用于动态电压控制的系统和方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本公开要求2013年11月25日提交的美国临时专利申请61/908, 421的优先权和 权利，该申请通过引用被整体结合到本文中。
技术领域
[0003] 本专利文件所描述的技术总体上涉及电子设备，并且特别是涉及电压控制。
【背景技术】
[0004] 半导体设备通常称为"芯片"。一些半导体设备包括微电子系统。例如，片上系统 (SOC)可包括中央处理器、输入/输出接口单元、数字信号处理器、存储介质等。半导体设备 的不同组件（比如芯片部件）通常需要不同的电压（比如电源电压）以便正确操作。作为 一个例子，在SOC芯片上，数字信号处理器需要低电压，输入/输出（IO)操作需要更高的电 压，而模拟电路（例如锁相环）需要另外一种电压。
[0005] 电池供电设备，比如手机和便携媒体播放器，通常包括多种操作模式用于保存电 池能量。例如，设备不使用时通常启用睡眠模式。在睡眠模式下，设备的某些组件会以最低 功率工作。可以调整提供至设备的芯片操作电压，以降低功耗。
【发明内容】
[0006] 根据这里所描述的教导，本发明提供了用于设备的动态电压控制的系统和方法。 一个示例系统包括：功率管理单元，配置为动态检测设备的多个芯片部件的一个或者多个 操作模式，至少部分地基于所检测的操作模式确定目标操作电压，以及产生一个或者多个 与目标操作电压相关的电压控制信号；输入/输出控制单元，配置为响应于一个或者多个 电压控制信号而切换多个输入/输出插脚；以及连接到多个输入/输出插脚的功率管理集 成电路，配置为响应于多个输入/输出插脚的切换而将设备的实际操作电压改变为目标操 作电压。
[0007] 在一个实施例中，提供了用于设备的动态电压控制的方法。动态地检测设备的多 个芯片部件的一个或者多个操作模式。至少部分基于所检测的操作模式确定目标操作电 压。产生一个或者多个与目标操作电压相关的电压控制信号。响应于一个或者多个电压控 制信号，切换与功率管理集成电路相连的多个输入/输出插脚。响应于多个输入/输出插 脚的的切换，功率管理集成电路将设备的实际操作电压改变为目标操作电压。
[0008] 在另一实施例中，用于设备的动态电压控制的电路包括：功率管理单元，配置为动 态地检测设备的多个芯片部件的一个或者多个操作模式，至少部分基于所检测的操作模式 确定目标操作电压，产生与目标操作电压相关的一个或者多个电压控制信号；连接到功率 管理集成电路的多个输入/输出插脚；和输入/输出控制电路，配置为响应于一个或者多个 电压控制信号而切换多个输入/输出插脚。响应于多个输入/输出插脚的切换，功率管理 集成电路将设备的实际操作电压改变为目标操作电压。
【附图说明】
[0009] 图1描绘了一个示例的示意图，示出了设备的动态电压控制系统。
[0010] 图2描绘了另一个示例的示意图，示出了设备的动态电压控制系统。
[0011] 图3描绘了另一个示例的示意图，示出了设备的动态电压控制系统。
[0012] 图4描绘了设备动态电压控制的示例流程图。
【具体实施方式】
[0013] 可以使用软件控制来改变电子设备（"芯片"）的操作电压，以减少功耗。例如，软 件组件可以用于检测包括在设备上的中央处理器、高级扩展接口和/或双数据速率存储器 的工作频率。然后，软件组件根据所检测的工作频率确定操作电压。然而，软件组件通常驻 留于硬件组件上，比如应用处理器。当硬件组件进入低功率模式（比如睡眠模式）时，软件 组件不再工作。因此，在低功率模式下，可能不会使用软件组件来调节设备的操作电压以进 一步降低功耗。
[0014] 图1描绘了一个示例的示意图，示出了设备的动态电压控制系统。如图1所示， 功率管理单元（PMU) 102检测设备104的多个芯片部件的操作模式以确定设备104的目标 操作电压，并且产生一个或者多个控制信号106给输入/输出控制单元108。响应于控制 信号106,切换（toggle)连接到功率管理集成电路（PMIC) 108的多个输入/输出引脚110。 PMIC108将设备104的实际操作电压改变改变到目标操作电压（例如降低功耗）。
[0015] 具体的，PMU 102 (比如硬件组件）被实施为动态地检测设备104的芯片部件的操 作模式。例如，将特定逻辑加入PMU 102中用于状态检测。可以检测包括在设备104的一 些芯片部件或者所有芯片部件的操作模式。操作模式包括与一个或者多个有效操作电压相 关的一个或者多个有效模式和与一个或者多个低功率操作电压相关的一个或者多个低功 率模式。作为一个示例，PMU 102确定目标操作电压为与所检测的操作模式相关的部件操 作电压（例如有效操作电压或者低功率操作电压）的最大值。
[0016] 如图2所示，设备104包括各种芯片部件，比如一个或者多个通信处理器114、一个 或者多个应用处理器116、双中央处理单元118 (例如包含在应用处理器中）、应用处理器子 系统120、一个或者多个数字信号处理器122等。当一些或者全部芯片部件工作在低功率模 式下，设备104进入一个或者多个芯片级低功率模式（例如，超昏睡保留芯片级睡眠）。
[0017] 在一些实施例中，PMU 102包括管理设备104的电源功能的微控制器（例如微芯 片）。微控制器包括固件、软件、存储器、中央处理器单元、输入/输出功能、一个或者多个 计时器、一个或者多个模数转换器等。在一些实施例中，PMU 102协调各种功能，包括：监测 电源连接和电池电量、如需要为电池充电、控制其他集成电路的电源、关闭闲置的不必要的 系统组件、控制睡眠和电源功能、调节实时时钟（RTC)等。即使设备104处于芯片级低功率 模式（例如超昏睡保留芯片级睡眠 ）PMU 102仍保持有效。因此，即使在芯片级低功率模式 下，PMU 102也可以根据芯片部件的操作模式来动态调节实际操作电压。
[0018] 一个或者多个寄存器可以被实施为存储对应于设备104的多个芯片部件的操作 模式的电压电平值。例如，在设备104的开启过程中，寄存器被初始化为具有预先确定的电 压电平值。一旦检测到设备104芯片部件的