專利名稱：電源管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及集成電路，并且特別涉及用于集成電路的電源管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
集成電路利用電源來操作。對一些集成電路，集成電路的不同電路部分具有不同的電壓操作要求。例如，可以對集成電路的不同電路部分按不同電壓電平來加電。對這些集成電路的一些，期望在操作期間能改變對不同電路部分的每一個所供給電能的電壓，以便提高集成電路的整體電能效率，和/或減少集成電路的熱輸出。
通過一些系統(tǒng)，期望降低供給集成電路的電能電壓和供給集成電路的不同電路部分的電壓之間的差值，以便提高集成電路的電能效率。然而，因為供給不同電路部分的電壓可以在操作期間改變，因此集成電路的電源的電壓必須足夠高，以滿足對不同電路部分的任何一個供給最大可能電壓。這樣，要滿足該最大電壓需求可能會降低集成電路的電能效率。
因此希望有一種具有改進電能效率的、用于電子系統(tǒng)的電源管理系統(tǒng)。


通過參考附圖，可以更好地理解本發(fā)明，并且對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其多個目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的電子系統(tǒng)的實施例的框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的電子系統(tǒng)的另一實施例的框圖。
在不同圖中使用相同的標(biāo)記來表示相同的零件，除非另外特別指出。
具體實施例方式
下文闡述用于實施本發(fā)明的模式的詳細描述。說明書用來示例說明本發(fā)明，并且不應(yīng)當(dāng)視為限制。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的電子系統(tǒng)的框圖。電子系統(tǒng)101包括集成電路103，用于執(zhí)行電子系統(tǒng)的操作。在一個實施例中，系統(tǒng)101是手持蜂窩電話，以及集成電路103是基帶ICU(集成電路單元)芯片，包括調(diào)制解調(diào)器電路，諸如數(shù)字信號處理器(DSP)和微控制器單元(MCU)。在其他實施例中，電子系統(tǒng)101是計算機系統(tǒng)，諸如例如個人數(shù)字助理(PDA)或膝上型計算機，其中集成電路103是中央處理單元芯片。在一個實施例中，集成電路103實現(xiàn)CMOS技術(shù)。
如圖1所示，集成電路103包括三個集成電路部分，分別從集成電路的電壓調(diào)節(jié)器以穩(wěn)定電壓對其提供電能。集成電路部分A 111從調(diào)節(jié)器A 117以電壓VA接收電能，集成電路部分B 113從調(diào)節(jié)器B 119以電壓VB接收電能，以及集成電路部分C 115從調(diào)節(jié)器C 121以電壓VC接收電能。在所示的實施例中，集成電路部分A 111是集成電路103的核心處理單元。在一個實施例中，電路部分(111，113和115)的每一個表示獨立的電壓-頻率段。在一個實施例中，集成電路A 111包括MCU，電路部分B 113包括DSP，以及電路部分C 115包括存儲器。
集成電路103管腳141從電源系統(tǒng)105以電源電壓(VDD)接收操作電能。在其他實施例中，集成電路103的電源輸入可以包括在集成電路103中內(nèi)部連接在一起的多個管腳。如稍后所述，集成電路103包括電路，用于從VA、VB和VC的一個選擇電壓，以及將該電壓的示數(shù)作為輸出提供給電源系統(tǒng)105以便調(diào)整VDD的電壓。
調(diào)節(jié)器117、119和121經(jīng)管腳141分別從電源系統(tǒng)105接收電能，并且以電壓VDD把該電能轉(zhuǎn)換成所期望的輸出電壓(VA、VB或VC)，用于它的各個電路部分(電路部分A、電路部分B和電路部分C)。調(diào)節(jié)器117、119和121分別包括輸入端(input)，用于從寄存器125接收控制信號(CA、CB和CC)，所述控制信號用于設(shè)置調(diào)節(jié)器輸出的電壓?？刂菩盘朇A、CB和CC是電壓電平指示字(indicator)，表示對接收該控制信號的調(diào)節(jié)器的所期望的輸出電壓。通過用由調(diào)節(jié)器接收的控制信號(CA、CB或CC)所指示的電壓，設(shè)置每個調(diào)節(jié)器(117，119和121)的輸出電壓(VA，VB和VC)。在一些實施例中，調(diào)節(jié)器117、119和121是線性調(diào)節(jié)器。在其他實施例中，可以用諸如例如MOSFET的開關(guān)設(shè)備來實現(xiàn)塊117、119和121。
