專利名稱：電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源的控制技術(shù)，涉及用于個人計算機(jī)那樣的電子設(shè) 備中、特別是應(yīng)用于在處理器用電源的控制方法中具有特征的電源系 統(tǒng)而有效的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來的個人計算機(jī)等電子設(shè)備中使用的處理器越來越高性能 化，與其相伴處理器的處理速度、功耗也增大，處理器的發(fā)熱量、驅(qū) 動電池的功耗也增大。
考慮這些情況，在以往的電子設(shè)備中，采用通過改變處理器的時
鐘頻率、內(nèi)核電壓來控制處理器功耗這樣的方法。圖14是示出相對 本發(fā)明者研究的本發(fā)明的比較技術(shù)的處理器用電源系統(tǒng)的框圖。對于 處理器1，僅記述了與動作電壓和時鐘頻率相關(guān)的部分，具體而言具 備處理器內(nèi)核12、運算量檢測器13、計算處理器內(nèi)核12的時鐘頻 率而輸出指令值以使倍增器15生成期望的時鐘頻率的時鐘指令發(fā)生 器16。處理器1與總線控制器2同步地動作，由倍增器15對系統(tǒng)時 鐘22的頻率進(jìn)行倍增而生成處理器1的時鐘頻率。上述的處理器內(nèi) 核12是在處理器1中組合了命令發(fā)生器、運算器等的電路模塊，承 擔(dān)數(shù)據(jù)處理的作用。
通常，個人計算機(jī)的系統(tǒng)時鐘22的頻率使用600MHz到lGHz 左右的頻帶，倍增器15的輸出、即處理器內(nèi)核12的時鐘頻率成為 200MHz到3GHz左右?？偩€控制器2在處理器1與外部存儲器23、 HDD 24等外部存儲設(shè)備、圖像處理器(Graphic) 25等輸出設(shè)備、 BIOS 26等輸入輸出設(shè)備之間對數(shù)據(jù)進(jìn)行中繼。數(shù)據(jù)傳送路徑27是處 理器1與總線控制器 的數(shù)據(jù)的路徑，數(shù)據(jù)傳送路徑28是與外部設(shè)對于向處理器內(nèi)核12供給電力的電源，根據(jù)處理器內(nèi)核12的運 算量，從電壓指令發(fā)生器11向電源控制控制器31發(fā)送電壓指令值， 經(jīng)由VR (Voltage Regulator,電壓調(diào)節(jié)器)35向處理器1供給期望 的電壓。電源控制控制器31監(jiān)視VR35的輸出電壓，進(jìn)行控制以使 來自電壓指令發(fā)生器11的目標(biāo)值與電壓反饋38的值一致。
作為決定處理器內(nèi)核12的動作電壓的要因有電源3，電源管理 部32根據(jù)電源3是AC適配器33還是電池34而使處理器內(nèi)核12的 動作電壓可變。例如，在電源3是電池34的情況下，與AC適配器 33相比，降低處理器內(nèi)核12的動作電壓。其原因為，為了延長電池 的壽命，而通過犧牲處理器1的處理速度來降低功耗。另一方面，在 作為電源3連接了 AC適配器33的情況下，使處理器1的處理速度 優(yōu)先，將動作電壓設(shè)定為比電池34高。電力傳送路徑36表示從電源 3向VR35的電力的傳送，電力傳送路徑37表示從VR35向處理器內(nèi) 核12的電力的傳送。
接下來，使用圖15說明VR35的結(jié)構(gòu)。在圖15中，虛線的內(nèi)部 相當(dāng)于VR35，作為結(jié)構(gòu)要素，有輸入電容Cin、電源控制控制器31、 驅(qū)動器43、高壓側(cè)(high side) MOSFET ( QHl)、低壓側(cè)(low side) MOSFET (QL1)、輸出電感L、輸出電容Cout。 MOSFET輸入的 直流電源源Vin成為圖14的AC適配器33或電池34的輸出。與輸 出電容Cout并聯(lián)連接了處理器1。對于VR35的電路動作，與從電源 控制控制器31輸出的PWM信號同步地，高壓側(cè)MOSFET (QHl) 的柵極GH被驅(qū)動，在與其相逆的相位下低壓側(cè)MOSFET ( QL1)的 柵極GL被驅(qū)動。PWM信號的頻率被稱為開關(guān)頻率，其原因在于， 以與PWM信號相同的周期，作為開關(guān)元件的高壓側(cè)MOSFET(QHl) 與低壓側(cè)MOSFET (QL1)進(jìn)行導(dǎo)通和截止的開關(guān)動作。PWM是 Pulse Width Modulation (脈寬調(diào)制)的簡寫，在開關(guān)頻率為恒定的 情況下使PWM信號的脈沖寬度可變，從而控制輸出電壓。PWM控 制的缺點在于，在成為負(fù)載的處理器的消耗電流小時，與開關(guān)相伴而發(fā)生的損失大，電源效率降低。作為解決該缺點的方法，公知在處理
