TWI462019B

TWI462019B - 具有多功能參數設定的積體電路及其多功能參數設定方法

Info

Publication number: TWI462019B
Application number: TW101142250A
Authority: TW
Inventors: Wei Jhih Wen; Ting Hung Wang; Sheng Hsuan Wang; wei ling Chen
Original assignee: Upi Semiconductor Corp
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2014-11-21
Also published as: US8816746B2; CN103809640B; CN103809640A; US20140132324A1; TW201419160A

Description

具有多功能參數設定的積體電路及其多功能參數設定方法

本發明是有關於一種電源管理積體電路，尤指一種具有多功能參數設定的積體電路及其多功能參數設定方法。

在一般的電腦系統，中央處理器(CPU)所產生之電壓識別碼(voltage identification definition，VID)會隨其工作模態而改變，以動態地調整其工作電壓(或核心電壓)來節省功率消耗。當電腦系統無需大量運算上的功率消耗時，中央處理器會根據其工作模態而產生電壓識別碼至電壓調節器(voltage regulator)。接著，電壓調節器依據電壓識別碼來降低中央處理器的工作電壓。

習知用於電壓調節的積體電路(integrated circuit，IC)，通常有額外的功能。例如衰減功能(droop function)，用以感測是否有衰減電流。若IC搭配額外的功能進行電壓調整時，通常還需要其他的接腳，並且還需要搭配額外相當多的設定元件才能調整CPU的工作電壓。但是，這會造成整體的IC面積變大，且增加製造成本。

由此可見，隨著電子技術的進步，IC的功能也越來越多。由於IC的接腳數量有限，因此一些IC無法藉由有限接腳來增加其他的功能設定。

有鑑於此，本發明提出一種具有多功能參數設定的積體電路及其多功能參數設定方法，藉以解決先前技術所述及的問題。

本發明提出一種具有多功能參數設定的積體電路。積體電路耦接外部設定單元。積體電路包括多功能接腳、第一功能調整電路、第二功能調整電路以及開關單元。多功能接腳耦接外部設定單元。開關單元耦接多功能接腳、第一功能調整電路及第二功能調整電路。第一功能調整電路透過開關單元之一操作來感測外部設定單元之可程式化參考電壓，第二功能調整電路透過開關單元之另一操作來感測外部設定單元之可程式化參考電流。

在本發明的一示範性實施例中，開關單元包括第一開關以及第二開關。第一開關的第一端耦接多功能接腳，其第二端耦接第一功能調整電路，其控制端受控於第一控制訊號。第二開關的第一端耦接多功能接腳，其第二端耦接第二功能調整電路，其控制端受控於第二控制訊號。其中，第一開關與第二開關不在同一時間期間導通。

在本發明的一示範性實施例中，外部設定單元包括電阻網路，電阻網路接收參考電壓並且提供可程式化參考電壓至多功能接腳。

在本發明的一示範性實施例中，外部設定單元更包括外部設定線路，其連接開關單元之控制端。

在本發明的一示範性實施例中，積體電路更包括邏輯電路，用以產生第一控制訊號與第二控制訊號。

在本發明的一示範性實施例中，參數設定電路更包括外部設定接腳，而外部設定接腳耦接第一開關與第二開關的控制端。外部設定接腳接收外部控制訊號，而外部控制訊號包括第一控制訊號與第二控制訊號。

在本發明的一示範性實施例中，第一功能調整電路包括電流源、電壓感測電路以及第一功能設定電路。電壓感測電路耦接於電流源與開關單元之間，電壓感測電路用於感測可程式化參考電壓以產生第一參數訊號。第一功能設定電路用以接收第一參數訊號且反應於第一參數訊號來執行第一功能設定。

在本發明的一示範性實施例中，第二功能調整電路包括第一電阻、電流感測電路以及第二功能設定電路。第一電阻的第一端耦接開關單元。電流感測電路耦接第一電阻的第二端，且用於感測第一電阻上的可程式化參考電流以產生第二參數訊號。第二功能設定電路用以接收第二參數訊號且反應於第二參數訊號來執行第二功能設定。

