用于集成電路的電力管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于集成電路的電力管理系統(tǒng)。集成電路操作系統(tǒng)的電力管理電路包括電源電壓特征電路以及時(shí)鐘合成電路，其中電源可為邊緣(marginal)的。該電源電壓特征電路確定施加至IC的電源電壓強(qiáng)度并且提供信息至合成電路，其用于調(diào)整IC的時(shí)鐘頻率以確保IC不會(huì)汲取過量的電流并且迫使IC復(fù)位。計(jì)數(shù)器被用于確定電源電壓達(dá)到第一電平與達(dá)到更高的第二電平之間的時(shí)間，該時(shí)間代表了電源電壓的斜度。了解在某操作或者某基準(zhǔn)條件下電路的一部分的特性可用于調(diào)整該特征。
【專利說明】
用于集成電路的電力管理系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明通常涉及集成電路電力管理，并且更具體地是，其涉及監(jiān)測(cè)電源質(zhì)量以及相應(yīng)地調(diào)節(jié)集成電路電力使用的方法。
[0002]現(xiàn)代集成電路(IC)被用于各種環(huán)境中。在一些這樣的環(huán)境中，例如樓宇控制與管理設(shè)施、諸如超級(jí)計(jì)算機(jī)的電子系統(tǒng)或大型電路板、以及車輛分布式傳感器和控制系統(tǒng)中，施加至IC的電源電壓可能被各種因素所拖累，例如IC與電源之間的距離以及在被供電的專用集成電路的大體附近的其它IC的數(shù)量、配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(例如，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或星型)以及各種IC的狀態(tài)。
[0003]IC的狀態(tài)可確定其汲取(draw)的電力的量。例如，處于閑置狀態(tài)的微處理器與正在活躍地進(jìn)行計(jì)算的微處理器相比能夠汲取更少的電力。試圖(例如與無線集線器(wireless hub)或蜂窩式無線電塔(cellular rad1 tower))建立連接的無線傳輸IC典型地執(zhí)行電力變動(dòng)(power range)，在電力變動(dòng)中:與IC沒有傳輸或者已經(jīng)獲得就近連接時(shí)相比，IC可以從電源汲取更多的電力。
[0004]另外，正在上電的IC與在其穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行期間的IC相比可以初始地汲取更多的電力。相應(yīng)地，與包括多個(gè)IC的系統(tǒng)的IC電力管理有關(guān)的已知問題是在同一時(shí)間管理多個(gè)IC的同時(shí)啟動(dòng)。
[0005]圖1是包括多個(gè)IC的典型電子系統(tǒng)100的框圖。系統(tǒng)100包括電源110、配電網(wǎng)絡(luò)120以及例如集成電路130的多個(gè)1C。操作時(shí)，電源110向網(wǎng)絡(luò)120供電，網(wǎng)絡(luò)120接著向例如集成電路130的集成電路供電。
[0006]電源110可為集中式或者分布式，并且可為單端式(single-ended)或者差動(dòng)式(differential)。配電網(wǎng)絡(luò)120可為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、網(wǎng)眼式、網(wǎng)格式、星型或其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通常，配電網(wǎng)絡(luò)120與IC 一樣將呈現(xiàn)出電阻性、電感性以及電容性特性。
[0007]從而，當(dāng)電力施加至系統(tǒng)100時(shí)，集成電路130不會(huì)立即見到電源110的全電壓，而是隨著電容性元件通過配電網(wǎng)絡(luò)120的電阻性元件來充電而見到逐漸上升的電壓。電感性元件也可以導(dǎo)致振鈴和/或過沖電壓，尤其緊隨著電源110的開啟。因?yàn)檫@些或者其他原因，一些電源設(shè)計(jì)有涌入電流抑制電路以“緩慢啟動(dòng)”系統(tǒng)。
[0008]圖2是關(guān)于IC(例如圖1的IC130)中的信號(hào)隨著時(shí)間和電源電壓變化的信號(hào)時(shí)序圖200。時(shí)序圖200在縱軸示出了(a)在圖200的上側(cè)部分的電壓電平VDD205，同時(shí)在下側(cè)部分，示出了(b)上電復(fù)位低電壓檢測(cè)(P0R_LVD)信號(hào)210以及(c)總體(Overal)IC復(fù)位信號(hào)/RESET 215。從左到右，時(shí)間示出為增加。
