TWI507864B - 於Ｓ０ｉｘ狀態期間透過系統電壓調節器輸出調整來降低系統閒置功率之方法 - Google Patents

於Ｓ０ｉｘ狀態期間透過系統電壓調節器輸出調整來降低系統閒置功率之方法 Download PDF

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Description

於S0ix狀態期間透過系統電壓調節器輸出調整來降低系統閒置功率之方法 發明領域
此處所述一或多個實施例係有關於功率管理。
 發明背景
功率管理持續成為系統設計者之目標。最小化耗電量之一辦法係涉及改變系統之操作態。但即便執行此種狀態改變時，系統中的電壓調節器(VR)係維持在恆定輸出電壓。結果，即便系統電路活性非為恆定，例如不作動時，系統的功率負載仍保持恆定。
 發明概要
依據本發明之一實施例，係特地提出一種電子裝置其係包含一功率控制電路來產生一功率模式信號，及多個電壓調節器來接收該功率模式信號，其中該等電壓調節器中之一或多者係用來回應於該功率模式信號而降低一輸出電壓，及其中該一或多個電壓調節器之降低輸出電壓係供電給欲在該電子裝置執行之一不同電路或功能。
圖式簡單說明
第1圖為略圖顯示接受功率控制之一裝置實例。
第2圖為略圖顯示功率管理電路之一個實施例。
第3圖為略圖顯示依據一或多個實施例之功率控制。
第4圖為略圖顯示含括於一種功率控制方法之一個實施例之操作。
第5圖為略圖顯示含括於一種功率控制方法之另一個實施例之操作。
第6圖為略圖顯示依據此處所述一或多個實施例可達成之節電實例。
 較佳實施例之詳細說明
第1圖顯示依據本發明之一或多個實施例，接受功率管理之一電子裝置實例。該電子裝置可為多個電池供電裝置中之任一者，諸如但非限於行動電話、個人數位助理器、媒體播放器、或膝上型或筆記型電腦。另外，該裝置可為通常用在固定位置所在之交流電(AC)供電裝置，諸如桌上型電腦、電視、DVD或其它型媒體播放器、環繞音響或其它媒體接收器，僅舉出數個實例。
如圖所示，該電子裝置可包括處理器1、晶片組2、繪圖介面3、無線通訊單元4、顯示裝置5、記憶體6、及多個功能電路包括USB介面7、媒體播放器8、揚聲器及麥克風電路9、及快閃記憶卡10。於其它實施例中，可含括不同的電路及功能之組合或配置。
特別於其中該電子裝置為電池供電之情況下，可採用管理方案來在藉電池供電時，用於節電及延長裝置操作壽命之目的。一型功率管理方案涉及例如依據裝置之工作負荷或活動量而設定裝置於各種功率模式。不同功率模式或功率態之實例列舉如下：
●　系統功率態S0啟動態：系統係完全操作，完全供電及完全保有脈絡。
●　系統功率態S1待命態：系統耗用比S0態更少電力。全部硬體及處理器脈絡仍然保持。
●　系統功率態S2待命態：系統耗用比S1態更少電力。處理器喪失電力，及處理器脈絡及快取記憶體內容遺失。
●　系統功率態S3待命態：系統耗用比S2態更少電力。處理器及硬體脈絡、快取記憶體內容、及晶片組脈絡遺失。保留系統記憶體。
●　系統功率態S4休眠態：比較全部其它待命態，系統耗用最小電力。系統幾乎係處在關閉態，但省電模式期外。脈絡資料係被寫入硬碟機(硬碟)而未保留脈絡。
●　系統功率態S5關機態：系統係在關機狀態而系統未保有任何脈絡。注意：在功率態S4，系統可從儲存在該碟片上的脈絡資料重新啟動；但在S5，系統要求一
此等態例如可在該電子裝置為筆記型電腦時實現，但此處所述實施例絕非限於此種實例。此外，S1至S5中之任一或多者可視為閒置態，及在某些情況下，可在S0態找到閒置態。
第2圖顯示如前述針對在一電子裝置控制功率之功率管理電路之一個實施例。該功率管理電路包括一功率控制電路21，其產生一功率模式信號。該功率管理電路可為第1圖所示處理器或晶片組，或不同電路諸如但非限於特定專用功率管理電路。