器的消耗電流小時，從PWM切換為PFM ( Pulse Frequency Modulation,脈沖頻率調(diào)制)的方法。PFM是在功耗小的區(qū)域中降低 開關(guān)頻率的控制法，能夠減小與開關(guān)相伴而發(fā)生的損失。
接下來，使用圖16，說明處理器的運算量與(a)內(nèi)核的動作電 壓、(b)內(nèi)核的時鐘頻率的關(guān)系。在此，將橫軸設(shè)為運算量，但由 于在內(nèi)核的運算量大時內(nèi)核的功耗也大，所以還可以將橫軸設(shè)為處理 器內(nèi)核的功耗。如從(a)以及(b)的曲線可知，在處理器內(nèi)核的運 算量變大時，內(nèi)核的動作電壓和時鐘頻率變高。其是被稱為FV控制 (Frequency-Voltage (頻率-電壓)控制)的方法，在處理器內(nèi)核的 運算量增加時，時鐘頻率和動作電壓增加，損失和發(fā)熱量增加。在將 損失設(shè)為P、將時鐘頻率設(shè)為f、將晶體管的所有輸出電容設(shè)為C、 將動作電壓設(shè)為V時，能夠?qū)p失P表現(xiàn)為P = fxCV2/2，可知在時 鐘頻率f和動作電壓V增加時損失P也增加。相反，在運算量少的情 況下，能夠積極地降低處理器內(nèi)核的動作電壓和時鐘頻率來削減功
耗o
作為如上所述在處理器的運算量小時，提高電子設(shè)備的電力效率 的技術(shù)，有如下的兩個技術(shù)。
(1) 為了降低VR的開關(guān)損失，在處理器的消耗電流、即VR 的輸出電流小時，降低開關(guān)頻率。
(2) 為了降低處理器的損失，在處理器的運算量小時，降低處 理器內(nèi)核的動作電壓和時鐘頻率。
作為處理器的運算量小時的電力效率重要的理由，有移動計算機(jī) 等電池驅(qū)動的電子設(shè)備的壽命。例如，在個人用戶的移動計算機(jī)中， 由于使用時間的卯％以上是處理器的運算量小的狀態(tài)，所以降低運算 量小的區(qū)域的損失的作法在電池的長壽命化中是有效的。
如上所述，在處理器的運算量小的區(qū)域中，處理器和VR的損失 變小的結(jié)果，電源控制控制器的損失相對變大，而成為決定電池的壽 命的主要要因之一。近年來，作為電源控制控制器的損失變大的其他理由，有電源控制的數(shù)字化。以往，電源控制的主流為模擬，但由于
要求高性能的數(shù)字控制、并且能夠廉價地得到數(shù)字IC，所以正式地研
究著具有許多優(yōu)點的數(shù)字控制。雖然在數(shù)字控制的高性能化中時鐘的 高頻化是有效的，但存在數(shù)字控制控制器的損失變大這樣的問題。
如上所述，相對本發(fā)明的比較技術(shù)的課題在于，由于在處理器的 運算量小的條件下，電源控制控制器的損失大，所以電子設(shè)備的電池 的壽命短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決該課題，并提供一種電源系統(tǒng)，通過在處 理器的運算量小時降低電源控制控制器的時鐘頻率，能夠降低電源控 制控制器的損失，延長電子設(shè)備的電池的壽命。
及所附的附圖將更加明確。
在簡單地說明本申請公開的發(fā)明中的代表性的發(fā)明的概要時，如 下所述。
本發(fā)明為了達(dá)成上述目的，適用于一種電源系統(tǒng)，其特征在于，
具有處理器；向處理器供給電力的開關(guān)調(diào)節(jié)器；使處理器的處理器 內(nèi)核的動作電壓和時鐘頻率可變的單元；以及作為開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入 直流電壓源的電池，在開關(guān)調(diào)節(jié)器中，包括電源控制控制器，根據(jù) 包括處理器內(nèi)核的動作電壓的指令值和檢測值的至少兩個以上的輸 入值，生成開關(guān)的接通、斷開的信號；以及電壓調(diào)節(jié)器，接收上述電 源控制控制器的輸出信號，將輸入直流電壓源變換為恒壓，向處理器 供給電力，其中，在處理器的運算量的降低時，降低電源控制控制器 的時鐘頻率。由此，能夠降低電源控制控制器的損失，延長電子設(shè)備 的電池的壽命。
效果時，如下所述。
根據(jù)本發(fā)明，具有通過在處理器的運算量小時降低電源控制控制器的時鐘頻率，能夠提高電源系統(tǒng)的電力效率這樣的效果。其結(jié)果， 電力效率提高，從而能夠延長將電池作為電力源的電子設(shè)備的壽命。


圖l是示出本發(fā)明的第一實施方式中的電源系統(tǒng)的框圖。
圖2是在本發(fā)明的第一實施方式中示出處理器內(nèi)核的運算量與