[0009]時(shí)序圖200的上側(cè)部分還示出了多個(gè)參考電壓。時(shí)序圖200示出了(a)POR觸發(fā)電平(PTL) 220、(b)LVD下降觸發(fā)電平(LFTL) 225以及(c)LVD上升觸發(fā)電平(IRTL) 230。
[0010]如時(shí)序圖200的左手側(cè)所示，VDD初始啟動(dòng)時(shí)非常低，但是隨著時(shí)間的過去，VDD開始增加。VDD首先在時(shí)刻235與參考電壓PTL220相交。在該電壓電平，IC130具有足夠的電力來操作例如帶隙參考以及其他閾值檢測(cè)器的基本電路，但是完整功能仍因?yàn)?RESET信號(hào)215保持為低而被禁用。
[0011]隨著更多的時(shí)間過去，VDD在時(shí)刻240與LRTL230相交。該相交觸發(fā)了 IC130的上電復(fù)位低電壓交叉檢測(cè)機(jī)制，從而導(dǎo)致P0R_LVD 210的解除斷言(de-assert)以及IC開始對(duì)其啟動(dòng)完整功能進(jìn)行倒計(jì)時(shí)(例如，為啟動(dòng)其系統(tǒng)時(shí)鐘的倒計(jì)時(shí))。
[0012]在時(shí)刻245，計(jì)時(shí)器到時(shí)(例如，由該內(nèi)部上電時(shí)鐘計(jì)時(shí)的計(jì)數(shù)器發(fā)生溢出)并且信號(hào)/RESET被解除斷言(即，被驅(qū)動(dòng)為高)，其允許啟動(dòng)IC130的完整功能。
[0013]但是，在IC130遠(yuǎn)離電源110、被其他類似的IC包圍和/或具有高的初始啟動(dòng)電流需求的典型情況下，電壓VDD 205達(dá)到峰值電壓250，之后隨著被汲取的電流超過了電源110能夠提供的電流而開始下降。
[0014]在很多情況下，VDD將降至低于LVD下降觸發(fā)電平225 (例如，示出為在時(shí)刻255發(fā)生)，其導(dǎo)致上電低電壓檢測(cè)電路解除斷言P0R_LVD 210 (也示出為在時(shí)刻255處發(fā)生)，并且由此迫使/RESET的斷言(在時(shí)刻255)，其導(dǎo)致了集成電路130的相應(yīng)復(fù)位。
[0015]由于電路130的復(fù)位，集成電路的時(shí)鐘停止并且集成電路停止操作。位于同一配電網(wǎng)絡(luò)120中的類似IC也將被迫復(fù)位，因此從電源110汲取的電流將會(huì)減少，并且相應(yīng)地可以看到VDD將會(huì)開始再次上升(例如，在點(diǎn)260所示)
[0016]一旦VDD在時(shí)刻265再次達(dá)到LRTL230，P0R_LVD被解除斷言(270)，計(jì)時(shí)器再次運(yùn)行并且IC130將準(zhǔn)備重復(fù)如下的潛在地?zé)o限循環(huán):(a)退出復(fù)位(即，在時(shí)刻275解除斷言/RESET) ;(b)汲取過多的電流以及(c)迫使在時(shí)刻280與低電壓閾值相交；以及⑷在時(shí)刻285導(dǎo)致/RESET的再次斷言。
[0017]由此，有益的是:能夠?qū)ο到y(tǒng)中的多個(gè)IC進(jìn)行供電而不會(huì)導(dǎo)致IC中的無意復(fù)位。
【附圖說明】
[0018]本發(fā)明通過示例的方式進(jìn)行描述并且并不被附圖所限制，在附圖中，類似的附圖標(biāo)記代表了類似的元件。出于簡(jiǎn)單和清楚的目的來示出附圖中的元件，且沒有必要按照實(shí)際尺寸來繪制。例如，為了清楚起見，層和區(qū)域的厚度可能被夸大。
[0019]圖1是包括多個(gè)IC的傳統(tǒng)電子系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意性框圖；
[0020]圖2是關(guān)于圖1的一個(gè)IC中的信號(hào)隨時(shí)間和電源電壓變化的簡(jiǎn)化信號(hào)時(shí)序圖；
[0021]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的IC的簡(jiǎn)化示意性框圖；
[0022]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的關(guān)于圖3的IC中的信號(hào)隨時(shí)間和電源電壓變化的簡(jiǎn)化信號(hào)時(shí)序圖；
[0023]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖3的系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器的一個(gè)可能實(shí)施例的簡(jiǎn)化示意性框圖；以及