在集成電路103的操作期間，核心電路部分A 111通過經(jīng)總線120將控制值寫入寄存器125，可以單獨地調(diào)整調(diào)節(jié)器117、119和121的輸出的電壓(VA，VB或VC)。因此，核心電路部分A 111能控制供給電路部分111、113和115的電能的電壓以便增加集成電路103的電能效率。在一個實施例中，寄存器125是核心電路部分A 111的部分。
集成電路103包括電路，用于從VA、VB和VC的一個選擇電壓，以及將該電壓的示數(shù)作為輸出提供給電源系統(tǒng)105以便調(diào)整VDD的電壓。在圖1的實施例中，邏輯電路127從寄存器125接收控制信號CA、CB和CC并且基于這些控制信號，將特定狀態(tài)的復(fù)用器控制信號128提供給復(fù)用器123。將調(diào)節(jié)器117、119和121的每一個輸出輸入到復(fù)用器123?；趶?fù)用器控制信號128的狀態(tài)，復(fù)用器123在其輸出端將調(diào)節(jié)器117、119或121的輸出電壓中的一個經(jīng)管腳143提供給電源系統(tǒng)105。
在一個實施例中，按照控制信號CA、CB和CC所指示的，邏輯電路127基于三個調(diào)節(jié)117、119和121中哪一個輸出的電壓是最高電壓，來選擇提供給電源系統(tǒng)105的調(diào)節(jié)器輸出電壓(VA，VB或VC)。例如，如果控制信號CA指示1.0V，控制信號CB指示0.8伏，以及控制信號CC指示1.2伏，邏輯電路127將復(fù)用器控制信號128設(shè)置到某個狀態(tài)，以便控制復(fù)用器123將調(diào)節(jié)器121的輸出的電壓VC提供給電源系統(tǒng)105，在圖1中表示為“Vmax”。
在所示的實施例中，按控制信號CA、CB和CC所指示的，電源系統(tǒng)105利用Vmax將電壓VDD調(diào)整到足夠高的電平，以滿足VA、VB或VC的最高電壓的需求。電源系統(tǒng)105使VDD比Vmax的電壓(VA、VB或VC中的最大一個)高出一個偏移電壓(Voff)。在一個例子中，如果Vmax等于1.0V和Voff為0.4，那么VDD等于1.4。在一個實施例中，Voff對應(yīng)于調(diào)節(jié)器117、119和121的任何一個的兩端最小壓降的最大值。調(diào)節(jié)器兩端的最小壓降為其輸入端(VDD)和其輸出端(VA，VB，VC)間的最小壓降，其中，調(diào)節(jié)器仍然是可操作的。通過一些線性調(diào)節(jié)器，最小壓降可以具有與幾百毫伏一樣低的范圍。
提供足夠高的電源電壓(即VDD)，來滿足計劃提供最大電壓的集成電路的調(diào)節(jié)器的輸入電壓需求，可以使得即使在集成電路的操作期間集成電路的部分的電壓需求發(fā)生改變，也能向集成電路提供最低可能VDD。對于一些實施例，可以調(diào)整Voff以便考慮系統(tǒng)101的其他壓降或其他操作。在集成電路的操作期間提供最低可能VDD，可以使系統(tǒng)101按提高的電能效率操作。
此外，把所選擇的供給集成電路部分的電壓示數(shù)提供給電源系統(tǒng)，可以提供對電路部分供給電壓的更精確的、實時的反饋，用于調(diào)整電源電壓(VDD)。
電源系統(tǒng)105包括轉(zhuǎn)換器131，用于將來自電池107的電能(其處于電壓Vbatt)轉(zhuǎn)換成處于VDD的穩(wěn)定電能。在一個實施例中，轉(zhuǎn)換器131包括具有補償(buck)結(jié)構(gòu)的開關(guān)調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)換器131具有輸出端，以便向比較器133的輸入端提供等于VDD-Voff的電壓。比較器133的第二輸入端接收Vmax。比較器133在其輸出端將控制信號(控制)提供給轉(zhuǎn)換器131，以便基于VDD-Voff與Vmax的比較，調(diào)整VDD。在一個實施例中，如果VDD-Voff大于Vmax，比較器133的輸出是處于高電壓的離散信號，以及如果Vmax大于VDD-Voff，比較器133的輸出是處于低電壓的離散信號。