功率模式信號可從該功率控制電路之一特化接腳(例如功率模式接腳)22輸出。另外，功率模式信號可從該功率控制電路既有的接腳產生或以其它方式而導出。舉例言之，當功率控制電路為該裝置之晶片組時，既有晶片組接腳可用來產生功率模式信號。
依據一個實施例，功率控制信號係輸出給多個電壓調節器251 、252 、253 、254 、及255 。各個電壓調節器包括一功率模式接腳，其係接收該功率模式信號。回應於在此一接腳上的預定邏輯值，各個電壓調節器降低其輸出電壓達預定量，或降至預定範圍內。依據一個實施例，接收該功率模式信號之電壓調節器數目係比用在該電子裝置的全部電壓調節器數目少。據此，欲產生降低輸出電壓之電壓調節器可相對於未耦接來接收該功率模式信號之其它電壓調節器而選擇性地且獨立無關地控制。
依據一個實施例，多個或甚至全部電壓調節器將其輸出電壓降至同一值或降至相同預定範圍內。該預定範圍可相對於各個電壓調節器之名目輸出電壓而設定，低於最大電壓之某個百分比可支援與功率模式信號相對應之降低功率態、該裝置之最大操作電壓、或其它電壓。
此等具有其輸出電壓降低之電壓調節器不僅可包括控制主處理器或中央處理單元者，同時也包括控制其它電路者，包括但非限於繪圖電路及/或例如第1圖所示中央處理單元除外之任何其它電路。
舉例言之，於一項應用中，針對裝置中之多個電路各自設置功率平台，及調整用來供電給各個平台之電壓調節器之輸出電壓。所做調整可針對在例如收歛平台功率管理(CPPM)架構內此等平台的閒置週期。
於另一實施例中，電壓調節器可回應於接收到功率模式信號而輸出不同電壓值或在不同預定降低範圍內之電壓。此等不同數值或範圍例如可基於欲使用在對應該功率模式信號之功率態的電壓調節器輸出信號執行之功能或操作而設定。如第2圖所示，各個電壓調節器之輸出電壓可耦接一不同電路，或用來在該電子裝置內部執行不同功能。
第3圖顯示依據此處所述之一或多個實施例中，可實現之節電之實例。如圖所示，當全部或部分電子裝置係在第一功率態(例如作動態)操作時，電壓調節器輸出一相對高電壓給其個別電路或供電其個別功能。但當接收到功率模式信號時，電壓調節器輸出對應第二功率態之低於該第一輸出電壓之一第二輸出電壓。
第二功率態可與閒置態相應，及第二輸出電壓可顯著低於該第一輸出電壓。依據一個實施例，第二輸出電壓可比名目電壓低5%至10%，其可位在一相應的電壓調節器及/或欲藉該電壓調節器之輸出供電之電路或功能之下限公差電壓範圍。
當接收到指示此種狀態之另一功率模式信號時，電壓調節器之輸出信號可返回與該第一功率態相應的第一輸出電壓。
第4圖顯示含括在用以管理電子裝置之功率之方法的操作。該方法可在如第1及2圖所示之電子裝置或任何其它電子裝置無論為可攜式或固定式、電池供電式或AC供電式執行。
於初步操作，裝置之作業系統發出一信號，致使該裝置進入預定功率態(方塊410)。比較耗用最大量電力之功率態，預定功率態可為使得裝置或裝置之任何部分耗用較少電力之任何功率態。
舉例言之，於觀察得功率態S0-S5之一電子裝置(如前文討論)，S0態係對應啟動態，而S1至S5態係對應較低功率態。如此，依據本實施例，方塊410之預定功率態可為S1至S5功率態中之任一者。於其它裝置，可使用不同功率態，及因此可實施方塊410來以類似方式設定裝置至較低功率態。
預定(較低)功率態通常可稱作為CPPM架構之閒置功率態或SOix態。標示為SOix態中，「i」可為閒置週期期間之占位符，「x」之較大值表示較長的持續時間。又，在CPPM架構中，窗係在多個功率態包括S0態中之一或多者期間形成。此種功率管理辦法包括形成閒置週期及降低電壓調節器之輸出電壓可施加至任一型進階版平台功率管理技術或架構。