[0024]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器的操作的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]這里公開了本發(fā)明的詳細(xì)說明性實(shí)施例。但是，這里公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)僅是出于描述本發(fā)明的示例實(shí)施例的目的。本發(fā)明可以以許多不同的形式來體現(xiàn)并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為僅限制到這里所描述的實(shí)施例。另外，這里所使用的術(shù)語僅出于描述具體實(shí)施例的目的，而并非意圖限制本發(fā)明的示例實(shí)施例。
[0026]這里所使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該個(gè)”同樣意為包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚地指明。進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)理解詞語“包括”，“包括有”，“包含”，和/或“包含有”是確定所陳述的特征、步驟或部件的存在，但是不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、步驟或部件的存在或附加。還應(yīng)當(dāng)注意在一些替代的實(shí)施方式中，注明的功能/動(dòng)作可能會(huì)以非附圖中所注明的順序發(fā)生。例如，依次示出的兩幅圖可能實(shí)際上是基本上同時(shí)執(zhí)行的或者可能在某些時(shí)候以相反的順序執(zhí)行，其取決于涉及的功能/動(dòng)作。
[0027]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的IC300的簡(jiǎn)化框圖。IC300包括電力時(shí)鐘發(fā)生器310、系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器320以及處理器塊330。IC300連接到電源VDD340和地350。
[0028]操作中，電力時(shí)鐘發(fā)生器310輸出電力時(shí)鐘(PCLK) 360至系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器320。系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器320使用PCLK360以操作被用于確定最優(yōu)系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK370的頻率的電力計(jì)數(shù)器。系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器320輸出SYSCLK370至處理電路330，在處理電路330中，SYSCLK370用于“鐘控”(clock) IC300的核心邏輯部。
[0029]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的關(guān)于圖3的IC300的系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器320中的信號(hào)的簡(jiǎn)化信號(hào)時(shí)序圖400。時(shí)序圖400反映了隨著時(shí)間變化的不同信號(hào)的值與電源電壓VDD340的關(guān)系。
[0030]VDD340的變化反映了 IC300的環(huán)境。例如，IC300可以用在⑴汽車、船只、飛機(jī)、建筑或火車的傳感器/控制網(wǎng)絡(luò)中或者用在(ii)工廠或車間的分布式工業(yè)控制過程網(wǎng)絡(luò)中。在這些環(huán)境中，電源電壓可以被約束并且呈現(xiàn)出非理想特性，該非理想特性可被建模為反映具有高內(nèi)電阻和各種電容性和電感性特性的電源。
[0031]在縱軸，時(shí)序圖400示出了(a)在圖上側(cè)部分的電源電壓電平VDD340以及在圖下側(cè)部分示出了(b)上電復(fù)位低電壓檢測(cè)(P0R_LVD)信號(hào)410、(c)總體IC復(fù)位信號(hào)/RESET420以及(d)電力計(jì)數(shù)器信號(hào)430。從左至右，時(shí)間被示出為增加。
[0032]在時(shí)序圖400的上側(cè)部分還示出了參考電壓:(a) POR觸發(fā)電平(PTL) 440、(b) LVD上升觸發(fā)電平(LRTL)450、(c)電力電平1460以及(d)電力電平2470。
[0033]如圖的左手側(cè)所示，VDD初始啟動(dòng)時(shí)非常低，但是，隨著時(shí)間的過去，VDD開始增加。VDD的斜度或上升時(shí)間隨著系統(tǒng)電源的強(qiáng)度、系統(tǒng)的負(fù)荷以及對(duì)IC300進(jìn)行供電的配電網(wǎng)絡(luò)的電阻、電感和電容(RLC)特性而變化。