在一個實施例中，在轉(zhuǎn)換器131中硬件實現(xiàn)Voff的值。在其他實施例中，不管在系統(tǒng)101的組裝期間，還是在某些實施例中，在系統(tǒng)101操作期間，經(jīng)轉(zhuǎn)換器131的編程輸入端(未示出)，可對Voff編程。在所示的實施例中，電源系統(tǒng)105實現(xiàn)為集成電路。但在其他實施例中，也可以用單獨的組件實現(xiàn)電源系統(tǒng)105。對其他實施例，電源系統(tǒng)105可以包括其他調(diào)節(jié)器(未示出)和電源管理電路(未示出)，用于向系統(tǒng)101的其他電路(未示出)提供電能，以及包括與電源管理無關(guān)的電路(未示出)。而且，在其他實施例中，可以將電源系統(tǒng)105配置成從其他類型的電源例如AC電源或太陽能源接收電能。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的電子系統(tǒng)的另一實施例。電子系統(tǒng)201與圖1的電子系統(tǒng)101類似，只是根據(jù)調(diào)節(jié)器(217、219和221)的輸出端的測定電壓(VA，VB，VC)，來選擇由復(fù)用器223向電源系統(tǒng)205提供的調(diào)節(jié)器輸出電壓(VA，VB，或VC)。在圖2中，模擬電路227包括連接到調(diào)節(jié)器217、219或221的輸出端的輸入端。根據(jù)在調(diào)節(jié)器217、219和221的輸出端測定的電壓，模擬電路227將復(fù)用器控制信號228設(shè)置到某個狀態(tài)，以便選擇調(diào)節(jié)器217、219和221的輸出電壓的一個以便在復(fù)用器223的輸出端提供給電源系統(tǒng)205。在所示的實施例中，模擬電路227測定VA、VB或VC的哪一個是最高電壓并把復(fù)用器223設(shè)置在某個狀態(tài)，以便將VA、VB或VC的最高電壓Vmax提供給電源系統(tǒng)205。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，根據(jù)這里的說明，可以對圖1-2和在此所述的實施例做出幾種改變。例如，盡管在圖1和2中，提供給電源系統(tǒng)(105和205)的電壓(Vmax)是模擬信號?？梢孕薷膱D1和2的系統(tǒng)以便提供所選擇的調(diào)節(jié)器117、119和121的輸出電壓的電壓數(shù)字信號。例如，在圖1中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器可位于復(fù)用器123的輸出端。在另一實施例中，Vmax可以處于與所選擇的調(diào)節(jié)器117、119和121的輸出電壓的電壓成比例的、和小于或大于所選擇的調(diào)節(jié)器117、119和121的輸出電壓的電壓。其他實施例可以包括電路，用于從不同于圖1和2所示三個電壓的多個電壓中進行選擇。
在本發(fā)明的一個方面中，一種集成電路包括輸入端，以便按電源電壓接收電能；以及多個集成電路部分，每個接收多個電壓的相應(yīng)電壓。該集成電路還包括選擇電路，選擇多個電壓中被選中的一個，并提供多個電壓中所選擇的一個的示數(shù)，以便調(diào)整電源電壓。
在本發(fā)明的另一方面中，一種電子系統(tǒng)包括集成電路，具有輸入端，以便按電源電壓接收電能；多個集成電路部分，每個接收多個電壓的相應(yīng)電壓；以及選擇電路，選擇多個電壓中被選中的一個，并提供多個電壓中所選擇的一個的示數(shù)。該電子系統(tǒng)還包括連接到所述集成電路的電源系統(tǒng)，所述電源系統(tǒng)基于由選擇電路提供的多個電壓中所選擇的一個的示數(shù)來調(diào)整電源電壓。