電源控制控制器的時鐘頻率的關(guān)系的圖。
圖3是在本發(fā)明的第一實施方式中示出與電力效率相關(guān)的本發(fā)
明與比較技術(shù)的比較的圖。
圖4是在本發(fā)明的第一實施方式中示出與損失成分相關(guān)的本發(fā)
明(b)與比較技術(shù)(a)的比較的圖。
圖5是示出本發(fā)明的第二實施方式中的電源系統(tǒng)的框圖。
圖6是示出本發(fā)明的第三實施方式中的電源系統(tǒng)的框圖。
圖7是示出本發(fā)明的第四實施方式中的電源系統(tǒng)的框圖。
圖8是示出本發(fā)明的第五實施方式中的電源系統(tǒng)的框圖。
圖9是示出本發(fā)明的第六實施方式中的電源系統(tǒng)的框圖。
圖IO是示出本發(fā)明的第七實施方式中的電源系統(tǒng)的框圖。
圖ll是示出本發(fā)明的第八實施方式中的電源系統(tǒng)的框圖。
圖12是示出本發(fā)明的第九實施方式中的電源系統(tǒng)的框圖。
圖13是在本發(fā)明的第九實施方式中示出處理器內(nèi)核的運算量與
VR的開關(guān)頻率的關(guān)系的圖。
圖14是示出相對本發(fā)明的比較技術(shù)中的電源系統(tǒng)的框圖。
圖15是在相對本發(fā)明的比較技術(shù)中示出VR的電路圖。
圖16是在相對本發(fā)明的比較技術(shù)中示出處理器內(nèi)核的運算量與
動作電壓(a)以及時鐘頻率(b)的關(guān)系的圖。
具體實施例方式
以下，根據(jù)

本發(fā)明的實施方式。另外，在用于說明實施 方式的所有圖中，對同一部件原則上附加同一符號，省略其重復(fù)的說
ii明。
(第一實施方式) 圖l是說明本發(fā)明的第一實施方式中的電源系統(tǒng)的框圖，對于處 理器l,僅記述與動作電壓和時鐘頻率相關(guān)的時鐘。
本實施方式中的電源系統(tǒng)由處理器1、總線控制器2和電源3等構(gòu)成。
在處理器1中，包括處理器內(nèi)核12、處理器內(nèi)核12的運算量檢 測器13、處理器內(nèi)核12的電壓指令發(fā)生器11、處理器內(nèi)核12的時 鐘指令發(fā)生器16、倍增器15和控制IC的時鐘指令發(fā)生器14等，根 據(jù)運算量來決定處理器內(nèi)核12的動作電壓和時鐘頻率。在運算量小 時，降低動作電壓和時鐘頻率，節(jié)約功耗，在運算量大時，提高動作 電壓和時鐘頻率，提高處理速度。
總線控制器2在處理器1與外部存儲器23、 HDD 24等外部存儲 設(shè)備、圖像處理器25等輸出設(shè)備、BIOS26等輸入輸出設(shè)備之間，進(jìn) 行數(shù)據(jù)的中繼。對于向處理器1供給電力的單元，根據(jù)來自處理器l 的電壓指令，電源控制控制器31根據(jù)VR ( Voltage Regulator) 35， 向處理器l輸出期望的電壓。
作為電源3，有AC適配器33、作為輸入直流電壓源的電池34， 電源管理部32檢測連接了 AC適配器33、或電池34、或其雙方的情 況，通知給電源控制控制器31。
在該電源系統(tǒng)中，作為向處理器l供給電力的開關(guān)調(diào)節(jié)器，包括 電源控制控制器31以及VR35等。電源控制控制器31具有根據(jù)包括 處理器內(nèi)核12的動作電壓的指令值和檢測值的至少兩個以上的輸入 值，生成開關(guān)的接通、斷開的信號的功能。VR35具有接收電源控制 控制器31的輸出信號而將輸入直流電壓源變換為恒壓后，向處理器1 供給電力的功能。電壓指令發(fā)生器11以及時鐘指令發(fā)生器16等作為 使處理器內(nèi)核12的動作電壓和時鐘頻率可變的單元發(fā)揮功能。
特別地，本實施方式的電源系統(tǒng)與圖14中示出的相對本發(fā)明的 比較技術(shù)的區(qū)別點在于，具有檢測處理器內(nèi)核12的運算量的運算量檢測器13;根據(jù)運算量的檢測值，輸出電源控制控制器31的時鐘 頻率的指令值的時鐘指令發(fā)生器14;以及接收指令值而生成電源控制
控制器31的時鐘頻率的分頻器21,由運算量檢測器13檢測處理器內(nèi) 核12的運算量，控制分頻器21，而使電源控制控制器31的時鐘頻率 可變。
具體而言，在處理器內(nèi)核12的運算量小時，降低電源控制控制 器31的時鐘頻率，削減低功耗時的損失。在圖2中，在本實施方式 中的處理器內(nèi)核的運算量與電源控制控制器的時鐘頻率的關(guān)系中，在 處理器內(nèi)核的運算量小時，電源控制控制器的時鐘頻率低。由于處理 器內(nèi)核的運算量與處理器內(nèi)核的功耗存在相關(guān)，所以還可以將橫軸設(shè) 為處理器內(nèi)核的功耗。即，存在如果處理器內(nèi)核的運算量變小，則功 耗也降低這樣的關(guān)系。