[0034]通常，如果電源較強(qiáng)(例如，它在供給IC300所需的電流的同時(shí)還能夠維持接近其額定開路電壓)，那么隨著時(shí)間電源將呈現(xiàn)出陡峭的正斜度。如果電源較弱，那么電源將呈現(xiàn)出緩慢的斜坡度(slow ramp)以及淺斜度，并可能需要更長(zhǎng)的時(shí)間來達(dá)到其全部額定電壓，或者由于內(nèi)部阻抗或者與配電網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的阻抗，電源可能永遠(yuǎn)不能達(dá)到其全部額定電壓。
[0035]隨著電壓VDD340上升至高于PTL440，IC300的一些子系統(tǒng)開始操作。尤其是內(nèi)部電壓參考、閾值檢測(cè)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(one-shots)以及比較器將開始操作。在VDD達(dá)到LRTL450的時(shí)刻，集成電路300將能夠確定已達(dá)到低電壓檢測(cè)上升觸發(fā)電平450，并且作為響應(yīng)，IC300在時(shí)刻480解除斷言P0R_LVD 410 (即，驅(qū)動(dòng)該信號(hào)為低)。
[0036]當(dāng)在時(shí)刻485電源電壓VDD340達(dá)到電力電平1460時(shí)，圖3的系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器320中的電力計(jì)數(shù)器(未示出)啟動(dòng)，并且當(dāng)在時(shí)刻490VDD達(dá)到電力電平2470時(shí)，電力計(jì)數(shù)器終止。由于電源電壓VDD340的斜度或上升隨著電源、配電網(wǎng)絡(luò)以及IC300和其臨近電子元件的特性而變化，因此測(cè)量該斜度能夠深入了解這些特性。
[0037]由于電力電平1460、電力電平2470以及計(jì)數(shù)器的每一步的持續(xù)時(shí)間是已知的，因此計(jì)數(shù)器的最終計(jì)數(shù)值可用來估計(jì)電源電壓VDD的斜度，由此近以IC300的本地電源的強(qiáng)度。
[0038]注意，在不同實(shí)施例中，可以去除第一參考電壓電力電平1460，且電力計(jì)數(shù)器430在VDD340升高至高于LRTL450時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)。一旦VDD達(dá)到電力電平2470時(shí)，計(jì)數(shù)器就終止并且該計(jì)數(shù)被記錄并且用于電源斜度特性的指示，以確定系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。
[0039]通常，如果電源較強(qiáng)，那么計(jì)數(shù)值將較小。相反地，如果電源較弱，那么計(jì)數(shù)值可能較大。
[0040]類似地，對(duì)于同樣的電源，如果集成電路300消耗大量的電力，那么VDD340的電壓上升的斜度與消耗很少電力的IC300相比會(huì)較淺。對(duì)應(yīng)地，低電力IC相比于高電力IC來說，其計(jì)數(shù)值將較小。
[0041]在確定最終計(jì)數(shù)值之后，該值發(fā)送至系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器320以確定IC300可以操作的系統(tǒng)時(shí)鐘的最優(yōu)頻率(例如，圖3的SYSCLK 370)。在最優(yōu)頻率下操作IC300可避免從電源中汲取過量的電流，由此避免電源電壓VDD340降低至低于電路操作的關(guān)鍵閾值，例如LVD下降觸發(fā)電平(未示出)或者POR觸發(fā)電平440。
[0042]如由圖4的VDD340的趨平(level-off)所示出的，在時(shí)刻495，IC300在計(jì)算出的最優(yōu)SYSCLK頻率下啟動(dòng)操作，并且電源電平平穩(wěn)(level out)，逐漸地達(dá)到系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)電壓(未示出)，并且理想地在穩(wěn)定狀態(tài)IC操作情況下之后不會(huì)出現(xiàn)顯著的降低。
[0043]圖5為圖3的系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器320的一個(gè)可能的實(shí)施例的簡(jiǎn)化框圖。系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器320包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器510、520和530、電力計(jì)數(shù)器540以及系統(tǒng)時(shí)鐘合成器550。
