[發明專利]一種面向低功耗應用的動態電壓調節系統及實現方法

有效

• 申請號: 201010547625.1
• 申請日: 2010-11-17
• 公開（公告）號: CN102063144A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 單偉偉;沈晨;劉新寧;顧昊琳;張莊;時龍興
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.??一種面向低功耗應用的動態電壓調節系統，其特征在于：該系統包括監測誤差的片上監測模塊（1）、根據系統實時參數自適應調節電壓的自適應電源電壓調節模塊（2）、直流—直流轉換器（3）、確定系統初始電壓和緩沖器級數的動態電壓調節初值模塊（4）、主電路（5）；

其中，片上監測模塊（1）的告警信號輸出端和關鍵路徑信號輸入端分別與自適應電源電壓調節模塊（2）的告警信號輸入端和主電路（5）關鍵路徑輸出端連接，動態電壓調節初值模塊（4）的電壓輸出端與自適應電源電壓模塊（2）的電壓輸入端對應連接，自適應電源電壓調節模塊（2）通過電壓調節接口與直流-直流轉換器（3）的電壓輸入端連接，直流-直流轉換器（3）的電壓輸出端連接到主電路（5）的電源端。

2.根據權利要求1所述的面向低功耗應用的動態電壓調節的系統，其特征在于：所述片上監測模塊（1）包括時序監測模塊（6）、亞穩態監測模塊（8）和糾錯模塊（7），時序監測模塊（6）的異或門的第一信號輸入端和第二信號輸入端分別與糾錯模塊的第三信號輸入端和第四信號輸入端相連接，亞穩態監測模塊（8）的第一信號輸出端通過濾波器與時序監測模塊（6）的第二信號輸出端連接到或門的第五信號輸入端，或門的輸出端連接到糾錯模塊（7）的信號選擇端。

3.一種用于權利要求1所述系統的面向低功耗應用的動態電壓調節的實現方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟1：片上監測模塊（1）在電壓減小或者其他擾動影響下發生時序違規或者亞穩態時，會發出告警信號，通過片上監測模塊（1）來監視可能出現問題的各個關鍵路徑，將各類擾動的影響綜合在時序延遲特性中；當出現違規時，向自適應電源電壓調節模塊（2）發出告警信號，同時，通過控制時鐘來使得主電路（5）停止工作一個周期，并通過片上監測模塊（1）保持數據的正確性；

步驟2：自適應電源電壓調節模塊（2）據此將電壓值調高直至告警信號消除；當沒有出現告警信號時，自適應電源電壓調節模塊（2）根據內置算法持續的降低電壓直至出現告警信號；其中，電壓初值和初始的緩沖器級數是由傳統動態電壓調節得到的開環控制值，通過內置的查找表可以查出頻率和電壓以及緩沖器級數一一對應的關系；電壓調節的策略由自適應電源電壓調節模塊中的內置算法決定；結合上述步驟1中的主動控制，可迅速的將電壓在有工藝偏差和環境干擾的情況下調整到最適合的臨界電壓值，從而使功耗最優化；

步驟3：自適應電源電壓調節模塊（2）通過電壓調節接口控制直流-直流轉換器（3），使得系統在避免錯誤的情況下，工作在臨界電壓。

4.根據權利要求3所述的面向低功耗應用的動態電壓調節的實現方法，其特征在于，片上監測模塊（1）通過監控主電路關鍵路徑的時序違規情況和亞穩態發生狀況產生告警信號，當電路發生時序違規時，片上監測模塊（1）的觸發器因為時鐘不同，所采集的數據也會有所差異，后采到的數據較先前采到的數據正確率更高；同時對系統亞穩態進行監控，當出現亞穩態時，片上監測模塊（1）中的反相器因為工藝不同，會將告警信號置高。

5.根據權利要求3或4所述的面向低功耗應用的動態電壓調節的實現方法，其特征在于，片上監測模塊（1）中觸發器的延時可通過緩沖器的級數來控制，而緩沖器的級數又由自適應電源電壓調節模塊（2）產生的控制信號來控制。

6.根據權利要求3或4所述的面向低功耗應用的動態電壓調節的實現方法，其特征在于，自適應電源電壓調節的具體策略綜合告警信號和內置算法產生，控制信號由內置算法決定。