在圖3中，在本實施方式(本發(fā)明)與比較技術(shù)的特性比較中， 將處理器的運算量設(shè)為橫軸，將電子設(shè)備的電力效率設(shè)為縱軸。在電 子設(shè)備的電力中，包括處理器、VR、電源控制控制器。通常情況下， 在電子設(shè)備的電力中，還包括圖像處理器等顯示裝置、鼠標(biāo)等輸入裝 置、HDD等存儲裝置，但由于在本發(fā)明中將處理器和對其供給電力 的電源系統(tǒng)作為對象，所以如上所述定義。
在圖3中，相對于在比較技術(shù)中在運算量變小時電力效率降低， 在本發(fā)明中電力效率的降低較小。使用圖4，說明其理由。圖4示出 (a)比較技術(shù)與(b)本發(fā)明的圖3中的A點(運算量小)、B點(運 算量大)的損失成分，可知在(a )比較技術(shù)中，在運算量變小時(B—A )、 處理器的損失大幅降低。其原因在于，如上所述，處理器檢測運算量， 來控制動作電壓和時鐘頻率。對于VR，在處理器內(nèi)核的運算量變小 時(B—A),損失也降低。其原因為，伴隨處理器的運算量降低， VR的輸出電流降低，所以所發(fā)生的損失變小。另外，如上所述，對 于電源控制控制器來說，具備在VR的輸出電流小時降低頻率的、所 謂PWM/PFM控制的功能的情況也成為降低損失的理由。
另一方面，對于電源控制控制器，即使處理器內(nèi)核的運算量降低(B—A)，損失也不降低。在比較技術(shù)中，由于不論處理器的運算量， 電源控制控制器的時鐘頻率始終恒定，所以電源控制控制器的損失不 會減少。
U)相對比較技術(shù)，(b)在本發(fā)明中處理器的運算量小時，不 僅是處理器和VR,而且電源控制控制器的損失也降低。其原因在于， 在處理器的運算量小時，降低電源控制控制器的時鐘頻率，從而削減 電源控制控制器的損失。
如上所述，根據(jù)本實施方式的電源系統(tǒng)，通過具有運算量檢測器 13、時鐘指令發(fā)生器14、分頻器21等，在處理器內(nèi)核12、即處理器 l的運算量小時，降低電源控制控制器31的時鐘頻率，從而能夠降低 電源控制控制器31的損失，而提高電源系統(tǒng)的電力效率。其結(jié)果， 電力效率提高，從而電池34的壽命延長，能夠延長將電池34作為電 力源的電子設(shè)備的壽命。 (第二實施方式)
接下來，使用圖5，說明本發(fā)明的第二實施方式中的電源系統(tǒng)。 本實施方式與第一實施方式的區(qū)別點在于，在電源控制控制器31的 內(nèi)部包括時鐘發(fā)生器39。在第一實施方式中根據(jù)系統(tǒng)時鐘經(jīng)由分頻器 生成了電源控制控制器31的時鐘，但在本實施方式中接收從處理器1 發(fā)送的電源控制控制器的時鐘指令，由電源控制控制器31內(nèi)部的時 鐘發(fā)生器39生成時鐘。
因此，在本實施方式的電源系統(tǒng)中，也通過具有運算量檢測器 13、時鐘指令發(fā)生器14、時鐘發(fā)生器39等，與第一實施方式同樣地， 在處理器1的運算量小時，降低電源控制控制器31的時鐘頻率，從 而能夠提高電源系統(tǒng)的電力效率，其結(jié)果，能夠延長將電池34作為 電力源的電子設(shè)備的壽命。
(第三實施方式)
接下來，使用圖6，說明本發(fā)明的第三實施方式中的電源系統(tǒng)。 本實施方式與第一實施方式的區(qū)別點在于，從處理器內(nèi)核12的電壓 指令發(fā)生器11計算出電源控制控制器31的時鐘頻率，并由電源控制
14控制器31內(nèi)部的時鐘發(fā)生器39生成時鐘。使用如上所述在處理器1 的運算量小時，降低處理器1的動作電壓這樣的方法，能夠根據(jù)處理 器1的動作電壓來推測運算量。
因此，在本實施方式的電源系統(tǒng)中，也通過具有運算量檢測器 13、電壓指令發(fā)生器ll、時鐘發(fā)生器39等，并在處理器l的動作電 壓低時，降低電源控制控制器31的時鐘頻率，從而能夠與第一實施 方式同樣地，提高電源系統(tǒng)的電力效率，其結(jié)果，能夠延長將電池34 作為電力源的電子設(shè)備的壽命。本實施方式比第一實施方式優(yōu)良的點 在于，根據(jù)處理器1的內(nèi)核電壓來推測運算量，所以在處理器l和總 線控制器2中無需與電源控制控制器31的時鐘相關(guān)的電路。
(第四實施方式)
接下來，使用圖7，說明本發(fā)明的第四實施方式中的電源系統(tǒng)。 本實施方式與第一實施方式的區(qū)別點在于，不檢測處理器1的運算量， 而由功耗檢測器17檢測處理器內(nèi)核12的功耗。由于在處理器1的運 算量增大時功耗也增大，所以能夠代替運算量而將功耗用作檢測值。