[0044]在操作中，當(dāng)電力施加至IC300時(shí)，電壓VDD340開始上升，IC300中的電路(未示出)穩(wěn)定了閾值電壓，例如，POR觸發(fā)電平440、LRTL450、電力電平1460以及電力電平2470，在后的三個(gè)分別連接至單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器510、520以及530。
[0045]接下來，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器510將電壓VDD340與LRTL電壓450相比較，并且如果VDD340超過LRTL電壓450，那么單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器510輸出復(fù)位脈沖至計(jì)數(shù)器540，從而將計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)復(fù)位至零。
[0046]隨著VDD持續(xù)上升，在某一點(diǎn)，VDD超過電力電平1460并且觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器520，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器520輸出計(jì)數(shù)器啟動(dòng)脈沖560至電力計(jì)數(shù)器540。
[0047]隨著電源特性的變化，VDD持續(xù)上升并且最終超過電力電平2470，由此觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器530。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器530接著輸出計(jì)數(shù)器停止脈沖570至電力計(jì)數(shù)器540，該脈沖在代表了電源電壓VDD340的斜度的計(jì)數(shù)值處停止該計(jì)數(shù)器。
[0048]計(jì)數(shù)器值通過線纜580輸出至系統(tǒng)時(shí)鐘合成器550，在系統(tǒng)時(shí)鐘合成器550中該計(jì)數(shù)器值被用于產(chǎn)生SYSCLK370的最優(yōu)頻率，以此最優(yōu)頻率來將時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)到集成電路300中的處理電路330。例如該計(jì)數(shù)器值可被用于確定被裝載入寄存器中的值，其與系統(tǒng)時(shí)鐘合成器550中的可編程頻率合成器有關(guān)，并且與其他輸入以及硬件一起確定SYSCLK370的頻率。
[0049]一旦SYSCLK穩(wěn)定下來，通過解除斷言/RESET，處理電路330從復(fù)位中恢復(fù)。
[0050]在一些實(shí)施例中，可采用外部時(shí)鐘控制信號(hào)590來調(diào)整或覆蓋由電力計(jì)數(shù)器540提供給系統(tǒng)時(shí)鐘合成器550的計(jì)數(shù)器值580。在這樣的實(shí)施例中，外部時(shí)鐘控制信號(hào)590由外部器件產(chǎn)生，該外部器件監(jiān)測(cè)IC300操作于其中的設(shè)施的電源電壓。在其他實(shí)施例中，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器510、520和530以及電力計(jì)數(shù)器或者類似的電源電壓特征硬件將在IC300之外實(shí)現(xiàn)，以用于確定外部時(shí)鐘控制并且從外部輸入至IC300。外部時(shí)鐘控制590可以是與電力計(jì)數(shù)器540提供的計(jì)數(shù)器值相似的計(jì)數(shù)器值，或者外部時(shí)鐘控制590可以是例如從計(jì)數(shù)器值或缺省值增加或者減小的偏差值、覆蓋信號(hào)或者指令。外部時(shí)鐘控制590可以例如由串行或并行或網(wǎng)絡(luò)接口攜帶。
[0051]替代地，從斜度分析中確定的最優(yōu)頻率可被用于設(shè)置系統(tǒng)的軟最大(softmaximum) SYSCLK頻率，該軟最大SYSCLK頻率可選擇性地被允許通過軟件覆蓋來克服(overcome) 0例如，用戶或管理者(supervisor)請(qǐng)求加載比系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器550設(shè)置的最優(yōu)頻率更高的時(shí)鐘頻率值可以導(dǎo)致發(fā)出系統(tǒng)中斷，該系統(tǒng)中斷可以選擇性地被屏蔽(mask)(即，忽略)或被暴露(unmask)并且可操作地覆蓋該更高的頻率請(qǐng)求。