於第二操作中，回應於裝置進入預定功率態，功率模式信號發送給一或多個電壓調節器。功率模式信號可從功率控制電路產生。依據一項應用，功率控制電路為第1圖所示晶片組或處理器，功率模式信號可從晶片組或處理器之一功率模式接腳輸出。該功率模式接腳可為用以控制電壓調節器的特化接腳，或該功率模式信號可從晶片組或處理器之既有接腳產生。於其它實施例中，功率模式信號可從裝置之另一電路或晶片包括但非限於功率管理系統晶片產生。
為了增加節電，功率模式信號可發送至儘可能多個電壓調節器同時仍然維持在該態執行所要求之主要功能。如此可能導致裝置之不同電路區段(或多謂之功率島)的功率態降低。舉例言之，當電子裝置之功率模式係從作動態改成閒置態時，功率模式信號可發送給分別供電電子裝置之不同電路或功能的電壓調節器。不同電路例如包括顯示裝置、輸入裝置、揚聲器及麥克風電路、及USB電路及其它電路。但於接收到輸入呼叫(裝置係在或包括行動電話電路之情況下)時，至少供電給無線通訊電路之接收器的電壓調節器可維持較高功率態。
於第三操作，接收功率模式信號之各個電壓調節器減低其輸出電壓至預定電壓帶以內(方塊430)。預定電壓帶可對應於作動功率電壓範圍更低的電壓範圍。依據一個實施例，若預定功率態係對應閒置態，則預定電壓帶係設定為裝置之操作公差帶的低端，例如在名目電壓之-5%至-10%間。
舉例言之，系統或平台電壓調節器之公差帶可為±5%至±10%，取決於系統設計及/或在該特定功率域內部執行之裝置公差。以公差帶表示，各個電壓調節器之名目點可考慮為針對某些應用的目標電壓，例如5.0V或3.3V。電壓調節器可具有環繞該輸出電壓之公差帶，及電壓可基於動態 負荷需求而環繞該名目點移動。
相反地，於未實現動態負荷需求之系統中，各個電壓調節器可調節至名目點。但證實為浪費。
依據此處所述一或多個實施例，電壓調節器藉由降低其輸出電壓至其個別公差帶之低端來服務平台功率需求。如此可在連結至電壓調節器的全部裝置節電，因靜態電流要求維持恆定，但電壓降低。結果功率(功率=電壓*電流)可線性降低。
各電壓調節器之輸出電壓降低可以多種方式進行。舉例言之，若電壓調節器包括具有電壓經控制的振盪器(VCO)電路之鎖相迴路(PLL)電路，輸入PLL之相角/電壓比較器電路之輸入參考電壓可改成較低值或不同值。如此將道成VCO之輸出電壓降低比例量。藉由以此方式選擇性地控制各電壓調節器之輸出電壓，電子裝置耗用之電力總量可顯著降低。
於第四操作，電壓調節器之降低輸出電壓係維持直至接收另一功率模式信號為止(方塊440)。第二功率模式信號可將裝置之功率模式改回作動態或改成另一低功率態，取決於要求裝置執行的功能。
第5圖顯示用於電子裝置之功率管理之另一實施例所含括之操作。類似第4圖之實施例，初步操作包括使裝置進入預定功率態，例如較低率率態(方塊510)。於第二操作，產生一功率模式信號及發送至第一及第二電壓調節器(方塊520)。但不似前一實施例，第一及第二電壓調節器將其輸出電壓設定於不同降低電壓範圍例如匹配針對藉該等電壓調節器所控制之電路的不同工作負荷或處理需求(方塊530)。
舉例言之，當預定功率態對應閒置態時，第一電壓調節器之輸出電壓可在第一範圍，其係高於第二電壓調節器之輸出電壓設定的第二範圍。二範圍可低於支援裝置在啟動(例如S0)電壓態操作之電壓範圍。但因第一電壓調節器係用來供電給電池充電電路，其目前係接收來自AC電源之電力，第一電壓調節器之輸出電壓係設定為比用來支援顯示器操作的第二電壓調節器之輸出電壓更高之範圍(其並不要求在閒置功率態的電池充電期間使用)。
此外或另外，由第一電壓調節器供電電路可基於在第一預定範圍的輸出電壓操作，及由第二電壓調節器供電電路可基於在第二預定範圍的輸出電壓操作。第一及第二預定電壓範圍可與該等電路之不同功率態相對應。
第一及第二電壓調節器之輸出電壓可維持直至接收另一功率模式信號(方塊540)，藉此允許儘管第一及第二電壓調節器具有不同的降低電壓範圍，即可實現顯著節電。