因此，在本實施方式的電源系統(tǒng)中，通過具有功耗檢測器17、 時鐘指令發(fā)生器14、分頻器21等，在處理器1的功耗低時，降低電 源控制控制器31的時鐘頻率，從而能夠與第一實施方式同樣地，提 高電源系統(tǒng)的電力效率，其結(jié)果，能夠延長將電池34作為電力源的 電子設(shè)備的壽命。
(第五實施方式)
接下來，使用圖8，說明本發(fā)明的第五實施方式中的電源系統(tǒng)。 本實施方式與第一實施方式的區(qū)別點在于，不檢測處理器l的運算量， 而由溫度檢測器18檢測處理器內(nèi)核12的溫度。由于在處理器1的運 算量增加時處理器內(nèi)核12的溫度變高，所以能夠代替運算量而將溫 度用作檢測值。作為具體的溫度檢測方法，能夠使用內(nèi)置于處理器l 中的pn結(jié)二極管的正向電壓降低。在pn結(jié)二極管的正向電壓降低與 溫度存在負(fù)相關(guān)，溫度越高，正向電壓降低越小。
因此，在本實施方式的電源系統(tǒng)中，通過具有溫度檢測器18、時鐘指令發(fā)生器14、分頻器21等，在處理器l的溫度低時，降低電源控制控制器31的時鐘頻率，從而能夠與第一實施方式同樣地，提高電源系統(tǒng)的電力效率，其結(jié)果，能夠延長將電池34作為電力源的電子設(shè)備的壽命。
(第六實施方式)
接下來，使用圖9，說明本發(fā)明的第六實施方式中的電源系統(tǒng)。本實施方式與第一實施方式的區(qū)別點在于，不檢測處理器l的運算量，而由激活率檢測器19檢測處理器內(nèi)核12的激活率。由于在處理器1的運算量增加時處理器內(nèi)核12的激活也增加，所以能夠代替運算量而將激活率用作檢測值。在此所稱的激活率是指，在所有晶體管中所占的動作中的晶體管的比率。如果運算量大，則激活率提高，如果運算量小，則激活率降低。
因此，在本實施方式的電源系統(tǒng)中，通過具有激活率檢測器19、時鐘指令發(fā)生器14、分頻器21等，在處理器l的激活率低時，降低電源控制控制器31的時鐘頻率，從而能夠與第一實施方式同樣地，提高電源系統(tǒng)的電力效率，其結(jié)果，能夠延長將電池34作為電力源的電子設(shè)備的壽命。
(第七實施方式)
接下來，使用圖IO，說明本發(fā)明的第七實施方式中的電源系統(tǒng)。本實施方式與第一實施方式的區(qū)別點在于，不檢測處理器l的運算量，而由運算量檢測器13以及時鐘指令發(fā)生器16檢測處理器內(nèi)核12的時鐘頻率。由于在處理器1的運算量增加時時鐘頻率也增加，所以能夠代替運算量而將時鐘頻率用作檢測值。
因此，在本實施方式的電源系統(tǒng)中，通過具有運算量檢測器13、處理器內(nèi)核12的時鐘指令發(fā)生器16、控制IC的時鐘指令發(fā)生器14、分頻器21等，在處理器1的時鐘頻率低時，降低電源控制控制器31的時鐘頻率，從而能夠與第一實施方式同樣地，提高電源系統(tǒng)的電力效率，其結(jié)果，能夠延長將電池34作為電力源的電子設(shè)備的壽命。
(第八實施方式)接下來，使用圖ll，說明本發(fā)明的第八實施方式中的電源系統(tǒng)。本實施方式與第一實施方式的區(qū)別點在于，處理器l的內(nèi)核數(shù)為多個。
在圖11中，處理器內(nèi)核包括12a、 12b、 12c、 12d這四個，與處理器內(nèi)核相同數(shù)量的倍增器(15a、 15b、 15c、 15d) 、 VR(35a、 35b、35c、 35d)、電源控制控制器的VR控制電路模塊(41a、 41b、 41c、41d)。
處理器內(nèi)核的時鐘頻率和VR的開關(guān)頻率在各自的相下成為被最優(yōu)化的頻率。運算量大的處理器內(nèi)核的時鐘頻率和VR的開關(guān)頻率高，運算量小的處理器內(nèi)核的時鐘頻率和VR的開關(guān)頻率低。另一方面，電源控制控制器的時鐘頻率在電源控制控制器內(nèi)部中相同，時鐘頻率依賴于開關(guān)頻率最高的VR。即，由于開關(guān)頻率越高，需要提高電源控制控制器的時鐘頻率，所以與開關(guān)頻率最高的VR對應(yīng)地決定電源控制控制器的時鐘頻率。
因此，在本實施方式的電源系統(tǒng)中，通過具有多個處理器內(nèi)核12a、 12b、 12c、 12d的運算量檢測器13、多個處理器內(nèi)核12a、 12b、12c、 12d的時鐘指令發(fā)生器16、控制IC的時鐘指令發(fā)生器14、分頻器21等，由運算量檢測器13檢測多個處理器中的運算量最大的處理器內(nèi)核的運算量，在處理器內(nèi)核的運算量低時，降低電源控制控制器31的時鐘頻率，從而能夠與第一實施方式同樣地，提高電源系統(tǒng)的電力效率，其結(jié)果，能夠延長將電池34作為電力源的電子設(shè)備的壽命。