在本發明的一示範性實施例中，第二功能調整電路更包括第一電流鏡、N型金氧半場效電晶體、第一比較器、第二電流鏡、P型金氧半場效電晶體以及第二比較器。第一電流鏡的第一端耦接第一工作電壓。N型金氧半場效電晶體的汲極耦接第一電流鏡的第二端，其源極耦接第一電阻的第二端。第一比較器的第一輸入端接收第一門檻電壓，其第二輸入端耦接N型金氧半場效電晶體的源極與第一電阻的第二端，其輸出端耦接N型金氧半場效電晶體的閘極。第二電流鏡的第二端耦接第二工作電壓。P型金氧半場效電晶體的汲極耦接第二電流鏡的第一端，其源極耦接第一電阻的第二端。第二比較器的第一輸入端接收第二門檻電壓，其第二輸入端耦接P型金氧半場效電晶體的源極與第一電阻的第二端，其輸出端耦接P型金氧半場效電晶體的閘極。

在本發明的一示範性實施例中，第二功能調整電路透過電壓緩衝器耦接開關單元。

在本發明的一示範性實施例中，第二功能調整電路包括第一電阻、電流感測電路以及第二功能設定電路。第一電阻的第一端耦接電壓緩衝器的輸出端。電流感測電路耦接第一電阻的第二端，且用於感測第一電阻上的可程式化參考電流以產生第二參數訊號。第二功能設定電路用以接收第二參數訊號且反應於第二參數訊號來執行第二功能設定。

本發明再提出一種多功能參數設定方法，其包括以下步驟：提供積體電路，而積體電路包括多功能接腳以及開關單元，其中多功能接腳耦接外部設定單元；透過開關單元之一操作來感測外部設定單元之可程式化參考電壓，並根據可程式化參考電壓執行第一功能設定；以及透過開關單元之另一操作來感測外部設定單元之可程式化參考電流，並根據可程式化參考電流執行第二功能設定。

基於上述，本發明的積體電路以及多功能參數設定方法可以在同一個多功能接腳實現多種功能設定，並且有效地避免積體電路面積變大的問題。另一方面，相較於傳統方式，本發明的積體電路所使用的電路面積會比較小，因此還可以降低製造成本。

現將詳細參考本發明之實施例，並在附圖中說明所述實施例之實例。另外，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件代表相同或類似部分。

圖1是依照本發明一實施例之多功能參數設定的積體電路(integrated circuit，IC)的示意圖。請參閱圖1。積體電路10包括多功能接腳OCS/CB、第一功能調整電路110、第二功能調整電路120以及開關單元130。

多功能接腳OCS/CB耦接外部設定單元20。開關單元130耦接多功能接腳OCS/CB、第一功能調整電路110及第二功能調整電路120。第一功能調整電路110透過開關單元130之一操作來感測外部設定單元20之可程式化參考電壓Vr，第二功能調整電路120透過開關單元130之另一操作來感測外部設定單元20之可程式化參考電流Ir。

於本示範性實施例中，開關單元130包括第一開關S1與第二開關S2。第一開關S1的第一端耦接多功能接腳OCS/CB。第一開關S1的第二端耦接第一功能調整電路110。第一開關S1的控制端受控於第一控制訊號CS1。第二開關S2的第一端耦接多功能接腳OCS/CB。第二開關S2的第二端耦接第二功能調整電路120。第二開關S2的控制端受控於第二控制訊號CS2。上述第一開關S1與第二開關S2不在同一時間期間導通。

積體電路10的外部存在外部設定單元20。外部設定單元20包括電阻網路210，其耦接參考電壓VREF與VSS。電阻網路210具有節點Nb，藉以提供可程式化參考電壓Vr至多功能接腳OCS/CB。在本實施例中，雖然電阻網路210為電阻R1串聯電阻R2，但電阻網路210也可串聯或並聯電容等元件，以形成一阻抗值，本實施例的電阻網路210不侷限於上述態樣而可以做其他的變化。

圖2和圖3為圖1的第一開關S1與第二開關S2的操作時序圖，其中T1至T7分別表示不同的時間。在同一時間期間，第一開關S1與第二開關S2沒有同時導通，因此可以使第一功能調整電路110與第二功能調整電路120的其中一者來執行功能設定。此外，在同一時間期間，第一開關S1與第二開關S2可以都不導通。換句話說，不同時間期間只允許第一功能調整電路110或是第二功能調整電路120在運作。

舉例而言，在時間期間T1~T2，只有第二開關S2導通，積體電路10執行電流平衡(current balance，CB)功能設定；在時間期間T4~T5，第一開關S1與第二開關S2同時不導通，積體電路10不執行功能設定；在時間期間T5~T6，只有第一開關S1導通，積體電路10執行過電流(over current setting，OCS)功能設定。根據上述的說明，本領域的技術人員對於其他時間的功能設定可以由圖示加以類推而得知，故而在此不再贅述。