[0052]在一些實(shí)施例中，可采用替代的方法來確定電源特性并且設(shè)置最優(yōu)時(shí)鐘頻率。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，在確定VDD斜度的時(shí)候使用已知的負(fù)荷，例如以給定的“測(cè)試” SYSCLK頻率施加至電路的基準(zhǔn)處理程序。在已知負(fù)荷下確定的斜度的結(jié)果接著被用于確定SYSCLK頻率的操作最優(yōu)值。
[0053]在另一個(gè)實(shí)施例中，除了一個(gè)或少數(shù)具有典型特性的IC300的子電路之外的所有子電路都被禁用，并且僅在具有典型特性的電路汲取電流時(shí)測(cè)量該斜度。
[0054]在另一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)行了多個(gè)斜度測(cè)量，每個(gè)都處于不同的操作情況下，這種情況通過(a)改變系統(tǒng)的操作頻率、(b)改變涉及的門的數(shù)量(例如，使能或者禁用集成電路中不同的子電路)或者(C)運(yùn)行特定的基準(zhǔn)程序來建立。
[0055]在另一個(gè)實(shí)施例中，為不同的子電路或者不同的操作模式或者上電復(fù)位或操作的不同階段確定不同的頻率。例如，在一個(gè)頻率下操作的非易失性存儲(chǔ)器可以比操作在同樣頻率下的處理邏輯部消耗更多的電力。由于IC啟動(dòng)時(shí)汲取的電流可以是最顯著的，尤其是在其他IC同時(shí)啟動(dòng)的環(huán)境中，有利的是:在初始化期間，相對(duì)于其他邏輯部的時(shí)鐘頻率，調(diào)整非易失性存儲(chǔ)器的時(shí)鐘頻率。
[0056]在另一個(gè)實(shí)施例中，確定電源強(qiáng)度的替代方法也可以用來設(shè)置最優(yōu)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。例如可采用模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D)在已知點(diǎn)及時(shí)采樣VDD，并且可由通過對(duì)可能的有噪音的電源電壓進(jìn)行采樣而接收到的潛在非線性樣本進(jìn)行平滑來確定VDD的斜度或類似地，電源的相對(duì)強(qiáng)度。
[0057]在另一個(gè)實(shí)施例中，可采用反饋機(jī)制來確定最優(yōu)操作頻率。在這些實(shí)施例中，采用測(cè)試系統(tǒng)時(shí)鐘頻率來啟動(dòng)操作，對(duì)于斜率的影響被用于改進(jìn)測(cè)試系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，直到確定最終用于系統(tǒng)操作的最優(yōu)頻率值。在這樣的實(shí)施例中，可在IC的全操作之前使用該測(cè)試系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。
[0058]圖6是代表了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電力管理實(shí)施例的流程圖600。該過程開始于步驟610。在步驟620，運(yùn)行第一測(cè)試并且確定相關(guān)于VDD的第一值。
[0059]例如，在步驟620，上電之后，計(jì)數(shù)器可保持復(fù)位直到電源電壓VDD達(dá)到第一已知的電壓電平(例如，圖4的電力電平1460)。一旦電源電壓VDD達(dá)到第一已知的電力電平時(shí)，計(jì)數(shù)器以已知的頻率啟動(dòng)。這里，第一值是時(shí)刻O。
[0060]接著，在步驟630，執(zhí)行測(cè)試以查看電源電壓是否達(dá)到第二已知電壓電平(例如，圖4的電力電平2470)。當(dāng)電源電壓已達(dá)到該電平，終止計(jì)數(shù)器并且所提取的第二值是計(jì)數(shù)器值。
[0061]接下來，在步驟640，該計(jì)數(shù)器值與兩個(gè)已知電壓電平一起用于確定電源的特性:電源電壓的改變與時(shí)間的關(guān)系。利用該信息以及對(duì)在上電期間IC汲取的相對(duì)電流的了解，可執(zhí)行計(jì)算采用外推法來確定最優(yōu)SYSCLK頻率。通常，如果斜度較大，那么可選擇較快的SYSCLK頻率。如果斜度較小(淺)，則可選擇較慢的SYSCLK頻率。在步驟650完成該過程。
[0062]在一些實(shí)施例中，計(jì)數(shù)器值可被用于作為由經(jīng)驗(yàn)確定的可編程時(shí)鐘合成器輸入值表的查詢地址。在其他實(shí)施例中，在被用作查找值或者直接用于設(shè)定時(shí)鐘合成器之前，該計(jì)數(shù)器值可增加偏差值或者乘以因數(shù)。
[0063]在替代的實(shí)施例中，在步驟620中，可在第一頻率下單獨(dú)運(yùn)行第一子電路，其中在該頻率下該子電路的電流汲取或者負(fù)荷在測(cè)試之前就是已知的。接著，對(duì)電源電壓進(jìn)行采樣來確定第一 VDD值。