另外，在如本實施方式那樣具有多個處理器內(nèi)核的結(jié)構(gòu)中，也可以代替運算量，而與上述各實施方式同樣地，將動作電壓、功耗、溫度、激活率和時鐘頻率用作檢測值。
(第九實施方式)
最后，使用圖12，說明本發(fā)明的第九實施方式中的電源系統(tǒng)。本實施方式與第一實施方式的區(qū)別點在于，不僅使電源控制控制器31的時鐘頻率可變，而且還通過開關(guān)頻率指令發(fā)生器20使VR35的開關(guān)頻率也可變。以往以來存在檢測VR35的輸出電流，而使VR35的開關(guān)頻率可變的方法，但不存在根據(jù)處理器1的運算量使VR35的開關(guān)頻率和電源控制控制器31的時鐘頻率可變的方法。
圖13是示出本實施方式中的處理器內(nèi)核12的運算量(功耗)與VR35的開關(guān)頻率的關(guān)系的圖，處理器內(nèi)核12的運算量越大，VR35的開關(guān)頻率也越大。
因此，在本實施方式的電源系統(tǒng)中，通過具有運算量檢測器13、開關(guān)頻率指令發(fā)生器20、時鐘指令發(fā)生器16、分頻器21等，在處理器1的運算量低時，降低電源控制控制器31的時鐘頻率，并且降低VR35的開關(guān)頻率，從而能夠與第一實施方式同樣地，提高電源系統(tǒng)的電力效率，其結(jié)果，能夠延長將電池34作為電力源的電子設(shè)備的壽命。
以上，根據(jù)實施方式具體說明了由本發(fā)明者完成的發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述實施方式，當(dāng)然能夠在不脫離其要旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的電源系統(tǒng)用于個人計算機(jī)那樣的電子設(shè)備中，特別能夠用于在處理器用電源的控制方法中具有特征的電源系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1.一種電源系統(tǒng)，其特征在于，具有處理器；向上述處理器供給電力的開關(guān)調(diào)節(jié)器；使上述處理器的處理器內(nèi)核的動作電壓和時鐘頻率可變的單元；以及作為上述開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入直流電壓源的電池，在上述開關(guān)調(diào)節(jié)器中，包括電源控制控制器，根據(jù)包括上述處理器內(nèi)核的動作電壓的指令值和檢測值的至少兩個以上的輸入值，生成開關(guān)的接通、斷開的信號；以及電壓調(diào)節(jié)器，接收上述電源控制控制器的輸出信號，將上述輸入直流電壓源變換為恒壓，向上述處理器供給電力，其中，該電源系統(tǒng)包括運算量檢測器，檢測上述處理器內(nèi)核的運算量；指令發(fā)生器，根據(jù)上述運算量的檢測值，輸出上述電源控制控制器的時鐘頻率的指令值；以及分頻器，接收上述指令值，生成上述電源控制控制器的時鐘頻率，在由上述運算量檢測器檢測到運算量的降低時，控制上述分頻器，降低上述電源控制控制器的時鐘頻率。
2. —種電源系統(tǒng)，其特征在于，具有處理器；向上述處理器 供給電力的開關(guān)調(diào)節(jié)器；使上述處理器的處理器內(nèi)核的動作電壓和時 鐘頻率可變的單元；以及作為上述開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入直流電壓源的電 池，在上述開關(guān)調(diào)節(jié)器中，包括電源控制控制器，根據(jù)包括上述處 理器內(nèi)核的動作電壓的指令值和檢測值的至少兩個以上的輸入值，生 成開關(guān)的接通、斷開的信號；以及電壓調(diào)節(jié)器，接收上述電源控制控 制器的輸出信號，將上述輸入直流電壓源變換為恒壓，向上述處理器 供給電力，其中，該電源系統(tǒng)包括運算量檢測器，檢測上述處理器內(nèi)核的運算量； 指令發(fā)生器，根據(jù)上述運算量的檢測值，輸出上述電源控制控制器的 時鐘頻率的指令值；以及時鐘發(fā)生器，接收上述指令值，生成上述電 源控制控制器的時鐘頻率，在由上述運算量檢測器檢測到運算量的降低時，控制上述時鐘發(fā)生器，降低上述電源控制控制器的時鐘頻率。
