用于非侵入式功率监控的方法和设备的制造方法
【专利说明】用于非侵入式功率监控的方法和设备
【背景技术】
[0001] 由于现代的片上系统（SoC)设备（诸如，用于智能电话的那些）正变得更集成且 更强大，并且由于延长电池寿命W及缩小物理尺寸的需求正变得更迫切，提供针对热、功率 W及电池管理问题的解决办法正变得越来越具有挑战性。监控电源轨电流的能力使得系统 能够缓解潜在的热问题、管理功率使用、W及解决电池电流限制问题。 阳00引然而，目前，提供有效方式W监控与传统智能电话SoC相关联的轨电流的能力已 经受到限制。传统方式（诸如，使用电流感应元件或单独地通过功率管理忍片来管理功 率）太过昂贵、不是十分有效、不是功率高效的、和/或是过于侵入式的W可能导致可靠性 问题。例如，数字功率计方式是功率预测而非实际测量，其可能不总是提供精确的结果并且 不能够测量静态的泄露负载。
【发明内容】
[0003] 各个方面提供了用于估计有源电路的功率需求水平的方法和设备，其可W包括： 测量禪合到所述有源电路的电源线上的纹波振幅和纹波频率；将所述纹波振幅和所述纹波 频率转换为纹波振幅索引和纹波频率索引；W及使用所述纹波振幅索引和所述纹波频率索 引来获得所述有源电路的估计的功率需求水平。
[0004] 在一方面中，所述纹波振幅索引和所述纹波频率索引可W用于通过使用所述索引 查找存储的针对所述估计的功率需求水平的值（诸如，在使用被索引到纹波振幅索引和所 述纹波频率索引值的估计的功率需求水平的数据表的表查找操作中）来获得所述有源电 路的估计的功率需求水平。可W基于在校准过程期间设立的所述电源线的内在电感和所述 有源电路的内在电容来计算存储在估计的功率需求水平的所述数据表中的估计的功率需 求水平。在又一方面中，所述有源电路的所述估计的功率需求水平可W用于控制所述电源 线的电平，包括基于到达临界热等级之前的峰值功率使用状况来控制所述电源线的电平。 在又一方面中，所述电源线可W与数字电路相关联，并且测量禪合到所述有源电路的电源 线上的纹波振幅和纹波频率可W包括：使用具有禪合到所述电源线的高输入阻抗的模拟电 路来非侵入式地测量所述纹波振幅和所述纹波频率。在又一方面中，所述有源电路可W包 括片上系统（SoC)电路。 阳〇化]在另一方面中，一种校准用于估计电源线上的有源电路的功率需求水平的功率监 控电路的方法，可W包括：禁用与所述有源电路相关联的时钟；将第一开关信号输入至可 W禪合到所述电源线的经校准的测试负载中，所述第一开关信号可W具有比所述有源电路 的内在频率小的第一较低频率，所述经校准的测试负载可W具有已知值；使用所述功率监 控电路来测量在与输入所述第一开关信号相关联的所述电源线上的纹波振幅和纹波频率； W及基于所述纹波振幅和所述纹波频率，来计算所述有源电路的内在电容和所述电源线的 内在电感。在一方面中，可W使用所述经校准的测试负载、所述内在电容W及所述内在电 感，来确定与所述有源电路相关联的泄露电流。在一方面中，所述方法可W包括将第二开关 信号输入到所述测试负载中，所述第二开关信号可W具有与所述第一开关信号相比的第二 较低频率；测量所述电源线中的线电流；W及使用所述内在电容、所述内在电感、所测量的 线电流W及所确定的泄露电流，来校准所述测试负载并设立所述经校准的测试负载的所述 已知值。在又一方面中，所述方法可W包括将多个开关信号输入到所述经校准的测试负载 中，每个开关信号均可W具有代表振幅和代表频率；针对所述多个开关信号的所述代表振 幅和频率的每个组合，确定在所述电源线上的所述有源电路的估计的功率需求水平；W及 将针对所述多个开关信号的所述代表振幅和频率的每个组合的所述估计的功率需求水平 存储在存储器中。可W将针对每个组合的所述估计的功率需求水平存储在查找表中，在所 述查找表中每个估计的功率需求水平可W被索引到代表振幅和频率的特定组合。
[0006] 进一步的方面包括功率监控电路，其被配置为执行上文所描述的方面方法W估计 电源线上的有源电路的功率需求水平。运样的功率监控电路可W包括接口，所述接口具有 可W被配置为将所述功率监控电路非侵入式地禪合到所述有源电路的电源线的导线；可W 禪合到所述接口的测量电路，并且所述测量电路可W包括被配置为当所述导线禪合到所述 电源线时测量所述电源线的纹波振幅的纹波振幅测量部分；W及可W被配置为当所述导线 禪合到所述电源线时测量所述电源线的纹波频率的纹波频率测量部分。所述功率监控电路 可W还包括可W禪合到所述测量电路的转换电路，并且所述转换电路可W包括可W被配置 为将所述纹波振幅转换为纹波振幅索引的纹波振幅转换部分；W及可W被配置为将所述纹 波频率转换为纹波频率索引的纹波频率转换部分；W及可W禪合到所述接口、所述测量电 路W及所述转换电路的存储器，所述存储器可W存储被索引到纹波振幅索引和纹波频率索 引的多个估计的功率需求水平。在又一方面中，所述功率监控电路可W包括禪合到所述存 储器和所述转换电路的输出电路，所述输出电路可W被配置为使用所述纹波振幅索引和所 述纹波频率索引来从所述存储器获得并输出功率需求水平的对应的估计。在又一方面中， 巧慢电路可W包括可W具有可W非侵入式地禪合到所述接口的高输入阻抗的模拟电路。在 又一方面中，所述有源电路可W包括片上系统（SoC)电路。在又一方面中，所述存储器W查 找表的形式存储被索引到纹波振幅索引和纹波频率索引的多个估计的功率需求水平。
