利用有源负载的功率多路复用制造技术

公开了一种用于利用有源负载进行功率多路复用的集成电路。在示例方面中，集成电路包括：第一功率轨；第二功率轨；负载功率轨；多个功率多路复用器瓦片；以及功率多路复用器控制电路系统。第一功率轨处于第一电压，并且第二功率轨处于第二电压。多个功率多路复用器瓦片按照链式布置被串联耦合，并且响应于功率轨切换信号而共同执行功率多路复用操作。每个功率多路复用器瓦片在将负载功率轨耦合至第一功率轨和第二功率轨之间进行切换。功率多路复用器控制电路系统被耦合至第一和第二功率轨，并且包括用以基于第一和第二电压来产生相对电压信号的比较器。功率多路复用器控制电路系统基于相对电压信号来生成功率轨切换信号。

Power multiplexing with active load

An integrated circuit for power multiplexing using an active load is disclosed. In an example aspect, the integrated circuit includes: a first power rail; a second power rail; a load power rail; a plurality of power multiplexer tiles; and a power multiplexer control circuit system. The first power rail is at the first voltage, and the second power rail is at the second voltage. A plurality of power multiplexer tiles are coupled in series according to the chain arrangement, and perform the power multiplexing operation jointly in response to the power rail switching signal. Each power multiplexer tile switches between coupling the load power rails to the first and second power rails. The power multiplexer control circuit system is coupled to the first and second power rails and includes a comparator for generating a relative voltage signal based on the first and second voltages. The power multiplexer control circuit system generates the success rate track switching signal based on the relative voltage signal.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用有源负载的功率多路复用
本公开总体涉及利用在电子设备中使用的集成电路(IC)的功率管理，并且更具体地涉及在将电路负载从一个功率轨切换到另一功率轨时使电路负载能够继续进行有效操作。
技术介绍
在对电子设备的设计中，由电子设备引起的功耗是越来越重要的因素。从全球的角度来看，由于大型企业数据中心以及个人计算设备的普遍存在，电子设备的能耗占总能源使用的很大百分比。因此，环境问题促使人们努力减少电子设备所消耗的功率，以帮助保护地球的资源。从个人的角度来看，较少的功耗转化为较低的能量费用。此外，许多个人计算设备是便携式的并且由电池供电。便携式电池供电的电子设备所消耗的能量越少，便携式设备能够在不对电池进行再充电的情况下进行操作的时间越长。较低的能量消耗还使得能够使用较小的电池以及采用较薄的形状因子，这意味着可以使设备更便携或者更通用。因此，便携式电子设备的普及还促使人们努力降低电子设备的功耗。如果电子设备被耦合至电源并且被接通，则该设备消耗功率。这对于整个电子设备是如此，但是对于电子设备的单独的部件也是如此。因此，如果使电子设备的部件断电，则即使在其他部件保持通电的情况下，功耗也会降低。可以使电子设备的全部分立组件(诸如，整个集成电路(IC)或者Wi-Fi无线电)断电。备选地，同样可以使分立组件的选定部分断电。例如，可以选择性地使不同的处理实体或者集成电路芯片的电路块(诸如，集成电路芯片的核心)断电某一时间段以减少能量消耗。因此，可以使集成电路的一部分(诸如，核心)断电以减少功率使用并且延长电池寿命。可以通过将核心与电源去耦或者关断电源来使核心断电。此外，可以通过降低供应到核心的电压来使核心断电以降低功耗。用以向集成电路的核心提供较低电压电平的一种方法被称为动态电压缩放(DVS)。利用动态电压缩放，可以通过在降低的利用率期间降低供电电压并且然后在其他时间提高供电电压来管理核心的能量使用，以满足更高的利用率需求。因此，使用动态电压缩放作为利用集成电路的功率管理技术可以降低电子设备的功耗。不幸的是，实施动态电压缩放具有挑战性。例如，实施动态电压缩放会不利地影响集成电路的核心的性能水平，尤其是在电压电平转换期间。在电压电平转换期间，核心的处理吞吐量会变慢，并且数据会被破坏。这些问题阻碍了对动态电压缩放的部署，并且因此妨碍了实现动态电压缩放的全部功率节省益处。
技术实现思路
