功率管理系统和方法技术方案

功率管理器根据负载电流需求以及任选地根据功率输送路径的阻抗通过调整供电电压来控制负载处的供电电压电平。可通过确定与第一工作频率相对应的固定负载电流、确定与该固定负载电流相对应的供电电压、以及随后基于该供电电压向负载供电来减小供电电压。替换地，可随着负载的工作频率增加而增加供电电压，同时将系统功耗维持在预定极限内。

【技术实现步骤摘要】

本文公开的一个或多个实施例涉及管理电子系统中的功率。
技术介绍
功率管理已成为许多电子系统尤其是电池供电的那些系统的设计中的推动力。一种功率管理方法是提高电池的电压容量。其他方法寻求将系统电路断电以节约电池寿命。 然而，这些方法已证明是有缺点的。附图简述附图说明图1是示出一种类型的功率管理系统的示图。图2是示出可用于管理功率的负载线的图形。图3是示出用于使用基于图2的负载线的静态分析来管理功率的功率曲线的图形。图4是示出另一种类型的功率管理系统的示图。图5是示出划分成多个子带的负载电流范围的示图。图6是示出用于使用基于图5的负载电流范围的动态分析来管理功率的功率曲线的示图。图7是示出在用于管理电子系统的功率的方法的第一实施例中包括的操作的示图。图8是示出在用于管理电子系统的功率的方法的第二实施例中包括的操作的示图。图9是示出可用于控制由图8的方法管理的电子系统的功率的功率曲线的示图。图10是示出处理器的功率管理系统的示图。详细描述本专利技术的一个或多个实施例管理用于操作电子系统的功率。该系统可对应于或包括计算机的中央处理单元(CPU)、诸如移动电话或媒体播放器等电子设备的微处理器或控制器、或用于支持各种基于因特网的应用中的任一种应用的控制电路。该系统还可对应于或包括可能不一定够格成为CPU或处理器但能够在多个功率或性能状态中操作的另一类型的电路或设备，以下将更详细地讨论其相关性。图1示出一种类型的功率管理系统，其包括或耦合成控制用于为负载20供电的调节器电路10。调节器电路例如以供电电压和/或电流的形式向负载供电。供电电压可以是参考电压或其他某种类型的电压。出于说明目的，调节器电路被示为向负载输入供电电压 (Vset)的电压调节器(VR)电路，负载可以是先前描述的电子系统之一。图2示出可用作用于管理负载功率的指南的负载线的示例。在该示例中，负载线具有一般的线性形状，其定义工作频率(F)与负载的供电电压之间的关系。负载的工作频率可被视为施加于耦合到负载或负载中所包括的晶体管的栅极驱动电压的函数，且供电电压可对应于电压调节器电路的输出(考虑或不考虑损耗)。5根据负载线的上升斜率，负载的工作频率与供电电压直接成正比是显然的。另外， 如图所示，负载线限于低频点(LFP)与高频点(HFP)之间，LFP和HFP两者皆是基于设计规范决定的。在考虑损耗的情况下，例如可基于最差情形负载状况确定负载线上这两个点之间的值。更具体地，负载线上的工作点可与负载的具体性能状态(Px)相关联。这些性能状态在不同频率上工作且可使用不同的电量。为了使用负载线，首先必须确定负载的性能状态。随后，例如根据设计规范确定与该性能状态相对应的工作频率。随后使用负载线基于工作频率来确定负载的供电电压。在负载为CPU的情形中，供电电压可例如对应于供应给CPU的电压。因此，对于在频率工作的CPU的性能状态P0，电压调节器电路被控制成供应充分大小的供电电压，该供电电压使CPU接收到如图2中所示的实际电压VDIE_Fo。即，为了使负载晶体管正确地工作，CPU必须接收到最小电压VDIE_Fo。更具体地，在实践应用中，在确定从电压调节器电路输出的供电电压(Vset)时， 必须考虑损耗。更具体地，为了满足负载线要求，CPU接收到的供电电压必须对应于VDIE_ 你或更大。由于损耗，CPU实际接收到的输入电压将小于从电压调节器电路输出的供电电压 Vset0这些损耗包括例如工作负载变化、系统寄生、线路电阻、以及温度变化，这里仅列举了少数几种。这些损耗(其在图1中综合表达为电阻Rpd)减小了从电压调节器电路输出的供电电压，因此在计算Vset时必须纳入考虑范围。即，为了保证在CPU在Po状态下的整个操作时段期间满足驱动CPU所需的最小电压VDIE_Fo，从电压调节器电路输出的供电电压Vset必须被编程为高于VDIE_Fo，以弥补来自电阻Rpd的损耗。根据一种技术，可基于等式(1)计算将从电压调节器电路为在频率工作的负载输出的供电电压Vset Vset (Fo) = Imx_Fo*RPD+VDIE_Fo(1)其中Imx_Fo是在频率工作的负载在最差情形损耗条件下汲取的最大电流，而 Rpd如先前解释的是最差情形损耗条件下从电压调节器电路至负载的功率输送路径的等效电阻。