[0007] 在又一方面中，功率监控电路可W包括校准电路，所述校准电路可W包括具有已 知阻抗值的经校准的测试负载，W及被配置为将所述经校准的测试负载连接到所述接口的 开关。在一方面中，所述校准电路可W被配置为：当所述导线禪合到所述电源线时并且当禁 用与所述有源电路的操作相关联的时钟时，控制所述开关通过所述测试负载在所述电源线 上产生第一校准信号，所述第一校准信号可W具有比所述有源电路的内在频率低的第一频 率。在一方面中，所述功率监控电路可W被进一步配置为：通过所述经校准的测试负载来测 量与所述第一校准信号相关联的纹波振幅和纹波频率；W及基于所述纹波振幅和所述纹波 频率，来计算所述有源电路的内在电容和所述电源线的内在电感。在一方面中，所述监控电 路可W被进一步配置为：使用所述经校准的测试负载、所计算的内在电容W及所计算的内 在电感，来确定与所述有源电路相关联的泄露电流。在一方面中，所述校准电路可W被进一 步配置为：控制所述开关通过所述测试负载在所述电源线上产生第二校准信号，所述第二 校准信号在当与所述有源电路的所述操作相关联的所述时钟被禁用时，具有比所述第一频 率低的第二频率；并且所述监控电路可W被进一步配置为：测量所述电源线中的线电流； W及使用所述内在电容、所计算的内在电感、所测量的线电流W及所确定的泄露电流，来校 准所述测试负载并设立所述已知值。在一方面中，所述校准电路可W被进一步配置为：控制 所述开关通过所述经校准的测试负载在所述电源线上产生多个纹波校准信号，并且所述多 个纹波校准信号中的每个均可W具有代表振幅和代表频率；W及所述监控电路可W被进一 步配置为：针对所述多个纹波校准信号的所述代表振幅和代表频率的每个组合，提供所述 电源线上的所述有源电路的估计的功率需求水平。
[0008] 进一步的方面包括具有用于执行上文所描述的方法的功能的单元的功率监控电 路。
【附图说明】
[0009] 并入本文中并且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的示例性方面，并且 与上文给出的总体描述和下文给出的【具体实施方式】一起用于解释本发明的特征。
[0010] 图IA是示出了根据一方面的示例性功率管理模块、电源轨W及片上系统（SoC)模 块的框图。 W11] 图IB是示出了根据一方面的功率管理模块、电源轨化及SoC的示例性部分的电路 框图。
[0012] 图IC是示出了根据一方面的内在参数和示例性波形的图。
[0013] 图2A是示出了根据一方面的针对电源轨纹波监控模块的示例性配置的框图。
[0014] 图2B是示出了根据一方面的示例性电源轨纹波产生器、纹波监控模块W及波形 的框图。
[0015] 图2C是示出了根据一方面的示例性纹波监控器、电源轨纹波监控模块W及波形 的图。
[0016] 图2D和沈是进一步示出了根据一方面的针对具有时钟禁用的电源轨纹波监控模 块的示例性配置的图解图。
[0017] 图3A是示出了根据一方面的示例性电源轨纹波开关波形和开关波形的曲线图。
[0018] 图3B是示出了根据一方面的示例性电源轨纹波单个脉冲波形和开关波形的曲线 图。
[0019] 图4A是示出了用于校准的一方面方法的过程流程图。
[0020] 图4B是示出了用于进一步校准的一方面方法的过程流程图。
[0021] 图4C是示出了用于描绘电源轨负载电路的特征的一方面方法的过程流程图。
[0022] 图5是示出了用于监控纹波波形特性并获得轨功率估计的一方面方法的过程流 程图。
[0023] 图6是示出了适合用于实现各个方面的示例性移动设备的图。
[0024] 图7是示出了适合用于实现各个方面的示例性移动计算设备的图。
【具体实施方式】
[0025] 将参照附图详细描述各个方面。在任何可能的地方，贯穿附图，将使用相同的附图 标记来指代相同或类似部分。对特定例子和实现方式进行的提及是用于说明性的目的，而 不是要限制本发明或权利要求的范围。
[00%] 本文中所使用的词语"示例性"意指"用作例子、实例或说明"。本文中被描述为 "示例性"的任何实现方式不必被解释为比其它实现方式更优选或更具优势。
[0027] 本文所使用的术语"计算设备"指的是W下各项中的任何一项或所有项：蜂窝电 话、智能电话、个人或移动多媒体播放器、个人数据助理（PDA的）、膝上型计算机、桌上型计 算机、平板计算机、智能本、掌上型计算机、无线电子邮件接收机、具有多媒体因特网功能的 蜂窝电话、电视机、智能TV、智能TV机顶盒、集成智能TV、流媒体播放器、智能电缆盒、机顶 盒、数字视频录像机值VR)、数字媒体播放器、W及包括可编程处理器的类似的个人电子设 备（特别是包括SoC的那些）。
[0028] 各个方面通过非侵入式地监控SoC电源轨上的电压纹波W便测量频率和大小，并 且在经校准的查找表中使用该频率和大小值W估计SoC功率使用，来处理并克服当前SoC 功率测量方法的缺点。各个方面还包括可W用于测量SoC的内在特性的自校准纹波监控模 块和功率管理模块，W便形成用于功率估计的查找表值。进一步的方面包括用于执行纹波 产生器的自校准的方法和设备。