3. —種電源系統(tǒng)，其特征在于，具有處理器；向上述處理器 供給電力的開關(guān)調(diào)節(jié)器；使上迷處理器的處理器內(nèi)核的動作電壓和時 鐘頻率可變的單元；以及作為上述開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入直流電壓源的電 池，在上述開關(guān)調(diào)節(jié)器中，包括電源控制控制器，根據(jù)包括上述處 理器內(nèi)核的動作電壓的指令值和檢測值的至少兩個以上的輸入值，生 成開關(guān)的接通、斷開的信號；以及電壓調(diào)節(jié)器，接收上述電源控制控 制器的輸出信號，將上述輸入直流電壓源變換為恒壓，向上述處理器 供給電力，其中，該電源系統(tǒng)包括運算量檢測器，檢測上述處理器內(nèi)核的運算量； 以及電壓指令發(fā)生器，根據(jù)上迷運算量的檢測值，生成上述處理器內(nèi) 核的電壓指令值，在上述電源控制控制器檢測到降低上述處理器內(nèi)核 的電壓的電壓指令值時，降低上述電源控制控制器的時鐘頻率。
4. 一種電源系統(tǒng)，其特征在于，具有處理器；向上述處理器 供給電力的開關(guān)調(diào)節(jié)器；使上述處理器的處理器內(nèi)核的動作電壓和時 鐘頻率可變的單元；以及作為上述開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入直流電壓源的電池,在上述開關(guān)調(diào)節(jié)器中，包括電源控制控制器，根據(jù)包括上述處 理器內(nèi)核的動作電壓的指令值和檢測值的至少兩個以上的輸入值，生 成開關(guān)的接通、斷開的信號；以及電壓調(diào)節(jié)器，接收上述電源控制控 制器的輸出信號，將上述輸入直流電壓源變換為恒壓，向上述處理器 供給電力，其中，該電源系統(tǒng)包括功耗檢測器，檢測上述處理器內(nèi)核的功耗；指 令發(fā)生器，根據(jù)上述功耗的檢測值，輸出上述電源控制控制器的時鐘 頻率的指令值；以及分頻器，接收上述指令值，生成上述電源控制控 制器的時鐘頻率，在由上述功耗檢測器檢測到功耗的降低時，控制上 述分頻器，降低上述電源控制控制器的時鐘頻率。
5. —種電源系統(tǒng)，其特征在于，具有處理器；向上述處理器供給電力的開關(guān)調(diào)節(jié)器；使上述處理器的處理器內(nèi)核的動作電壓和時 鐘頻率可變的單元；以及作為上述開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入直流電壓源的電 池，在上述開關(guān)調(diào)節(jié)器中，包括電源控制控制器，根據(jù)包括上述處 理器內(nèi)核的動作電壓的指令值和檢測值的至少兩個以上的輸入值，生 成開關(guān)的接通、斷開的信號；以及電壓調(diào)節(jié)器，接收上述電源控制控 制器的輸出信號，將上述輸入直流電壓源變換為恒壓，向上述處理器 供給電力，其中，該電源系統(tǒng)包括溫度檢測器，檢測上述處理器內(nèi)核的溫度；指 令發(fā)生器，根據(jù)上述溫度的檢測值，輸出上述電源控制控制器的時鐘 頻率的指令值；以及分頻器，接收上述指令值，生成上述電源控制控制器的時鐘頻率，在由上述溫度檢測器檢測到溫度的降低時，控制上 述分頻器，降低上述電源控制控制器的時鐘頻率。
6. —種電源系統(tǒng)，其特征在于，具有處理器；向上述處理器 供給電力的開關(guān)調(diào)節(jié)器；使上述處理器的處理器內(nèi)核的動作電壓和時 鐘頻率可變的單元；以及作為上述開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入直流電壓源的電 池，在上述開關(guān)調(diào)節(jié)器中，包括電源控制控制器，根據(jù)包括上述處 理器內(nèi)核的動作電壓的指令值和檢測值的至少兩個以上的輸入值，生 成開關(guān)的接通、斷開的信號；以及電壓調(diào)節(jié)器，接收上述電源控制控 制器的輸出信號，將上述輸入直流電壓源變換為恒壓，向上述處理器 供給電力，其中，該電源系統(tǒng)包括激活率檢測器，檢測上述處理器內(nèi)核的電路激 活率；指令發(fā)生器，根據(jù)上述電路激活率的檢測值，輸出上述電源控 制控制器的時鐘頻率的指令值；以及分頻器，接收上述指令值，生成 上述電源控制控制器的時鐘頻率，在由上述激活率檢測器檢測到電路 激活率的降低時，控制上述分頻器，降低上述電源控制控制器的時鐘 頻率。
