功率元件及積 .體電路之組合所消耗之功率是定値的。藉由此種規則， 則此種由積體電路及功率元件所形成之組合所消耗之功率 至少在時間上是定値的。這樣可防止電源導線上之電流尖 峰値及電流凹口（ η 〇 t c h )。 其它優點是：若此積體電路接收較少之功率，則此功率 元件可接收較多之功率。藉由此種設計，則未被積體電路 所消耗之功率可由該功率元件所接收，這樣同樣可防止電 源導線上之電流尖峰値及電流凹口。 本發明其它有利之特徵之設計方式是：在該功率元件 消耗定値之功率時’此功率元件之功率消耗會變小。因 此，由積體電路和功率元件之組合所消耗之功率在驅動 性較小時（此時該功率元件接收此功率之大部份）會下降 。這較佳是以一種時間常數來達成’此時間常數較積體 電路之操作頻率之倒數還大。此種由積體電路和功率元 件之組合所消耗之總功率因此會變小’這樣可使電池操 作之電路之操作期間延長。此外’此種功率元件之功率 消耗量不會完全下降至零’因此對此積體電路之較大消 耗量而言存在一種前置量（丨e a d v a 1 u e )，其在此積體電 路接收較多功率時立刻預備 元成。 .其它有利之特徵之設計方式是：功率元件’功率元件 控制器及/或功率元件調整器配置在積體電路中。因此 可形成一種緊密（c 〇 m p a c t )之構造，其除了積體電路外不 需其它費用。 . 本發明其它有利之賓施方式之設計是：功率兀件包含 (請先閒讀背面之注意事項再填寫本頁) L.大._______ 訂·---- 線. 588229 Λ7 ____B7_ · 一 五、發明說明（4 ) • 一可控制之電阻，一個電晶體，一個電容器及/或另一 •個積體電路。此電晶體例如可·以場效電晶體或雙載子電 晶體來構成.且可與一些電路元件丨例如，電阻，電容和線 圈）相連接。此外，使此功率元件成爲另一個.積體電^丨诗 亦是有利.的，藉由驅動此另一積體電路之一部份區域可 控制功率之消耗量。 本發明之其它外觀之設計方式是：由積體電路和功率· 元件所形成之組合之功率消耗在使積體電路轉換至靜止 狀態時會下降。這樣可防止電源導線上之切換脈衝及電 流衝擊，它們可造成電源電壓之下降。 此外，有利的是：在積體電路轉換至靜止狀態時此積 體電路之操作頻率下降。藉由此種方式，則積體電路在 轉換至靜止狀態時其功率損耗會慢慢地下降，這樣可防 止電源導線上之電流衝擊。 本發明之其它形式描述在申請專利範圍各附屬項中。 第1圖 本發明具有一種調整/控制用之功率元件之配 置° 第2圖 本發明之具有功率元件之配置，此配置具有*一 種分離之功率調整/控制器。 第3圖 本發明另一個具有功率元件之配置，此配置具 有一種分離之功率調整/控制器。 第4圖 本發明之頻率控制用之配置。 第5圖 本發明之具有功率元件之配置。 第1圖所示之積體電路1適合在電源電位2·和參, 之間至少在時間上均勻地造成功率之消耗。這是以下述 方式達成：功率元件4及積體調整器/控制器"經由_、源電 -6- (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線| 588229 A7 ___________._D7 _ ____ 五、發明說明（5 ) 位2接收一種定値之功率，且依據需要繼續傳送至積體 電路1或直接消耗此功率。 . 具有調整器/控制器之功率元件4因此可配置在積體電 路1外部作爲各別之組件，或直接以積體電路製成。 參考第2圖，其顯示本發明之另一種配置，其由參考電 位3 ’電源電位2以及功率元件5用之調整器/控制器4所 構成，其中此功率元件5由控制信號7來控制，使由積體 電路1和功率元件5所接收之功率至少在時間上是均勻地 進行著。 調整器/控制器6之作用是：由積體電路1和功率元件5 所接收之功率須大約保持定値，使經ώ電源電位2和參考 電位3所輸入之功率至少在時間上是均勻的。調整器/控 制器.6可測量此種經由電源電位2而輸入之電流且使此電 流幾乎保持定値。這是藉由控制信號7來控制此功率元件 5而達成。 