公开了一种使得能够利用有源负载进行功率多路复用的集成电路。在示例方面中，该集成电路包括：第一功率轨；第二功率轨；以及负载功率轨。第一功率轨被配置为保持处于第一电压，并且第二功率轨被配置为保持处于第二电压。该集成电路还包括：多个功率多路复用器瓦片，该多个功率多路复用器瓦片按照链式布置被串联耦合。多个功率多路复用器瓦片被配置为响应于功率轨切换信号而共同执行功率多路复用操作。每个功率多路复用器瓦片被配置为：在将负载功率轨耦合至第一功率轨与将负载功率轨耦合至第二功率轨之间进行切换。该集成电路进一步包括：功率多路复用器控制电路系统，该功率多路复用器控制电路系统被耦合至第一功率轨和第二功率轨。功率多路复用器控制电路系统包括比较器，该比较器被配置为基于第一电压和第二电压来产生相对电压信号。功率多路复用器控制电路系统被配置为基于相对电压信号来生成功率轨切换信号。在示例方面中，公开了一种集成电路。该集成电路包括：第一功率轨，该第一功率轨被配置为保持处于第一电压；以及第二功率轨，该第二功率轨被配置为保持处于第二电压。该集成电路还包括：负载功率轨；以及电路负载，该电路负载被耦合至负载功率轨。该集成电路进一步包括：多个功率多路复用器瓦片，该多个功率多路复用器瓦片按照链式布置被串联耦合。多个功率多路复用器瓦片被配置为响应于功率轨切换信号而共同执行功率多路复用操作。每个功率多路复用器瓦片被配置为：在将负载功率轨耦合至第一功率轨与将负载功率轨耦合至第二功率轨之间进行切换。该集成电路还包括：功率多路复用器控制电路系统，该功率多路复用器控制电路系统被耦合至第一功率轨和第二功率轨。功率多路复用器控制电路系统包括比较装置和启动装置，该比较装置用于基于第一电压和第二电压来产生相对电压信号，该启动装置用于基于相对电压信号来生成功率轨切换信号。在示例方面中，公开了一种用于利用有源负载进行功率多路复用的方法。该方法包括：使用第一功率轨向负载功率轨供应功率。该方法还包括：将第一功率轨的第一电压与第二功率轨的第二电压相比较；以及基于该比较来生成相对电压信号。获得指示发出用以改变第二功率轨的第二电压的命令的电压电平指示信号。该方法进一步包括：基于相对电压信号和电压电平指示信号来生成功率轨切换信号；以及基于功率轨切换信号来执行功率多路复用操作，以与第一功率轨断开、并且连接至第二功率轨。该方法还包括：使用第二功率轨向负载功率轨供应功率。在示例方面中，公开了一种集成电路。该集成电路包括：第一功率轨；第二功率轨；以及负载功率轨。第一功率轨被配置为保持处于第一电压，并且第二功率轨被配置为保持处于第二电压。该集成电路还包括：多个功率多路复用器瓦片，该多个功率多路复用器瓦片被耦合在第一功率轨与负载功率轨之间以及第二功率轨与负载功率轨之间。多个功率多路复用器瓦片被配置为：基于功率轨切换信号，在将负载功率轨耦合至第一功率轨与将负载功率轨耦合至第二功率轨之间进行切换。该集成电路进一步包括：功率多路复用器控制电路系统，该功率多路复用器控制电路系统被耦合至第一功率轨和第二功率轨，并且被配置为基于至少一个触发信号来生成功率轨切换信号。功率多路复用器控制电路系统包括功率多路复用器触发电路系统，该功率多路复用器触发电路系统被配置为：响应于第二电压的第二电压电平与第一电压的第一电压电平相交而生成至少一个触发信号。附图说明图1图示了包括多个功率多路复用器瓦片(power-mux瓦片)和电路负载的集成电路的示例部分。图2图示了多个功率多路复用器瓦片的示例链式布置以及功率多路复用器控制电路系统，该多个功率多路复用器瓦片中的每个功率多路复用器瓦片包括被耦合至两个功率轨的第一和第二开关电路。图3描绘了图示两个功率轨随着时间的示例电压电平曲线的曲线图。图4图示了功率多路复用器控制电路系统和用以控制功率多路复用器瓦片的相关联的功率多路复用控制信号的示例。图5图示了包括比较器和功率多路复用器启动电路系统的功率多路复用器控制电路系统的示例，该功率多路复用器启动电路系统包括功率多路复用器触发电路系统。图6图示了用以生成用于功率多路复用操作的触发信号的功率多路复用器触发电路系统的示例。图7-1图示了用以基于触发信号来生成功率轨切换信号的功率多路复用器启动电路系统的示例。图7-2图示了用以基于触发信号来生成功率轨切换信号的功率多路复用器启动电路系统的另一示例。图7-3图示了用以基于触发信号来生成功率轨切换信号的功率多路复用器启动电路系统的再一示例。图8图示了用于具有第一开关电路和第二开关电路的功率多路复用器瓦片的示例功率多路复用控制接口和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成电路，包括：/n第一功率轨，被配置为被保持处于第一电压；/n第二功率轨，被配置为被保持处于第二电压；/n负载功率轨；/n多个功率多路复用器瓦片，按照链式布置被串联耦合，并且被配置为响应于功率轨切换信号而共同执行功率多路复用操作，每个功率多路复用器瓦片被配置为在将所述负载功率轨耦合至所述第一功率轨与将所述负载功率轨耦合至所述第二功率轨之间进行切换；以及/n功率多路复用器控制电路系统，被耦合至所述第一功率轨和所述第二功率轨，所述功率多路复用器控制电路系统包括比较器，所述比较器被配置为基于所述第一电压和所述第二电压来产生相对电压信号，所述功率多路复用器控制电路系统被配置为基于所述相对电压信号来生成所述功率轨切换信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170328 US 15/471,6921.一种集成电路，包括：
第一功率轨，被配置为被保持处于第一电压；
第二功率轨，被配置为被保持处于第二电压；
负载功率轨；
多个功率多路复用器瓦片，按照链式布置被串联耦合，并且被配置为响应于功率轨切换信号而共同执行功率多路复用操作，每个功率多路复用器瓦片被配置为在将所述负载功率轨耦合至所述第一功率轨与将所述负载功率轨耦合至所述第二功率轨之间进行切换；以及
功率多路复用器控制电路系统，被耦合至所述第一功率轨和所述第二功率轨，所述功率多路复用器控制电路系统包括比较器，所述比较器被配置为基于所述第一电压和所述第二电压来产生相对电压信号，所述功率多路复用器控制电路系统被配置为基于所述相对电压信号来生成所述功率轨切换信号。


