[發明專利]電壓調整系統

無效

• 申請號: 201010104192.2
• 申請日: 2010-01-27
• 公開（公告）號: CN102136796A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 林泰吉;蕭丕承
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

技術領域

本發明涉及一種電壓調整系統。

背景技術

現今的可攜式電子裝置提供使用者包括通訊、影像、或聲音等多種應用功能，同時又必須兼顧電池的使用時間。由于不同的應用程序對于計算能力的需求差異極大，因此許多電子裝置采用動態電壓調整技術(dynamic?voltage?scaling；DVS)，讓系統能根據性能的需求來調整操作電壓，由此在滿足性能需求的同時，又能取得最佳的功率消耗。所謂的自適性電壓調整系統(adaptive?voltage?scaling；AVS)便是通過動態監控系統的性能，由控制回路計算系統電壓，經由可調式電源轉換器(power?converter)進行操作電壓的調整。

圖1表示現有的AVS系統。參閱圖1，現有AVS系統1包括處理器10、性能監控器11、控制器12、以及電源轉換器13。性能監控器11監控處理器10執行時的性能以產生監控信號S11給控制器12。控制器12比較監控信號S11的值與表示目標性能值S_target，并根據結果來產生控制信號S12。電源轉換器13接收輸入電壓Vin，并受到控制信號S12的控制來對輸入電壓Vin進行電壓轉換。轉換后的電壓則作為供應電壓VDD，以提供至處理器10及性能監控器11。

在一些現有技術中，性能監控器11是利用延遲線(delay?line)來預測處理器10在不同的操作電壓VDD下的電路延遲，作為控制器12以及電源轉換器13后續調整操作電壓的依據。然而，以延遲線來推估實際關鍵路徑(critical?path)的延遲時間與實際延遲時間可能存在誤差。此外，以延遲線為基礎的控制機制常須預留安全范圍(safe?margin)以防止突發狀況造成電路延遲變化而導致系統電路操作失敗。

在另一些現有技術中，性能監控器11復制處理器10中的關鍵路徑進行監控，并作為控制器12以及電源轉換器13調整操作電壓的依據。然而，由于制造方法飄移與操作環境改變，處理器10中關鍵路徑可能會隨時改變，使得預先挑選關鍵路徑進行監控變得困難。此外，若復制多個可能的關鍵路徑會增加電路復雜度，同時也需要額外的系統功耗。

另外，圖1的AVS系統1所使用的電源轉換器13是以直流-直流轉換器(DC-DC?converter)或電源管理集成電路(power?management?IC，PMIC)實現。然而，PMIC僅提供有限的可調式輸出電壓。假使系統中使用多個處理器10(即多核心處理器系統)，則需要多組可調電壓的電源也就是需要使用多個PMIC及對應的電源I/O，如此會導致成本增加。

因此，期望提供一種電壓調整系統，其利用低復雜度的電壓控制機制來達到自適性電壓調整的目的。

發明內容

本發明的目的是提供一種電壓調整系統實施例，其包括處理器、延遲預測器、控制器、以及電壓供應器。處理器可執行多個功能，并包括一具有可變延遲的功能單元。該功能單元被區分成多個電源區域。當處理器執行功能時，功能單元根據目前電路的速度產生一延遲信號。延遲預測器接收該延遲信號來預測處理器的性能狀態并產生一預測信號。控制器接收預測信號的值與至少一個參考值進行比較，并根據比較結果產生多個控制信號。電壓供應器連接提供高電壓的第一電壓源以及提供低電壓的第二電壓源并輸出多組供應電壓給可變延遲功能單元的多個電源區域。電壓供應器分別根據所述這些控制信號來切換提供高電壓或低電壓至功能單元的所述這些電源區域。

附圖說明

圖1表示現有AVS系統；

圖2a表示根據一實施例的電壓調整系統；

圖2b表示根據另一實施例的電壓調整系統；

圖3表示圖2a中延遲預測器的一實施例；

圖4a表示圖2a中控制器的一實施例；

圖4b表示圖2b中控制器的一實施例；以及

圖5表示圖2a中電壓供應器的一實施例。

【主要組件符號說明】

圖1：

1～AVS系統；10～處理器；

11～性能監控器；12～控制器；

13～電源轉換器；S11～監控信號；

S12～控制信號；S_target～目標性能值；

Vin～輸入電壓；VDD～供應電壓；

圖2a-2b：

2～電源調整系統；20～處理器；

21～延遲預測器；22～控制器；

23～電壓供應器；200～可變延遲的功能單元；

D1-D4～功能單元的電源區域；