第3圖是第2圖所示配置之另一種形式，其與第2圖之 不同點是：調整器/控制器6只測量此種由積體電路1所 流出之電流而不是像第2圖一樣對該積體電路和功率元件 所接收之電流進行測量。調整/控制單元6又控制此功率 元件5之功率消耗量。 第4圖是本發明另一種配置。積體電路1連接至參考電 位3和亀源電位2，另外設有頻率控制器8，其藉由頻率 控制信號9來控制此積體電路1之操作頻率。藉由此種配 置，則可使積體電路丨之操作頻率依據瞬間操作狀態來調 整。因此，在積體電路1靜止相位較長之期間此積體電路1 之操作頻率可較慢地下降’以便防止電源電位2上之電流衝· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂·---- 線丨 4- ΙΛ. P rir ·Λ m 588229 A7 B7 五、發明說明（6 ) , ， 〆 擊。 第5圖顯小本發明之配置之另一個例子。晶片j 〇連接至 參考電位3和電源電位2。在晶片1 0外部設置一種電容。 在本實施例中此晶片1 0可支配該連接至電源電位2之8個 接點以及支K該連接至參考電位3之8個接·點。在品片1 〇 41 1參考電位之8條導線是分別.由一個線圈及…個電阻 所構成之等效電路表示。同樣，電源電位用之8條導線亦 分別由一個線圈及一個電阻構成之等效零路來表不。參 考電位3之8條導線共同連接至接地節點1 1，電源電位之 8條導線共同迚接至電壓節點1 2。在接地節點1 1和電壓節 到！ 1 2之間配瞪功率元件5和電容。此外，積體電路丨連接 至接.地節點1 1。積體電路1連接至電壓調整器6，其-方 面連接至電壓節點丨2且另一方面經由控制信號7而達接至 功率元件5之控制機構。 · 在上述之全部實施例中，功率元件可以可控制之電阻 ，電晶體或積體電路來構成。若此功率元件是以積體電 路構成，則其可以下述方式構成：各電路配置可和此積 體電路之配置相同之方式來形成，這些電路配置依據積 體電路之功率損耗而被驅動或去（d e -)驅動。一種環形振 盪器在此處是適當的，其可依據積體電路1之功率消耗而 使振盪頻率變大或變小。此處亦可驅動一種並聯之環形 -(-frr λ 白 □□ fe篮益。 \ 符號之說明 1.....積體電路 · 衣· 訂·--------線- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

  1. 588229 芦年和/>日修正/更正/補充 六、申請專利範圍 第8 9 1 2 7 0 6 7號「調整積體電路之功率損耗所用之電路配 置」專利案 （9 3年4月修正） 六申請專利範圍： 1. 一種調整積體電路（1 )之功率損耗所用之電路配置， 此積體電路具有電性接觸區以便連接電源電壓，其 特徵爲：設有一種可以其功率損耗來控制之功率元 件（4 )，其功率損耗可依據此積體電路之功率損耗來 控制；須控制此功率元件（4 )，使由積體電路（1 )和 功率元件（4 )所形成之組合之功率損耗是定値的。 2·如申請專利範圍第1項之電路配置，其中此功率元 件（4 )使電能被轉換成熱能。 3.如申請專利範圍第1或2項之電路配置，其中若此 積體電路（1 )接收較少之功率時，則功率元件（4 )接 收較大之功率。 4·如申請專利範圍第1或2項之電路配置，其中在功 率元件（4 )接收定値之功率時此功率元件（4 )之功率 損耗變小。 5. 如申請專利範圍第1或2項之電路配置，其中該功 率元件（4 )，功率元件控制器及/或功率元件調整器 是以積體電路製成。 6. 如申請專利範圍第1或2項之電路配置，其中該功 率元件（4 )包含一個可控制之電阻，一個電晶體，〜 個電容器及/或另一個積體電路。 588229 六、申請專利範圍 7.如申請專利範圍第1項之電路配置，其中由積體電 路（1 )和功率元件（4 )所形成之組合之功率損耗在積 體電路（1 )轉換至靜止狀態時下降。 8·如申請.專利範圍第1或7項之電路配置，其中此積 體電路之操作頻率在此積體電路（1 )轉換至靜止狀熊 時下降。
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