除了减小供电电压，由Rpd表示的损耗可使在频率工作的CPU所汲取的电流低于最大电流Imx_Fo。这些效应以现在将说明的方式转换成功率浪费。图3示出定义图2中的负载线的负载电流(Icc)与供电电压之间的关系的功率曲线。由于损耗，负载汲取的实际电流Icc3^小于最大电流IbulF0ij为了补偿该较小的电流，从电压调节器电路输出的供电电压(Vset)必须增加，从而当在频率工作时CPU晶体管的工作要求才能得到满足。Vset的增加产生CPU接收到的实际电压(Vcc_^)的成比例增加。如图3中所不，在1沈_实际 < Imx_Fo时，该实际电压大于操作晶体管所需的最小电压VDIE_Fo，即Vcc_ 实际〉VDIE_Fo。高于最小工作电压的过电压(AVftft)(AVftft=VcL3^-VDIE-Fo)不被使用。当CPU在频率工作并在状态Po中汲取电流时，这导致可由等式⑵表达的功率浪费P浪费=八乂静态*1沈_实际权利要求1.一种功率管理系统，包括功率输送电路，用于向负载输出功率；以及功率管理器，用于控制所述功率输送电路，其中所述功率管理器用于确定与所述负载的第一性能状态相对应的固定负载电流以及与所述固定负载电流相对应的供电电压，所述固定负载电流不同于所述负载汲取的实际电流，并且其中所述功率管理器用于控制所述功率输送电路向所述负载输出所述供电电压。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，从所述功率输送电路输出的所述供电电压被设置成补偿沿功率输送电路与负载之间的信号路径发生的损耗。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括存储器，用于存储关于所述负载的第一性能状态的第一负载电流信息，所述第一负载电流信息标识负载的电流范围内的多个子带，其中不同的固定电流值被分配给每个子带且由所述功率管理器确定的所述固定负载电流对应于分配给所述实际负载电流所在的子带的固定电流值。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，每个子带包括多个电流值，且指派给每个子带的固定电流值对应于所述子带的最大电流值。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述负载的第一性能状态对应于第一工作频率，且当所述负载的第一性能状态将改变为第二性能状态时，所述功率管理器控制所述功率输送电路向所述负载输出不同的供电电压。6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述不同的电压和电流分别基于第二固定负载电流和供电电压，所述第二固定负载电流和供电电压是从针对不同于所述第一性能状态的第二性能状态生成的第二负载电流信息生成的。7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二负载电流信息是从与所述第一负载电流信息不同的子带安排生成的。8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，从所述功率输送电路输出的所述供电电压被调整以补偿沿功率输送电路与负载之间的信号路径发生的损耗。9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述负载是处理电路。10.一种功率管理方法，包括检测负载的性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种功率管理系统，包括：功率输送电路，用于向负载输出功率；以及功率管理器，用于控制所述功率输送电路，其中所述功率管理器用于确定与所述负载的第一性能状态相对应的固定负载电流以及与所述固定负载电流相对应的供电电压，所述固定负载电流不同于所述负载汲取的实际电流，并且其中所述功率管理器用于控制所述功率输送电路向所述负载输出所述供电电压。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·拉维钱德兰，L·黄，HJ·朴，A·B·尤安佐利，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US