2.根据权利要求1所述的集成电路，进一步包括：
电路负载，被耦合至所述负载功率轨，
其中所述功率多路复用器控制电路系统被配置为：在所述功率多路复用操作期间，将所述负载功率轨与所述第一功率轨的所述耦合以及将所述负载功率轨与所述第二功率轨的所述耦合进行重叠，以经由所述第一功率轨或所述第二功率轨中的至少一个功率轨而连续地向所述电路负载提供功率。


3.根据权利要求2所述的集成电路，其中所述电路负载被配置为：在所述功率多路复用操作期间，接收周期性时钟信号，以及基于所述周期性时钟信号来继续有效操作。


4.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述功率多路复用器控制电路系统包括瓦片间信号传播电路系统，所述瓦片间信号传播电路系统将所述多个功率多路复用器瓦片串联耦合，并且被配置为沿着所述链式布置，在连续的功率多路复用器瓦片之间传播所述功率轨切换信号。


5.根据权利要求1所述的集成电路，其中：
所述比较器被配置为将所述第一电压与所述第二电压相比较；以及
所述相对电压信号指示是所述第一功率轨还是所述第二功率轨具有更高的电压电平。


6.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述比较器包括模拟比较器，所述模拟比较器包括滞后滤波器，所述滞后滤波器被配置为滤除在所述第一功率轨或所述第二功率轨中的至少一个功率轨上的高频电压噪声。