第6圖顯示當VR調節執行及未執行時，針對行動電路之行動平台在閒置態耗用電量間之比較。如虛線所示，在一個應用實例中預期可達成之節電量(ΔP)於閒置態係在12-15%之範圍。如此，當電壓調節器降至-9%功率降低操作點時，換算成在11.5瓦閒置平台上節電約1.7瓦。
本說明書中任何述及一「實施例」表示關聯該實施例所述之特徵、結構或特性係含括在至少一個本發明之實施例。說明書中各處此等術語的出現並非必要全部皆係指徟一個實施例。又復，當關聯任何實施例描述特定特徵、結構或特性時，建議係落入於熟諳技藝人士關聯此等實施例中之其它者執行此等特徵、結構或特性之範圍內。
此外，為求容易瞭解，某些功能區塊已經闡釋為分開區塊；但分開闡明的區塊並非必然以此處討論或以其它方式呈現之順序解譯。例如某些區塊可以另一種順序、同時等執行。
雖然已經於此處參考多個具體實施例描述本發明之實施例，但須瞭解熟諳技藝人士可於落入本發明之實施例原理之精髓及範圍內做出多項其它實施例之修改。更明確言之，可未悖離本發明之實施例之精髓而在前文揭示、圖式及隨附之申請專利範圍之範圍內，對本組合配置之組件部分及/或配置做出合理變異及修改。除了組件部分及/或配置之變異及修改外，其它用途為熟諳技藝人士所顯然自明。
1‧‧‧處理器
2‧‧‧晶片組
3‧‧‧繪圖介面
4‧‧‧無線通訊單元
5‧‧‧顯示裝置
6‧‧‧記憶體
7‧‧‧USB介面
8‧‧‧媒體播放器
9‧‧‧揚聲器/麥克風
10‧‧‧快閃記憶卡
21‧‧‧功率控制電路
22‧‧‧功率模式接腳
251 -255 ‧‧‧電壓調節器
410-440、510-540‧‧‧執行方塊
第1圖為略圖顯示接受功率控制之一裝置實例。
第2圖為略圖顯示功率管理電路之一個實施例。
第3圖為略圖顯示依據一或多個實施例之功率控制。
第4圖為略圖顯示含括於一種功率控制方法之一個實施例之操作。
第5圖為略圖顯示含括於一種功率控制方法之另一個實施例之操作。
第6圖為略圖顯示依據此處所述一或多個實施例可達成之節電實例。
21．．．功率控制電路
22．．．功率模式接腳
251 -255 ．．．電壓調節器

Claims (16)

  1. 一種電子裝置，其包含：一功率控制電路，用來產生一功率模式信號；及多個電壓調節器，用來接收該功率模式信號以及用來提供輸出電壓以供電給與該電子裝置之一中央處理器不同的數個電路或功能，其中：該等電壓調節器係用來回應於該功率模式信號而降低輸出電壓以供電給與該中央處理器不同的該等電路或功能，並且獨立於改變供電給該中央處理器，及其中該等電壓調節器包括：用以輸出一第一電壓及少於該第一電壓之一第一經降低的電壓之一第一電壓調節器，該第一電壓調節器用以回應於該功率模式信號而在一第一電壓範圍內輸出該第一經降低的電壓，用以輸出一第二電壓及少於該第二電壓之一第二經降低的電壓之一第二電壓調節器，該第二電壓調節器用以回應於該功率模式信號而在一第二電壓範圍內輸出該第二經降低的電壓，該第一電壓範圍係與該第二電壓範圍不同，以及該第一電壓調節器係用以回應於一對應於該功率模式信號之相同信號而與輸出該第二經降低的電壓之該第二電壓調節器獨立地輸出該第一經降低的電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中該一或多個電壓調節器之該輸出電壓係要回應於該功率模式信號而 在一作動功率態之一閒置週期期間被降低。
  3. 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中該功率模式信號係要在該電子裝置將要進入一預定功率態時藉由該功率控制電路而被產生。
  4. 如申請專利範圍第3項之電子裝置，其中該預定功率態為一降低功率態。
  5. 如申請專利範圍第4項之電子裝置，其中該降低功率態為一閒置態。