接下來對於圖1所示的第一功能調整電路110與第二功能調整電路120的細部電路進行如下說明。請再參閱圖 1。積體電路10可以具有兩種調整機制。

第一功能調整電路110(例如，電壓調整機制)包括電流源Iocs、電壓感測電路112以及第一功能設定電路114。電壓感測電路112耦接於電流源Iocs與第一開關S1之間。電壓感測電路112用於感測可程式化參考電壓Vr以產生第一參數訊號S_PARA1。第一功能設定電路114接收第一參數訊號S_PARA1且反應於第一參數訊號S_PARA1來執行第一功能設定。

第二功能調整電路120(例如，電流調整機制)包括電阻R、電流感測電路122以及第二功能設定電路124。電阻R的第一端耦接第二開關S2。電流感測電路122耦接電阻R的第二端，且用於感測電阻R上的可程式化參考電流Ir以產生第二參數訊號S_PARA2。第二功能設定電路124接收第二參數訊號S_PARA2且反應於第二參數訊號S_PARA2來執行第二功能設定。

值得一提的是，在不同時間期間，第一參數訊號S_PARA1與第二參數訊號S_PARA2可分別被傳送至第一功能設定電路114與第二功能設定電路124。第一/第二功能設定電路的形式可以是用來作為類比/數位轉換器、電流平衡、輸出電壓偏移或衰減功能。故，積體電路10可以在同一個多功能接腳OCS/CB實現多種功能設定。

此外，積體電路10還可包括邏輯電路140。邏輯電路140用以產生第一控制訊號CS1與第二控制訊號CS2，藉以分別控制第一開關S1與第二開關S2的導通情形。本發明對於邏輯電路140的細部構造不加以限制。第二功能調整電路120還可包括電壓緩衝器126，因此電阻R可透過電壓緩衝器126耦接至第二開關S2。配置電壓緩衝器126的好處是，可以避免可程式化參考電流Ir所引起的負載效應而影響到可程式化參考電壓Vr。另外在設計上也較為簡單。

圖4是依照本發明另一實施例之多功能參數設定的積體電路的示意圖。請參閱圖4。圖4是基於圖1的架構所衍生的另一實施例。圖4與圖1的不同之處在於第二功能調整電路120A。此第二功能調整電路120A還包括第一電流鏡132、N型金氧半場效電晶體Q1、第一比較器136、第二電流鏡134、P型金氧半場效電晶體Q2以及第二比較器138。

第一電流鏡132的第一端耦接第一工作電壓VCC。N型金氧半場效電晶體Q1的汲極耦接第一電流鏡132的第二端，其源極耦接電阻R的第二端。第一比較器136的非反相輸入端(第一輸入端)接收第一門檻電壓VS1，其反相輸入端(第二輸入端)耦接N型金氧半場效電晶體的源極與電阻R的第二端，其輸出端耦接N型金氧半場效電晶體Q1的閘極。

第二電流鏡134的第二端耦接第二工作電壓GND。P型金氧半場效電晶體Q2的汲極耦接第二電流鏡134的第一端，其源極耦接電阻R的第二端。第二比較器138的非反相輸入端(第一輸入端)接收第二門檻電壓VS2，其反相輸入端(第二輸入端)耦接P型金氧半場效電晶體Q2的源極與電阻R的第二端，其輸出端耦接P型金氧半場效電晶體Q2的閘極。

假設第二參考電壓VSS與第二工作電壓GND為接地電壓。當第一開關S1導通而第二開關S2不導通時，位在多功能接腳OCS/CB上的可程式化參考電壓Vr可以根據重疊原理而表示成如下的式1。

由式1可知，可藉由調整電阻網路210的電阻R1或R2的數值來決定第一功能設定電路114的功能設定。

電壓緩衝器126可以阻隔可程式化參考電流Ir從多功能接腳OCS/CB汲取電流。當第一開關S1不導通而第二開關S2導通時，位在多功能接腳OCS/CB上的可程式化參考電壓Vr可以表示成如下的式2。

假如V_{OCS/CB(S2_ON)} <VS1，S_PARA2=I1；假如V_{OCS/CB(S2_ON)} >VS2，S_PARA2=I2；假如VS1<V_{OCS/CB(S2_ON)} <VS2，S_PARA2=0 (式2)。

假如電壓緩衝器126不存在。當第一開關S1不導通而第二開關S2導通時，位在多功能接腳OCS/CB上的可程式化參考電壓Vr可以被修改而表示成如下的式3。

Vr=V_{OCS/CB(S2_ON)} 假如V_{OCS/CB(S2_ON)} <VS1，S_PARA2=I1；假如V_{OCS/CB(S2_ON)} >VS2，S_PARA2=I2；假如VS1<V_{OCS/CB(S2_ON)} <VS2，S_PARA2=0 (式3)。