7.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述功率多路复用器控制电路系统包括功率多路复用器启动电路系统，所述功率多路复用器启动电路系统被配置为：从电压控制器接收电压电平指示信号，以及基于所述电压电平指示信号来生成所述功率轨切换信号。


8.根据权利要求7所述的集成电路，其中所述电压电平指示信号指示所述电压控制器发出命令，以改变在所述第二功率轨上的所述第二电压的第二电压电平。


9.根据权利要求8所述的集成电路，其中所述电压电平指示信号指示所述电压控制器发出所述命令，以将在所述第二功率轨上的所述第二电压的所述第二电压电平增加到高于在所述第一功率轨上的所述第一电压的第一电压电平。


10.根据权利要求7所述的集成电路，其中：
所述功率多路复用器启动电路系统包括功率多路复用器触发电路系统，所述功率多路复用器触发电路系统被配置为：基于来自所述比较器的所述相对电压信号和来自所述电压控制器的所述电压电平指示信号，来生成至少一个触发信号；以及
所述功率多路复用器启动电路系统被配置为基于所述至少一个触发信号来生成所述功率轨切换信号。


11.根据权利要求10所述的集成电路，其中所述至少一个触发信号基于由所述比较器进行的电压测量和由所述电压控制器发出的命令，来指示所述第二电压大于所述第一电压。


12.根据权利要求10所述的集成电路，其中所述功率多路复用器启动电路系统包括数字滞后电路系统，所述数字滞后电路系统被配置为：接收所述至少一个触发信号，以及延迟转发所述至少一个触发信号，直到所述至少一个触发信号在延迟周期内具有恒定的逻辑值。


13.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述多个功率多路复用器瓦片中的一个功率多路复用器瓦片包括：
第一开关电路，被耦合在所述第一功率轨与所述负载功率轨之间，所述第一开关电路被配置为：响应于所述功率轨切换信号而将所述负载功率轨与所述第一功率轨断开连接、或者将所述负载功率轨连接至所述第一功率轨；以及
第二开关电路，被耦合在所述第二功率轨与所述负载功率轨之间，所述第二开关电路被配置为：响应于所述功率轨切换信号而将所述负载功率轨与所述第二功率轨断开连接、或者将所述负载功率轨连接至所述第二功率轨。


14.根据权利要求13所述的集成电路，其中：
所述第一开关电路包括被耦合在所述第一功率轨与所述负载功率轨之间的第一晶体管，所述第一晶体管被配置为响应于所述功率轨切换信号而被接通或关断；以及
所述第二开关电路包括被耦合在所述第二功率轨与所述负载功率轨之间的第二晶体管，所述第二晶体管被配置为响应于所述功率轨切换信号而被接通或关断。


15.根据权利要求13所述的集成电路，其中：
所述第一开关电路包括被耦合在所述第一功率轨与所述负载功率轨之间的第一大型开关和第一小型开关；
所述第二开关电路包括被耦合在所述第二功率轨与所述负载功率轨之间的第二大型开关和第二小型开关；以及
所述多个功率多路复用器瓦片被配置为：通过在沿着所述链式布置的第一次进行中闭合小型开关、并且在沿着所述链式布置的第二次进行中闭合大型开关，在针对被耦合至所述负载功率轨的电路负载的通电序列期间充当分布式功率开关。


16.一种集成电路，包括：
第一功率轨，被配置为被保持处于第一电压；
第二功率轨，被配置为被保持处于第二电压；
负载功率轨；
电路负载，被耦合至所述负载功率轨；
多个功率多路复用器瓦片，按照链式布置被串联耦合，并且被配置为响应于功率轨切换信号而共同执行功率多路复用操作，每个功率多路复用器瓦片被配置为在将所述负载功率轨耦合至所述第一功率轨与将所述负载功率轨耦合至所述第二功率轨之间进行切换；以及
功率多路复用器控制电路系统，被耦合至所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·潘特，R·杰恩，S·沙罗克希尼亚，L·何，
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