在本發(fā)明的另一方面，用于管理電子系統(tǒng)中的電源的方法包括以電源電壓加電集成電路，以及對該集成電路的多個集成電路部分的每個集成電路部分提供多個電壓的相應(yīng)電壓。該方法還包括選擇多個電壓中被選中的一個，以及使用多個電壓的所述被選中的一個來調(diào)整電源電壓。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的特定實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，根據(jù)這里的說明，在不背離本發(fā)明及其更寬方面的前提下，可以做出進一步的改變和改進，因此，落入本發(fā)明的實際精神和范圍內(nèi)的所有這些改變和改進都包含在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種集成電路，包括輸入端，按電源電壓接收電能；多個集成電路部分，分別接收多個電壓中的相應(yīng)電壓；選擇電路，選擇多個電壓的被選中一個，以及提供所述多個電壓中被選中一個的示數(shù)，以便調(diào)整電源電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中，所述選擇電路根據(jù)所述多個電壓的至少一部分的測定來選擇所述多個電壓的被選中一個。
3.如權(quán)利要求2所述的集成電路，其中，所述多個電壓的所述被選中一個對應(yīng)于從所述多個電壓的所述部分測定的最大電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的集成電路，進一步包括存儲電路，用于存儲用來設(shè)置所述多個電壓的每一個的多個電壓電平指示字，并且其中，所述選擇電路根據(jù)所述多個電壓電平指示字，選擇所述多個電壓的被選中一個。
5.如權(quán)利要求4所述的集成電路，其中，所述選擇電路確定所述多個電壓電平指示字中的哪一個表示所述多個電壓的最大電壓，以及其中，所述多個電壓的被選中一個對應(yīng)于指示最大電壓的所述多個電壓電平指示字中的一個。
6.如權(quán)利要求1所述的集成電路，進一步包括多個電壓調(diào)節(jié)器，每個都具有接收電源電壓的輸入端和提供多個電壓的相應(yīng)一個的輸出端。
7.如權(quán)利要求6所述的集成電路，其中，所述多個電壓調(diào)節(jié)器的每一個具有壓降，并且根據(jù)所述壓降和所述多個電壓的被選中一個來調(diào)整電源電壓。
8.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中，所述多個電壓的被選中一個對應(yīng)于所述多個電壓的最大電壓。
9.如權(quán)利要求1所述的集成電路，進一步包括多個開關(guān)設(shè)備，每個都具有所連接的用來接收電源電壓的第一電流電極，以及所連接的用來提供所述多個電壓的相應(yīng)一個的第二電流電極。
10.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中，向所述集成電路之外的電源系統(tǒng)提供所述多個電壓的被選中一個的示數(shù)，所述電源系統(tǒng)根據(jù)所述多個電壓的被選中一個的示數(shù)來調(diào)整所述電源電壓。
11.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中，所述示數(shù)是具有與所述多個電壓的被選中一個成比例的電壓的模擬信號。
12.如權(quán)利要求11所述的集成電路，其中，所述多個電壓的被選中一個的示數(shù)是所述多個電壓的被選中一個。
13.如權(quán)利要求1所述的集成電路，進一步包括復(fù)用器電路，具有用于接收所述多個電壓的多個輸入端和用于提供所述多個電壓的被選中一個的輸出端。
14.一種電子系統(tǒng)，包括集成電路，具有輸入端，按電源電壓接收電能；多個集成電路部分，分別接收多個電壓的相應(yīng)電壓；以及選擇電路，選擇所述多個電壓的被選中一個，并且提供所述多個電壓的被選中一個的示數(shù)；以及電源系統(tǒng)，連接到所述集成電路，其中，所述電源系統(tǒng)根據(jù)由所述選擇電路提供的多個電壓的被選中一個的示數(shù)來調(diào)整電源電壓。
15.如權(quán)利要求14所述的電子系統(tǒng)，其中，所述選擇電路根據(jù)所述多個電壓的至少一部分的測定來選擇所述多個電壓的被選中一個。
16.如權(quán)利要求15所述的電子系統(tǒng)，其中，所述多個電壓的被選中一個對應(yīng)于從所述多個電壓的所述部分測定的最大電壓。