由圖4、式2、式3的內容可知，可藉由調整電阻網路210的電阻R1或R2的數值來決定可程式化參考電壓Vr。關於第二功能設定電路124的功能設定，與可程式化參考電流Ir、可程式化參考電壓Vr、第一門檻電壓VS1和第二門檻電壓VS2有關。

圖5是依照本發明另一實施例之多功能參數設定的積體電路的示意圖。請參閱圖5。圖5是基於圖1的架構所衍生的另一實施例。圖5與圖1的不同之處在於，圖5的積體電路10A還包括外部設定接腳SPin，但未包括如圖1的邏輯電路140。外部設定接腳SPin耦至接第一開關S1與第二開關S2的控制端。外部設定接腳SPin可接收外部控制訊號，而外部控制訊號包括第一控制訊號CS1與第二控制訊號CS2。

外部設定單元20A可包括電阻網路210以及外部設定線路220。外部設定線路220連接開關單元130之控制端。使用者可由外部設定線路220來決定第一開關S1與第二開關S2的導通情形。其中在同一時間期間，第一開關S1與第二開關S2不同時導通，但可以同時不導通。因此，在不同時間期間，使用者可致能第一功能調整電路110與第二功能調整電路120的其中一者來執行功能設定。

基於上述實施例所揭示的內容，可以彙整出一種通用的多功能參數設定方法。更清楚來說，圖6繪示為本發明一實施例之多功能參數設定方法的流程圖。請合併參閱圖1和圖6，本實施例之多功能參數設定方法可以包括以下步驟。

如步驟S601所示，提供積體電路10，而積體電路10包括多功能接腳OCS/CB以及開關單元130，其中多功能接腳OCS/CB耦接外部設定單元20。

接著如步驟S603所示，透過開關單元130之一操作來感測外部設定單元20之可程式化參考電壓Vr，並根據可程式化參考電壓Vr執行第一功能設定。

然後如步驟S605所示，透過開關單元130之另一操作來感測外部設定單元20之可程式化參考電流Ir，並根據可程式化參考電流Ir執行第二功能設定。

綜上所述，本發明實施例的積體電路10以及多功能參數設定方法可以在同一個多功能接腳OCS/CB實現多種功能設定，並且有效地避免積體電路面積變大的問題。另一方面，相較於傳統方式，積體電路10所使用的電路面積會比較小，因此還可以降低製造成本。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10、10A‧‧‧積體電路