[0064]在步驟630中，在第二頻率下再次運(yùn)行該測(cè)試，其中該子電路的電流汲取或負(fù)荷在測(cè)試之前再次是已知的。再次對(duì)電源電壓進(jìn)行采樣來確定第二 VDD值。
[0065]在步驟640中，兩個(gè)不同的檢測(cè)VDD值與兩個(gè)已知的電流汲取值一起用于計(jì)算VDD相對(duì)于電流的斜度，該斜度為電源特性。該斜度接著被用于預(yù)測(cè)不同操作頻率下芯片全電流負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的電源電壓，并且為能將VDD保持在可接受的操作電壓電平范圍的操作，選擇最優(yōu)頻率。
[0066]除非特別聲明，例如“第一”和“第二”的詞語被用于任意區(qū)分這些詞語所描述的元件。由此，這些詞語不必要旨在指示這些元件的時(shí)間次序或者其他優(yōu)先次序。另外，諸如“至少一個(gè)”和“一個(gè)或多個(gè)”的介紹性短語在權(quán)利要求中的使用不應(yīng)當(dāng)被理解為暗示了由不定冠詞“一個(gè)”和“一”介紹的其它保護(hù)元件將包括這種被介紹的保護(hù)元件的任何具體權(quán)利要求限制到僅包括一個(gè)這種的發(fā)明，即使是當(dāng)同一權(quán)利要求同時(shí)包括了介紹性短語“一個(gè)或多個(gè)”或者“至少一個(gè)”以及如“一個(gè)”或“一”的不定冠詞。這對(duì)于定冠詞的使用同樣有效。
[0067]雖然這里描述的發(fā)明結(jié)合參考了特定的實(shí)施例，但是在不偏離如下列權(quán)利要求所闡述的本發(fā)明范圍的情況下可以做出各種的改進(jìn)和改變。相應(yīng)地，說明書和附圖應(yīng)以說明性而非限制性意義來考慮，并且所有的這樣的改進(jìn)都應(yīng)當(dāng)包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。這里所描述的與特定實(shí)施例相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)、益處或者問題的解決方案并非旨在被理解為任意或者所有權(quán)利要求中關(guān)鍵的、必須的或者重要的特征或元件。
[0068]在以下的權(quán)利要求中，詞語“電路”被用于描述本發(fā)明的各種實(shí)施例并且應(yīng)當(dāng)被理解為包括物理硬件和/或固件和/或軟件。另外，物理硬件應(yīng)當(dāng)被理解為包括模擬和/或數(shù)字部件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集成電路的電力管理系統(tǒng)，所述電力管理裝置包括: 電源電壓特征電路，其被配置為確定代表施加至所述集成電路的電源電壓特性的第一值；以及 時(shí)鐘合成電路，可操作地耦合至所述電源電壓特征電路，所述時(shí)鐘合成電路接收并且使用所述第一值以產(chǎn)生具有第一頻率的時(shí)鐘，所述時(shí)鐘被用于對(duì)所述集成電路的至少一部分中的邏輯部計(jì)時(shí)。2.如權(quán)利要求1所述的電力管理系統(tǒng)，其中所述第一值代表所述電源電壓的斜度特性。3.如權(quán)利要求2所述的電力管理系統(tǒng)，其中所述第一值代表了一段時(shí)間。4.如權(quán)利要求3所述的電力管理系統(tǒng)，其中所述第一值為計(jì)數(shù)器的輸出。5.如權(quán)利要求1所述的電力管理系統(tǒng)，其中: 所述電源電壓特征電路被配置為確定代表所述電源電壓特性的第二值； 所述時(shí)鐘和成電路被配置為接收所述第二值；以及 所述時(shí)鐘合成電路采用所述第一值和所述第二值兩者來產(chǎn)生所述第一頻率。6.如權(quán)利要求5所述的電力管理系統(tǒng)，其中所述第一值和所述第二值中的每一個(gè)都代表了一段時(shí)間。7.如權(quán)利要求5所述的電力管理系統(tǒng)，其中所述第一值和所述第二值中的至少一個(gè)代表了所述電源電壓的采樣。8.如權(quán)利要求1所述的電力管理系統(tǒng)，其中所述電源電壓特征電路和所述時(shí)鐘合成電路中的至少一個(gè)位于所述集成電路之外。9.如權(quán)利要求1所述的電力管理系統(tǒng)，其中所述集成電路的所述部分是所述集成電路中的非易失性存儲(chǔ)器。10.如權(quán)利要求1所述的電力管理系統(tǒng)，其中所述第一頻率低于一頻率，其中當(dāng)所述集成電路被提供有廠商推薦的標(biāo)稱電源電壓時(shí)被指定以所述頻率操作。
【文檔編號(hào)】G06F1/24GK105892606SQ201410858171
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月8日
【發(fā)明人】耿曉祥, 張磊
【申請(qǐng)人】飛思卡爾半導(dǎo)體公司