[发明专利]一种自适应快速电源电压调节系统

摘要

本发明公开了一种自适应快速电源电压调节系统，联合动态电压频率调整(DVFS)和自适应电压调节(AVS)两种调节策略，分别由DVFS快速粗调和相对较慢的AVS细调两部分实现。其特征在于该系统包括主电路系统平台、频率调整器锁相环PLL、输出电源轨线PMOS开关组、片外电源管理芯片PMIC、性能决策模块、片上硬件性能监测模块、片上DVFS控制模块、片上AVS控制模块。该方法和系统同时降低了芯片的工作电压和频率，减小了芯片电压的裕度，补偿了快速电压变化的影响，减小了芯片的功耗开销。

主权项

一种快速电源电压调节系统，其特征在于：该系统包括主电路系统平台（1）、频率调整器锁相环PLL（2）、输出电源轨线PMOS开关组（3）、片外电源管理芯片PMIC（4）、性能决策模块（5）、片上硬件性能监测模块（6）、片上DVFS控制模块（7）、片上AVS控制模块（8）；其中，片上硬件性能监测模块（6）的输出经过性能决策模块（5）与片上DVFS控制模块（7）的输入端相连，片上DVFS控制模块（7）的输出端分别连至频率调整器锁相环PLL（2）和输出电源轨线PMOS开关组（3）的输入端，主电路系统平台（1）的片上环形振荡器输出端与片上AVS控制模块（8）的输入端相连，并且片上AVS控制模块（8）的输出端与片外电源管理芯片PMIC（4）的输入端相连；所述片上硬件性能监测模块（6）是芯片内部的硬件电路模块，主要监测芯片总线上的数据传输和指令数据信息，并将该信息传送到性能决策模块（5），性能决策模块（5）根据当前不同的应用场景，评估当前处理器的性能需求，同时预测未来的性能发展需求，来控制DVFS状态机状态的切换；所述输出电源轨线PMOS开关组（3）是由N个PMOS 开关组成，N是大于1的整数，其打开和闭合状态根据DVFS系统激活设计的查找表来控制；所述片上DVFS控制模块（7）主要包括软件开关组、比较器、数模转换电路和控制器；软件开关组的位数与所述输出电源轨线PMOS开关组（3）中PMOS个数相匹配，并且通过反相器驱动PMOS晶体管的栅极；比较器的作用是通过比较参考电压和电源电压来实现电源电压的校准；数模转换电路为电源调节过程提供电压调节步进，同时为比较器提供参考电压，数模转换电路的数字信号输入来自于控制器；控制器是电源选择电路的核心部分，用来控制电源切换的时序，在不同切换模式下具有不同的顺序；同时该控制器控制了电源选择电路其他各功能模块的有效工作时间，不仅使各部分有序工作，而且在整个电路不需要切换时完全关闭，减小该电路的功耗开销。