20‧‧‧外部設定單元

110‧‧‧第一功能調整電路

112‧‧‧電壓感測電路

114‧‧‧第一功能設定電路

120、120A‧‧‧第二功能調整電路

122‧‧‧電流感測電路

124‧‧‧第二功能設定電路

126‧‧‧電壓緩衝器

130‧‧‧開關單元

132‧‧‧第一電流鏡

134‧‧‧第二電流鏡

136‧‧‧第一比較器

138‧‧‧第二比較器

140‧‧‧邏輯電路

210‧‧‧電阻網路

220‧‧‧外部設定線路

CS1‧‧‧第一控制訊號

CS2‧‧‧第二控制訊號

GND‧‧‧第二工作電壓

Iocs‧‧‧電流源

Ir‧‧‧可程式化參考阻電流

I1、I2‧‧‧電流

Nb‧‧‧節點

OCS/CB‧‧‧多功能接腳

Q1‧‧‧N型金氧半場效電晶體

Q2‧‧‧P型金氧半場效電晶體

R、R1、R2‧‧‧電阻

S_PARA1‧‧‧第一參數訊號

S_PARA2‧‧‧第二參數訊號

SPin‧‧‧外部設定接腳

S1‧‧‧第一開關

S2‧‧‧第二開關

S601~S605‧‧‧本發明一實施例之多功能參數設定方法的各步驟

T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7‧‧‧時間

Vr‧‧‧可程式化參考電壓

VCC‧‧‧第一工作電壓

VREF‧‧‧第一參考電壓

VSS‧‧‧第二參考電壓

VS1‧‧‧第一門檻電壓

VS2‧‧‧第二門檻電壓

下面的所附圖式是本發明的說明書的一部分，繪示了本發明的示例實施例，所附圖式與說明書的描述一起說明本發明的原理。

圖1是依照本發明一實施例之多功能參數設定的積體電路的示意圖。

圖2和圖3為圖1的第一開關與第二開關的操作時序圖。

圖4是依照本發明另一實施例之多功能參數設定的積體電路的示意圖。

圖5是依照本發明另一實施例之多功能參數設定的積體電路的示意圖。

圖6繪示為本發明一實施例之參數設定方法的流程圖。

Claims

一種具有多功能參數設定的積體電路，耦接一外部設定單元，該積體電路包括：一多功能接腳，耦接該外部設定單元；一第一功能調整電路；一第二功能調整電路；以及一開關單元，耦接該多功能接腳、該第一功能調整電路及該第二功能調整電路，其中該第一功能調整電路透過該開關單元之一操作來感測該外部設定單元之一可程式化參考電壓，該第二功能調整電路透過該開關單元之另一操作來感測該外部設定單元之一可程式化參考電流。
如申請專利範圍第1項所述之積體電路，其中該開關單元包括：一第一開關，其第一端耦接該多功能接腳，其第二端耦接該第一功能調整電路，其控制端受控於一第一控制訊號；以及一第二開關，其第一端耦接該多功能接腳，其第二端耦接該第二功能調整電路，其控制端受控於一第二控制訊號，其中第一開關與第二開關不在同一時間期間導通。
如申請專利範圍第1項所述之積體電路，其中該外部設定單元包括一電阻網路，該電阻網路接收一參考電壓並且提供該可程式化參考電壓至該多功能接腳。
如申請專利範圍第1項所述之積體電路，其中該外部設定單元更包括一外部設定線路，其連接該開關單元之控制端。
如申請專利範圍第2項所述之積體電路，更包括：一邏輯電路，用以產生該第一控制訊號與該第二控制訊號。
如申請專利範圍第2項所述之積體電路，其中該參數設定電路更包括一外部設定接腳，該外部設定接腳耦接該第一開關與該第二開關的受控端，該外部設定接腳接收一外部控制訊號，而該外部控制訊號包括該第一控制訊號與該第二控制訊號。
如申請專利範圍第1項所述之積體電路，其中該第一功能調整電路包括：一電流源；一電壓感測電路，耦接於該電流源與該開關單元之間，該電壓感測電路用於感測該可程式化參考電壓以產生一第一參數訊號；以及一第一功能設定電路，用以接收該第一參數訊號且反應於該第一參數訊號來執行一第一功能設定。
如申請專利範圍第1項所述之積體電路，其中該第二功能調整電路包括：一第一電阻，其第一端耦接該開關單元；一電流感測電路，耦接該第一電阻的第二端，且用於感測該第一電阻上的該可程式化參考電流以產生一第二參數訊號；以及一第二功能設定電路，用以接收該第二參數訊號且反應於該第二參數訊號來執行一第二功能設定。
如申請專利範圍第8項所述之積體電路，其中該第二功能調整電路更包括：一第一電流鏡，其第一端耦接一第一工作電壓；一N型金氧半場效電晶體，其汲極耦接該第一電流鏡的第二端，其源極耦接該第一電阻的第二端；一第一比較器，其第一輸入端接收一第一門檻電壓，其第二輸入端耦接該N型金氧半場效電晶體的源極與該第一電阻的第二端，其輸出端耦接該N型金氧半場效電晶體的閘極；一第二電流鏡，其第二端耦接一第二工作電壓；一P型金氧半場效電晶體，其汲極耦接該第二電流鏡的第一端，其源極耦接該第一電阻的第二端；以及一第二比較器，其第一輸入端接收一第二門檻電壓，其第二輸入端耦接該P型金氧半場效電晶體的源極與該第一電阻的第二端，其輸出端耦接該P型金氧半場效電晶體的閘極。
如申請專利範圍第1項所述之積體電路，其中該第二功能調整電路透過一電壓緩衝器耦接該開關單元。
如申請專利範圍第10項所述之積體電路，其中該第二功能調整電路包括：一第一電阻，其第一端耦接該電壓緩衝器的輸出端；一電流感測電路，耦接該第一電阻的第二端，且用於感測該第一電阻上的該可程式化參考電流以產生一第二參數訊號；以及一第二功能設定電路，用以接收該第二參數訊號且反應於該第二參數訊號來執行一第二功能設定。
一種多功能參數設定方法，包括：提供一積體電路，該積體電路包括一多功能接腳以及一開關單元，其中該多功能接腳耦接一外部設定單元；透過該開關單元之一操作來感測該外部設定單元之一可程式化參考電壓，並根據該可程式化參考電壓執行一第一功能設定；以及透過該開關單元之另一操作來感測該外部設定單元之一可程式化參考電流，並根據該可程式化參考電流執行一第二功能設定。