用于减小低压差电压调节器余量的漏电流供应电路制造技术

系统和方法涉及低压差LDO电压调节器，其接收最大供应电压并提供稳定电压到负载，其中所述负载可为多核处理系统的处理核心。漏电流供应源包含用以确定所述LDO电压调节器的所述负载的漏电流需量的漏电流传感器和用以供应所述漏电流需量的漏电流供应电路。以此方式，所述漏电流供应源向所述LDO电压调节器提供电流辅助，使得所述LDO电压调节器可仅供应动态电流。因此，可减小所述LDO电压调节器的余量电压，其为所述最大供应电压与所述稳定电压之间的差。减小所述余量电压允许所述负载有更大数目的动态电压和频率缩放状态。

Leakage current supply circuit for reducing residual voltage difference of low dropout voltage regulator

The system and method involve a low dropout LDO voltage regulator, which receives the maximum supply voltage and provides a stable voltage to the load, in which the load can be the core of the processing system of a multi-core processing system. A leakage current supply source includes a leakage current sensor used to determine the leakage current required for the load of the LDO voltage regulator and a leakage current supply circuit used to supply the required leakage current. In this way, the leakage current supply source provides current assistance to the LDO voltage regulator, so that the LDO voltage regulator can supply dynamic current only. Therefore, the residual voltage of the LDO voltage regulator can be reduced, which is the difference between the maximum supply voltage and the stable voltage. Reducing the residual voltage allows the load to have a larger number of dynamic voltage and frequency scaling states.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于减小低压差电压调节器余量的漏电流供应电路
所揭示方面涉及低压差(LDO)电压调节器。更具体地说，示范性方面涉及减少LDO电压调节器的余量电压。
技术介绍
在需要调压的情况下，低压差(LDO)电压调节器在集成电路中获得应用。举例来说，LDO电压调节器可用于供应小于最大电压到集成电路的所选区段或组件。可部署LDO电压调节器的实例环境包含多处理器或包括两个或多于两个处理器或处理核心的多核处理系统。可针对特定于所述核心的操作频率或处理能力来配置每一核心，并且因此，所述核心的功率特征(例如在所需操作频率下的功率消耗)可变化。举例来说，可向待在其最大性能或最高频率下操作的核心连提供最大电压供应，而所述电压供应可减小以用于在较低性能/频率下操作的核心。LDO电压调节器可用于基于其个别功率特征而供应小于最大电压的电压(在本文中也被称作稳定电压)到一些核心。图1说明包括描绘为核心102a-m的两个或多于两个核心的常规多核处理系统100。功率磁头开关106a-m可闭合或导通，以便例如在相应核心102a-m将在其最大性能/频率下操作的情况下供应最大供应电压(VDD108)到相应核心102a-m。在一或多个核心可接受较低性能/频率的情况下，所述核心的相对应的功率磁头开关106a-m断开或关断，且LDO电压调节器104a-m用于提供较低稳定电压到那些核心。因此，通过控制功率磁头开关106a-m和LDO电压调节器104a-m，可将较低电压供应到核心。以此方式，可减小多核处理系统100的能耗。LDO电压调节器104a-m经设计成提供高带宽，以实现对电流需量的快速变化的快速响应(或“di/dt”，如本领域中已知)，同时减缓对于相对应的核心102a-m的性能或速度不利的压降。为了支持电流需量，LDO电压调节器104a-m可经设计具有大余量电压。然而，在一些情况下需要低余量电压，其难以在LDO电压调节器的常规设计中实现。参考图2解释常规LDO电压调节器的相关特征。图2说明LDO电压调节器104a-m中的任一者的实例设计的详细视图。参考电压Vref202接收在运算放大器204的一个输入端处，其输出端耦合到p沟道或p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管206的栅极。供应电压VDD108(来自图1)为LDO电压调节器104a-m供应输入电压Vin208，且输出电压Vout210是供应到相对应核心的稳定电压。输出电压Vout210还反馈在运算放大器204的另一输入端处。输入电压Vin208及输出电压Vout210分别出现在PMOS晶体管206的源极端和漏极端处。还展示了用于LDO电压调节器104a-m的相对应核心102a-m。LDO电压调节器104a-m的余量是输入电压Vin208(如将想到，其为支持相对应核心的最高性能/速度的最大电压)与所需输出电压Vout210(其对应于支持相对应核心的较低性能/速度的电压，所述相对应核心并未在其最大性能/操作频率下操作)之间的差。据观察，使余量更小提供动态电压及频率缩放(DVFS)的更多状态，这引起多核处理系统100的能量优化。从上文可见，余量(Vin208减Vout210)表示PMOS晶体管206的漏极到源极电压(Vds)。现参考图3，展示出曲线图300，其中曲线图300为图1的核心102a-m中的任一者的负载电流312随着其相对应的LDO电压调节器104a-m的余量或Vds310变化的图形表示。参考图2，可见从运算放大器204输出的最小电压对应于PMOS晶体管206的最大栅极到源极电压(Vgs)。