电源管理电路、电源管理系统和电路管理方法
【专利说明】电源管理电路、电源管理系统和电路管理方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年11月19日提交的美国临时专利申请序列号61/906，070的权益，其全部内容都通过引用合并于此。
技术领域
[0003]本公开的实施例涉及微处理器领域，特别涉及应用处理器或微处理器(MCU)的电源管理电路，本公开的实施例还涉及一种电源管理系统和电路管理方法。
【背景技术】
[0004]随着人们对电子设备功能水平要求的不断提高，电子设备功耗也在不断增高。与之相矛盾的是，电子设备的尺寸却在不断缩小，工作时间也在不断延长，电子设备的电源系统管理面临越来越大的压力。一般而言，电源管理系统与多个耗电装置相连，用于对耗电装置提供电压。耗电装置例如为CPU、存储器、I/O接口、USB接口、外围设备等。一方面，不同的耗电装置通常需要不同的驱动电压，不同的应用或MCU型号的驱动电源也可能不同，例如，作为示例性实例，CPU供电电压为1.2V ；1/0引脚电压为3.3V，USB供电电压为5V等等。另一方面，为了节省电力，电子设备需要在不同的模式下操作，在示例性实施例中，电子设备例如有三个工作模式，正常模式、空闲模式、睡眠模式等等，在不同的模式下，不同的耗电装置工作或不工作，以便节省电力。因此，对于电源管理而言，片上系统(SoC)的应用处理器或嵌入式微处理器芯片需要支撑多个电源模式。
[0005]图1示例性示出一种传统的电源管理状态机及相关逻辑。如图1所示，电源管理系统具有三个电源模式PM0-PM2，每个电源模式PM0、PM1、PM2通过各自独立设计的逻辑1、逻辑2、逻辑3以及与每个逻辑1-3相应相连的输入1-3实现各自电源模式切换，如图中箭头所示电源模式切换，按照PM0-PM1-PM2-PM0的方式顺序切换，PMO、PMl、PM2-起利用逻辑4实现最终的输出。
[0006]传统的电源管理逻辑具有如下问题。每个电源模式(PM0、PM1、PM2)具有自己独立设计的逻辑(逻辑1、逻辑2、逻辑3)，各电源模式之间的切换利用独立设计的逻辑来实现。这种传统电源管理逻辑具有专用性，仅能适用于具有特定电源模式的电源管理。例如，图1所示的逻辑电路仅能适用于三个电源模式的电源管理，当电源模式的数目发生改变时，例如电源模式的数目从三改变成四时，那么必须重新设计整个逻辑。这就导致为一款电子设备开发的电源管理单元不能够直接用于另一款具有不同电源模式的电子设备。另一方面，这种传统电源管理逻辑是固定的，一旦逻辑设计好之后，只能按照特定的模式进行切换，例如，在图1所示的逻辑电路中，电源切换模式只能按照PM0-PM1-PM2-PM0的方式进行切换。这就使得电路模式切换不灵活，如果想要按照其他不同的次序进行切换，那么必须重新设计整个电路。这导致产品的通用性差，需要进行重复开发，浪费大量的人力物力。另外，为每个电源模式设计独立的逻辑，这自然地导致产品开发周期长，成本高。这就使得开发一种能够通用于不同电源模式的电源管理并且根据需要能够自由切换电源模式的电源管理电路的需求变得迫切。
【发明内容】
[0007]鉴于此，本公开的目的之一是提供一种电源管理电路，其能够减轻上述现有技术中的一个或多个方面的问题。
[0008]根据本公开的一方面，提供一种电源管理电路，包括:第一译码电路，具有多个输入端和多个输出端，用于按照第一预定逻辑将所述多个输入端上接收到的多个电源需求信号变换成多个中间信号，并且分别经过所述多个输出端进行输出；多个电源模式寄存器，每个所述电源模式寄存器具有一个输入端和一个输出端，所述多个电源模式寄存器用于对所述第一译码电路输出的所述多个中间信号分别进行寄存；以及第二译码电路，具有多个输入端和多个输出端，所述多个输入端分别与所述多个电源模式寄存器的相应输出端连接，所述第二译码电路用于按照第二预定逻辑将所述多个输入端上接收到的所述多个中间信号变换成多个电源控制信号，并且分别经过所述多个输出端进行输出；其中所述第一预定逻辑和所述第二预定逻辑中的至少一个是可被编程的。
[0009]根据本公开的一个实施例，所述第一译码电路和所述第二译码电路均为一次性编程使用的可编程阵列逻辑。
[0010]根据本公开的一个实施例，电源管理电路还包括内部反馈回路，所述内部反馈回路起于所述多个电源模式寄存器的各个输出端并且止于所述第一译码电路的相应输入端。
[0011]根据本公开的一个实施例，电源管理电路还包括前馈回路，所述前馈回路将所述多个电源需求信号中的至少一个连接至所述第二译码电路的输入端。
[0012]根据本公开的一个实施例，多于实际需要数目的一个或多个电源模式寄存器被掩蔽。
[0013]根据本公开的一个实施例，所述第二译码电路中的多于实际需要的数目的一个或多个输出端被掩蔽。
[0014]根据本公开的另一方面，提供一种电源管理系统，包括:前述的电源管理单元；以及电源调节器，具有多个输入端和多个电压输出端；其中，所述第二译码电路的所述多个输出端分别与所述电源调节器的相应的输入端相连以便向所述电源调节器提供多个电源控制信号；其中，所述电源管理单元的多个输入端作为所述电源管理系统的输入端以便接收电源需求信号，所述电源调节器的所述多个电压输出端作为所述电源管理系统的输出端；其中，所述电源调节器被配置成响应于来自所述电源管理单元的电源控制信号而输出相应的电压。
[0015]根据本公开的一个实施例，电源管理系统还包括多个开关，所述开关中的每一个与相应的待供电的耗电装置串联并且被配置成响应于所述电源控制信号而通断。
[0016]根据本公开的另一方面，提供一种电源管理方法，包括:利用按照第一预定逻辑编程的第一译码电路将多个电源需求信号变换成多个中间信号；利用多个电源模式寄存器对所述多个中间信号分别进行寄存；以及利用按照第二预定逻辑编程的第二译码电路将所寄存的所述多个中间信号变换成多个电源控制信号用作输出。
[0017]根据本公开的一个实施例，电源管理方法还包括将所述多个电源模式寄存器中寄存的多个中间信号中的至少一个反馈至所述第一译码电路的相应输入端。
[0018]根据本公开的一个实施例，电源管理方法还包括将所述多个电源需求信号中的至少一个前馈至所述第二译码电路作为输入。
[0019]根据本公开的一个实施例，电源管理方法还包括将多于实际需要数目的一个或多个电源模式寄存器掩蔽。
[0020]根据本公开的一个实施例，电源管理方法还包括将所述第二译码电路中的多于实际需要的数目的一个或多个输出端掩蔽。
[0021]利用本申请的电源管理电路和电源管理系统，由于第一译码电路和/或第二译码电路可被编程，不需要对不同的电源模式和/或不同数目的耗电装置独立设计逻辑电路，用户不需要改变电路的硬件结构，仅通过对第一译码电路和/或