17.如權(quán)利要求14所述的電子系統(tǒng)，進一步包括存儲電路，存儲用來設(shè)置多個電壓的每一個的多個電壓電平指示字，并且其中，所述選擇電路根據(jù)所述多個電壓電平指示字，選擇所述多個電壓的被選中一個。
18.如權(quán)利要求17所述的電子系統(tǒng)，其中，所述選擇電路確定所述多個電壓電平指示字的哪一個指示所述多個電壓的最大電壓，并且其中，所述多個電壓的被選中一個對應(yīng)于所述指示最大電壓的多個電壓電平指示字中的一個。
19.如權(quán)利要求14所述的電子系統(tǒng)，其中，所述電源系統(tǒng)進一步包括比較電路，根據(jù)所述電源電壓，將所述多個電壓的被選中一個的示數(shù)與基準(zhǔn)電壓進行比較，并輸出控制信號；以及轉(zhuǎn)換器，具有提供電源電壓的輸出端，其中，所述轉(zhuǎn)換器根據(jù)所述控制信號調(diào)整所述電源電壓。
20.一種手持電子設(shè)備，包括如權(quán)利要求14所述的電子系統(tǒng)。
21.如權(quán)利要求14所述的電子系統(tǒng)，其中，所述多個電壓的被選中一個的示數(shù)是與所述多個電壓的被選中一個成比例的電壓的模擬信號。
22.如權(quán)利要求21所述的電子系統(tǒng)，其中，所述多個電壓的被選中一個的示數(shù)是所述多個電壓的被選中一個。
23.如權(quán)利要求22所述的電子系統(tǒng)，其中，所述模擬信號的電壓處于所述多個電壓的被選中一個。
24.如權(quán)利要求14所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，所述多個電壓的被選中一個對應(yīng)于所述多個電壓的最大電壓。
25.一種用于管理電子系統(tǒng)中的電源的方法，包括按電源電壓加電集成電路；對所述集成電路的多個集成電路部分的每個集成電路部分提供多個電壓的相應(yīng)電壓；選擇所述多個電壓的被選中一個；以及使用所述多個電壓的被選中一個來調(diào)整電源電壓。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述多個電壓的被選中一個對應(yīng)于所述多個電壓的最大電壓。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述多個電壓的被選中一個對應(yīng)于指示所述多個電壓的最大電壓的電壓電平指示字。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述電壓電平指示字是多個電壓電平指示字中的一個，并且其中，每個所述電壓電平指示字設(shè)置所述多個電壓的電壓。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，進一步包括根據(jù)所述電源電壓，將所述多個電壓的被選中一個與基準(zhǔn)電壓進行比較；以及響應(yīng)比較，調(diào)整電源電壓。
30.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，提供相應(yīng)的電壓，包括以所述相應(yīng)的電壓來加電每個集成電路部分。
全文摘要
集成電路(103)具有多個集成電路部分(111，113和115)，其中多個集成電路部分的每一個接收多個電壓的相應(yīng)電壓。選擇電路(127和123)選擇多個電壓的被選電壓，以及提供被選電壓的示數(shù)以調(diào)整到集成電路的電源電壓。在一個實施例中，該示數(shù)可以對應(yīng)于與被選電壓成比例的模擬信號，例如處在被選電壓或處在小于或大于被選電壓的電壓。在一個實施例中，被選電壓對應(yīng)于多個電壓的最大電壓，這可以根據(jù)多個電壓的測定或根據(jù)設(shè)置多個電壓的多個電壓電平表示字來選擇。電源系統(tǒng)(105)，連接到集成電路，可以用來接收被選電壓的示數(shù)并根據(jù)該示數(shù)調(diào)整電源電壓。
文檔編號H03K19/00GK1732418SQ03825818
公開日2006年2月8日 申請日期2003年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月17日
發(fā)明者克里斯托弗·春, 科爾內(nèi)留斯·H.·伍文丹 申請人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司