曲线302、304、306及308表示针对Vgs的各种值(在所说明实例中，分别针对Vgs＝1V、0.8V、0.6V及0.4V)的负载电流312随着Vds310的余量的变化。如上文所提及，需要实现大数目的DVFS状态，其可需要减小余量或Vds310。考虑到PMOS晶体管206，对于PMOS晶体管206的特定宽度和Vgs的特定值(例如，曲线302到308中的任一者)，在Vds310大于最小值时，PMOS晶体管206可供应相对应核心的所需负载电流312。随着PMOS晶体管206的宽度增加，Vds310的这个最小值减小。然而，约束条件(例如LDO电压调节器102a-m的可用区域及带宽)可对增加相对应的PMOS晶体管206的宽度施加限制。考虑到常规LDO电压调节器104a-m中的PMOS晶体管206的有限尺寸及宽度，减小Vds310会将PMOS晶体管206更深地安放在PMOS晶体管206的作用区域中(例如，对应于图3中的落在电压314与电压316之间的Vds310的值)。对于介于电压314与316之间的Vds310的这些较低值，归因于在这些区域中的负载电流312对Vds310的更陡斜率，通过PMOS晶体管206的相对应的负载电流312(分别由电流315及317指示)对电源噪声极敏感。此外，负载电流312的此类较低值可能不会满足相对应核心的电流需量。因此，将Vds310降低到电压314至316可导致电压供应下降，这对于相对应核心的性能是不利的。由此，不可能在常规LDO电压调节器104a-m中将余量电压或Vds310降低到所需水平。相应地，常规LDO电压调节器104a-m的余量电压或Vds310的值往往高于所需。换句话说，返回参考图2，可能难以使Vout210增大到比一定量更接近Vin208。这意味着在常规实施方案中，可在中间电压值(其中中间电压值落在Vin208与Vout210可能的最大值之间)下操作的核心102a-m将最终在最大电压Vin208下操作(例如，通过导通相对应的功率磁头开关106a-m及避免使用LDO电压调节器104a-m)。相应地，归因于对于其相对应的LDO电压调节器104a-m的余量电压Vds310可降低程度的限制，一或多个核心102a-m可最终在较高电压值(最大电压Vin208)下操作，即使可有可能在较低电压(中间电压值)下操作所述一或多个核心102a-m。因此，还可发现所述一或多个核心102a-m的功率及能量消耗相对应地增加。如从以上论述可见，需要较低余量电压，但不可能在常规LDO电压调节器中实现。
技术实现思路
示范性方面涉及用于减小低压差(LDO)电压调节器的余量电压的系统和方法。LDO电压调节器接收最大供应电压并提供稳定电压到负载，其中所述负载可为多核处理系统的处理核心。漏电流供应源包含用以确定LDO电压调节器的负载的漏电流需量的漏电流传感器和用以供应漏电流需量的漏电流供应电路。以此方式，漏电流源提供电流辅助到LDO电压调节器，使得LDO电压调节器可设计成仅供应动态电流。因此，可减小LDO电压调节器的余量电压，其为最大供应电压与稳定电压之间的差。减小余量电压允许负载有更大数目的动态频率和电压状态。举例来说，示范性方面涉及一种操作低压差(LDO)电压调节器的方法，所述方法包括：确定LDO电压调节器的负载的漏电流需量；及从漏电流供应源供应漏电流以满足LDO电压调节器的负载的漏电流需量。另一示范性方面涉及一种设备，其包括漏电流供应源，所述漏电流供应源包括：漏电流传感器，其配置成确定低压差(LDO)电压调节器的负载的漏电流需量；及漏电流供应电路，其配置成供应漏电流以满足LDO电压调节器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作低压差LDO电压调节器的方法，所述方法包括：确定所述LDO电压调节器的负载的漏电流需量；及从漏电流供应源供应漏电流以满足所述LDO电压调节器的所述负载的所述漏电流需量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.22 US 14/860,7171.一种操作低压差LDO电压调节器的方法，所述方法包括：确定所述LDO电压调节器的负载的漏电流需量；及从漏电流供应源供应漏电流以满足所述LDO电压调节器的所述负载的所述漏电流需量。2.根据权利要求1所述的方法，其包括接收最大供应电压作为所述LDO电压调节器的输入及提供输出电压到所述LDO电压调节器的所述负载，其中从漏电流供应源供应所述漏电流包括减小所述LDO电压调节器的余量电压，其中所述LDO电压调节器的所述余量电压是所述最大供应电压与提供到所述LDO电压调节器的所述负载的所述输出电压之间的差。3.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述LDO电压调节器的所述负载的所述漏电流需量包括基于与所述负载有关的温度、电压及过程拐点感测所述负载的漏电流。4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括基于所述负载的所述感测到的漏电流确定环形振荡器的频率。5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将所述感测到的漏电流转换成数字代码。6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括根据所述数字代码确定待接通以从所述漏电流供应源供应所述漏电流的p沟道金属氧化物半导体PMOS晶体管的数目。7.根据权利要求6所述的方法，其包括针对所述数字代码的较高值增加待接通的PMOS晶体管的所述数目及针对所述数字代码的较低值减小待接通的PMOS晶体管的所述数目。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述LDO电压调节器的所述负载为多核处理系统的处理核心。9.一种设备，其包含：漏电流供应源，其包括：漏电流传感器，其配置成确定低压差LDO电压调节器的负载的漏电流需量；及漏电流供应电路，其配置成供应漏电流以满足所述LDO电压调节器的所述负载的所述漏电流需量。10.根据权利要求9所述的设备，其中所述低压差LDO电压调节器配置成接收最大供应电压并提供输出电压到所述LDO电压调节器的所述负载。11.根据权利要求10所述的设备，其中所述漏电流供应源配置成减小所述LDO电压调节器的余量电压，其中所述LDO电压调节器的所述余量电压是所述最大供应电压与提供到所述LDO电压调节器的所述负载的所述输出电压之...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·I·阿塔拉，H·H·阮，K·A·柏曼，Y·N·卡拉，B·L·普赖斯，S·甘戈帕迪雅，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US