[發(fā)明專利]DVFS電源系統(tǒng)和DVFS電源控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010536916.4
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN113872416A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳劍華;周孟特;范茂斌;夏曉菲;王利強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/00
• 分類號(hào): H02M1/00;H02M3/158
• 代理公司: 深圳市深佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44285
• 代理人: 聶秀娜

公開了一種DVFS電源系統(tǒng)，可以應(yīng)用于集成電路控制領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括：芯片，PMU和負(fù)載模塊；其中，PMU包括控制器和開關(guān)電源；芯片用于向控制器發(fā)送調(diào)壓指令，調(diào)壓指令與第一電壓對應(yīng)；若調(diào)壓指令對應(yīng)的第一電壓大于或小于閾值電壓，則控制器用于改變開關(guān)電源的狀態(tài)，以使得開關(guān)電源從第一模式轉(zhuǎn)換成第二模式，以使得改變開關(guān)電源可對負(fù)載模塊的輸出電流的范圍。本申請無需等待比較器對負(fù)載模塊的電壓反饋，因此可以降低動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及集成電路控制領(lǐng)域，尤其涉及動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整(dynamic voltageand frequency scaling，DVFS)電源系統(tǒng)和DVFS電源控制方法。

背景技術(shù)

對于同一芯片，運(yùn)行的頻率越高，需要的電壓也越高。DVFS是根據(jù)芯片所運(yùn)行的應(yīng)用程序?qū)τ?jì)算能力的不同需要，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)芯片的運(yùn)行頻率和電壓，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

在采用DVFS的電源系統(tǒng)中，芯片的頻率與電壓對應(yīng)。在芯片運(yùn)行在某個(gè)頻率上時(shí)，由于芯片的功率變化，會(huì)導(dǎo)致芯片的電流發(fā)生變化，導(dǎo)致芯片上的電壓發(fā)生跳變。通過電源管理單元(power management unit，PMU)中的比較器，可以測量芯片的電壓變化，獲取電壓變化率。當(dāng)電壓變化率達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，PMU會(huì)改變對芯片的輸出模式，以使得跳變的電壓回到原先的電壓。例如，芯片從輕載進(jìn)入重載，PMU需要從非連續(xù)模式(discontinuousconduction mode，DCM)切換到連續(xù)模式(continuous conduction mode，CCM)。從芯片進(jìn)入重載的時(shí)刻，到PMU切換到CCM的時(shí)刻存在延時(shí)，即動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。

在動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間內(nèi)，如果跳變后的電壓與原先的電壓偏離過大，或者動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間過長，將導(dǎo)致電源系統(tǒng)供電異常。因此，如何降低動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，成為業(yè)內(nèi)一個(gè)比較棘手的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┝艘环NDVFS電源系統(tǒng)和DVFS電源控制方法，可以降低動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。

本申請第一方面提供了一種DVFS電源系統(tǒng)。

DVFS電源系統(tǒng)包括：芯片，PMU和負(fù)載模塊。負(fù)載模塊可以是芯片，或者是芯片中的部分功能模塊，例如中央處理器(central processing unit，CPU)，圖形處理器(graphicsprocessing unit，GPU)，也可以是其它不屬于芯片的負(fù)載。PMU包括控制器和開關(guān)電源。開關(guān)電源可以是BUCK電路，BOOST電路，BUCK-BOOST電路。芯片根據(jù)對計(jì)算能力的需求，確定是否需要調(diào)整電壓。若需要調(diào)整電壓，則芯片用于向控制器發(fā)送調(diào)壓指令，調(diào)壓指令與第一電壓對應(yīng)。調(diào)壓指令與第一電壓對應(yīng)是指調(diào)壓指令包括第一電壓，或包括與第一電壓相對應(yīng)的標(biāo)識(shí)。若調(diào)壓指令對應(yīng)的第一電壓大于或小于閾值電壓，則控制器用于改變開關(guān)電源的狀態(tài)，以使得開關(guān)電源從第一模式轉(zhuǎn)換成第二模式，以使得改變開關(guān)電源可對負(fù)載模塊的輸出電流的范圍。具體的，控制器用于控制開關(guān)電源中某些電子元件的導(dǎo)通與關(guān)斷，來改變開關(guān)電源的狀態(tài)。

在調(diào)壓指令對應(yīng)的第一電壓大于或小于閾值電壓的情況下，控制器改變對負(fù)載模塊的輸出模式。無需等待比較器對負(fù)載模塊的電壓反饋，因此可以降低動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。

基于本申請第一方面，在本申請第一方面的第一種實(shí)施方式中，第一模式為DCM，第二模式為CCM。PMU在CCM下對負(fù)載模塊的輸出電流大于在DCM下對負(fù)載模塊的輸出電流?？刂破骶唧w用于若調(diào)壓指令對應(yīng)的第一電壓大于閾值電壓，則改變開關(guān)電源的狀態(tài)，以使得開關(guān)電源從DCM轉(zhuǎn)換成CCM。其中，負(fù)載模塊進(jìn)入重載后，PMU對負(fù)載模塊的輸出電壓會(huì)發(fā)生跌落現(xiàn)象。若跌落后的輸出電壓不能滿足要求，則負(fù)載模塊可能會(huì)發(fā)生復(fù)位重啟現(xiàn)象，降低用戶體驗(yàn)。芯片發(fā)送的調(diào)壓指令在負(fù)載模塊進(jìn)入重載之前。因此，通過調(diào)壓指令對應(yīng)的第一電壓大于閾值電壓來使得DCM轉(zhuǎn)換成CCM，可以減少負(fù)載模塊發(fā)生復(fù)位重啟現(xiàn)象，提升用戶體驗(yàn)。