  6. 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中該第一電壓範圍和該第二電壓範圍對應於分別要藉由該等第一和第二電壓調節器而被供電的數個電路或功能之不同功率態。
  7. 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中該等電壓調節器係要持續輸出經降低之該電壓，直至該等電壓調節器接收到另一個功率模式信號而改變該電子裝置中之一或多個電路或功能之功率模式為止。
  8. 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中功率管理電路係用以基於一收歛平台功率管理(CPPM)產生功率控制信號。
  9. 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中欲藉由該等電壓調節器供電之該等電路或功能包括一記憶體、一輸入裝置、一輸出裝置、一媒體裝置、一資料傳輸介面、一電池充電電路、或非對應於該電子裝置之一操作系統的其他電路或功能之至少一者。
  10. 如申請專利範圍第1項之電子裝置，進一步包含：一接收器；及用以輸出一第三電壓至該接收器之一第三電壓調節器，其中該第三電壓調節器係用以在該等第一和第二電壓調節器係用以個別地輸出該等第一和第二經降低的電壓時，維持該第三電壓至該接收器以接收一呼叫，且其中該等第一和第二電壓調節器係用以輸出該等第一和第二經降低的電壓至由一顯示器、一輸入裝置、一揚聲器、一麥克風、或一通用串列匯流排(USB)電路或功能所組成之群組的任一者。
  11. 一種功率控制方法，其包含下列步驟：產生一功率模式信號；及回應於該功率模式信號而降低多個電壓調節器之輸出電壓，其中該等電壓調節器之經降低的該等輸出電壓係用來供電給要在一電子裝置內執行的與該電子裝置之一中央處理器不同的數個電路或功能，其中來自該等電壓調節器之該等經降低的電壓係用以供電給與該中央處理器不同的數個電路或功能而獨立於改變供電給該中央處理器，其中該等電壓調節器包括：用以輸出一第一電壓及少於該第一電壓之一第一經降低的電壓之一第一電壓調節器，該第一電壓調節器用以回應於該功率模式信號而在一第一電壓範圍內輸出該第一經降低的電壓，用以輸出一第二電壓及少於該第二電壓之一第二 經降低的電壓之一第二電壓調節器，該第二電壓調節器用以回應於該功率模式信號而在一第二電壓範圍內輸出該第二經降低的電壓，該第一電壓範圍係與該第二電壓範圍不同，以及該第一電壓調節器係用以回應於一對應於該功率模式信號之相同信號而與輸出該第二經降低的電壓之該第二電壓調節器獨立地輸出該第一經降低的電壓。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該功率模式信號係在該電子裝置進入一預定功率態時產生。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該預定功率態為一降低功率態。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該降低功率態為一閒置態。
  15. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該第一電壓範圍和該第二電壓範圍對應於分別由該等第一和第二電壓調節器供電之數個電路或功能的不同功率態。
  16. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該等電壓調節器中之各者持續輸出經降低之該電壓，直至該電壓調節器接收到另一功率模式信號而改變該電子裝置中之一或多個電路或功能的功率模式為止。
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