7. —種電源系統(tǒng)，其特征在于，具有處理器；向上述處理器供給電力的開關(guān)調(diào)節(jié)器；使上述處理器的處理器內(nèi)核的動作電壓和時 鐘頻率可變的單元；以及作為上述開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入直流電壓源的電 池，在上述開關(guān)調(diào)節(jié)器中，包括電源控制控制器，根據(jù)包括上述處 理器內(nèi)核的動作電壓的指令值和檢測值的至少兩個以上的輸入值，生 成開關(guān)的接通、斷開的信號；以及電壓調(diào)節(jié)器，接收上述電源控制控 制器的輸出信號，將上述輸入直流電壓源變換為恒壓，向上述處理器 供給電力，其中，該電源系統(tǒng)包括時鐘檢測器，檢測上述處理器內(nèi)核的時鐘指令 值；指令發(fā)生器，根據(jù)上述處理器內(nèi)核的時鐘指令值，輸出上述電源 控制控制器的時鐘頻率的指令值；以及分頻器，接收上述電源控制控 制器的時鐘的指令值，生成上述電源控制控制器的時鐘頻率，在由上 述時鐘檢測器檢測到上述處理器內(nèi)核的時鐘的降低時，降低上述電源 控制控制器的時鐘頻率。
8. —種電源系統(tǒng)，其特征在于，具有處理器；向上述處理器 供給電力的開關(guān)調(diào)節(jié)器；使上述處理器的多個處理器內(nèi)核各自的動作 電壓和時鐘頻率可變的單元；以及作為上述開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入直流電 壓源的電池，在上述開關(guān)調(diào)節(jié)器中，包括電源控制控制器，根據(jù)包括上述多 個處理器內(nèi)核各自的動作電壓的指令值和檢測值的至少兩個以上的 輸入值，生成開關(guān)的接通、斷開的信號；以及電壓調(diào)節(jié)器，接收上述 電源控制控制器的輸出信號，將上述輸入直流電壓源變換為恒壓，向 上述處理器供給電力，其中，該電源系統(tǒng)包括運算量檢測器，檢測上述多個處理器內(nèi)核的運 算量；指令發(fā)生器，根據(jù)上述運算量的檢測值，輸出上述電源控制控 制器的時鐘頻率的指令值；以及分頻器，接收上述指令值，生成上述 電源控制控制器的時鐘頻率，檢測上述多個處理器內(nèi)核中的運算量最 大的處理器的運算量，在由上述運算量檢測器檢測到運算量的降低 時，控制上述分頻器，降低上述電源控制控制器的時鐘頻率。
9. 一種電源系統(tǒng)，其特征在于，具有處理器；向上述處理器 供給電力的開關(guān)調(diào)節(jié)器；使上述處理器的處理器內(nèi)核的動作電壓和時 鐘頻率可變的單元；以及作為上述開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入直流電壓源的電 池，在上述開關(guān)調(diào)節(jié)器中，包括電源控制控制器，根據(jù)包括上述處 理器內(nèi)核的動作電壓的指令值和檢測值的至少兩個以上的輸入值，生 成開關(guān)的接通、斷開的信號；以及電壓調(diào)節(jié)器，接收上述電源控制控 制器的輸出信號，將上述輸入直流電壓源變換為恒壓，向上述處理器 供給電力，其中，該電源系統(tǒng)包括運算量檢測器，檢測上述處理器內(nèi)核的運算量； 指令發(fā)生器，根據(jù)上迷運算量的檢測值，輸出上述電源控制控制器的 時鐘頻率的指令值；以及分頻器，接收上述指令值，生成上述電源控 制控制器的時鐘頻率，在由上述運算量檢測器檢測到運算量的降低 時，控制上述分頻器，降低上述電源控制控制器的時鐘頻率，降低上 述開關(guān)調(diào)節(jié)器的開關(guān)頻率。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電源系統(tǒng)，通過在處理器的運算量小時，降低電源控制控制器的時鐘頻率，能夠降低電源控制控制器的損失，延長電子設(shè)備的電池的壽命。在電源系統(tǒng)中，具有處理器(1)；作為向處理器(1)供給電力的開關(guān)調(diào)節(jié)器的電源控制控制器(31)以及VR(35)；使處理器(1)的處理器內(nèi)核的動作電壓和時鐘頻率可變的電壓指令發(fā)生器(11)以及時鐘指令發(fā)生器(16)；以及作為開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入直流電壓源的電池(34)，其中，在處理器(1)的運算量小時，降低電源控制控制器(31)的時鐘頻率。由此，能夠降低電源控制控制器(31)的損失，延長電子設(shè)備的電池(34)的壽命。
文檔編號H02M3/155GK101606115SQ20078004459
公開日2009年12月16日 申請日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月7日
發(fā)明者橋本貴之, 白石正樹, 秋山登 申請人:株式會社瑞薩科技