TW201918815A

TW201918815A - 控制流入電路模組之電流量的方法及相關的晶片

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Publication number: TW201918815A
Application number: TW106138697A
Authority: TW
Inventors: 黃鉦凱
Original assignee: 慧榮科技股份有限公司
Priority date: 2017-11-09
Filing date: 2017-11-09
Publication date: 2019-05-16
Also published as: CN109765954A; TWI669583B; US10868424B2; US20190140447A1; US11374410B2; CN112783250B; US20210050724A1; CN112783250A; CN109765954B

Abstract

本發明揭露了一種晶片，其包含有一電路模組、一電源開關以及至少一偵測及控制電路，其中該電源開關耦接於一供應電壓以及該電路模組之間，用以選擇性地將該供應電壓提供給該電路模組，並根據至少一控制訊號來控制流入該電路模組的電流量；以及該偵測及控制電路係耦接於該電源開關，且用以即時偵測位於該電路模組之周邊的至少一第一電路所產生之一第一訊號，並將該第一訊號與一第二訊號進行比較以判斷出該第一電路的一訊號狀態，並據以產生該控制訊號以調整流入該電路模組的電流量。

Description

控制流入電路模組之電流量的方法及相關的晶片

本發明係有關於控制流入電路模組之電流量的方法及相關的晶片。

在考慮低功耗的電路設計中，通常會採用電源開關(power switch)來對電路模組作斷電及上電的操作，以達到減少漏電流消耗的目標。然而，當電源開關開啟以使得電路模組由斷電狀態進入到上電狀態時，若是沒有考慮到瞬間最大電流的限制，則有可能會導致電路模組之周邊元件的壓降過高，進而造成周邊元件在功能或是時序上的問題。

為了解決上述瞬間最大電流過高的問題，可以使用電子設計自動化軟體作分析，並採用不同的電源開關架構來循序地增加流入至電路模組的電流，然而，在分析階段所模擬出來的結果並無法準確地反映出實際晶片運作時的狀況，因此所設計出的電源開關架構並無法根據晶片的狀態做動態的調整，而有可能會影響到電路模組在開啟電源時的效率。

因此，本發明的目的之一在於提供一種控制流入電路模組之電流量的方法，其可以即時地偵測電路模組從斷電到上電的過程中是否會對周邊元件造成影響，以動態地調整流入電路模組的電流量，以在不影響周邊元件的情形下達到最佳開啟電源的效率。

在本發明的一個實施例中，揭露了一種包含可開關電區域的晶片，其包含有一電路模組、一電源開關以及至少一偵測及控制電路，其中該電源開關耦接於一供應電壓以及該電路模組之間，用以選擇性地將該供應電壓提供給該電路模組，並根據至少一控制訊號來控制流入該電路模組的電流量；以及該偵測及控制電路係耦接於該電源開關，且用以即時偵測位於該電路模組之周邊的至少一第一電路所產生之一第一訊號，並將該第一訊號與一第二訊號進行比較以判斷出該第一電路的一訊號狀態，並據以產生該控制訊號以調整流入該電路模組的電流量。

在本發明的另一個實施例中，揭露了一種控制流入一電路模組之電流量的方法，其包含有：即時偵測位於該電路模組之周邊的至少一第一電路所產生之一第一訊號，並將該第一訊號與一第二訊號進行比較以判斷出該第一電路的一訊號狀態，以產生一控制訊號；以及根據該控制訊號以控制流入該電路模組的電流量。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段，因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或者透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。

第1圖為根據本發明一實施例之一晶片100的示意圖。如第1圖所示，晶片100包含了一電路模組110、一電源開關120以及一偵測及控制電路130，其中偵測及控制電路130包含了一第一電路132、一第二電路134以及一比較器136。在本實施例中，電路模組110係為一可開關電的電路模組，亦即電路模組110是透過電源開關120來選擇性地接收一供應電壓VDD。

第2圖為根據本發明一實施例之電源開關120的示意圖。如第2圖所示，電源開關120包含了兩組開關，其中第一組開關包含了開關SW11~SW16，其用來根據一控制訊號VSW1的準位來開啟或關閉；以及第二組開關包含了開關SW21~SW23，其用來根據一控制訊號VSW2的準位來開啟或關閉。在第2圖所示的架構中，當第一組開關SW11~SW16以及第二組開關SW21~SW23都關閉時，電路模組110會因為無法接收到供應電壓VDD而處於斷電狀態；當第一組開關SW11~SW16關閉而第二組開關SW21~SW23開啟時，電路模組110可接收到供應電壓VDD，但是僅有較小的電流量由供應電壓VDD的端點流入至電路模組110中；當第一組開關SW11~SW16開啟而第二組開關SW21~SW23關閉時，電路模組110可接收到供應電壓VDD，且有較高的電流量由供應電壓VDD的端點流入至電路模組110中；以及當第一組開關SW11~SW16與第二組開關SW21~SW23都開啟時，有最高的電流量由供應電壓VDD的端點流入至電路模組110中。需注意的是，第2圖的例子僅是用來作為範例說明，而並非是作為本發明的限制，在其他的實施例中，電源開關120可以有更多組開關，且每一組開關的數量也可以相同或是不同，只要電源開關120可以控制電路模組110具有多種不同之電流量，相關設計上的變化均應隸屬於本發明的範疇。

如先前技術中所述，由於在電源開關120開啟而使得電路模組110由斷電狀態進入到上電狀態時，可能會因為流入電路模組110的瞬間電流過大的問題而導致周邊元件的功能或是時序異常，因此，本實施例中提供了偵測及控制電路130，以動態地偵測電路模組110周邊元件的訊號狀態以供判斷是否有瞬間電流過大的問題，並產生一控制訊號Vc以調整供應電壓VDD的端點透過電源開關120流入至電路模組110的電流量，亦即第2圖所示的控制訊號VSW1、VSW2可以根據偵測及控制電路130所產生的控制訊號Vc而改變。

在偵測及控制電路130中，第一電路132係設置在電路模組110的邊緣，以使得所產生的一第一訊號 VS1會明顯地受到流入電路模組110的瞬間電流所影響；而第二電路134係設置遠離電路模組110的位置，以使得所產生的一第二訊號 VS2不會受到流入電路模組110的瞬間電流所影響。在本實施例中，第一電路132所產生的第一訊號 VS1與第二電路134所產生的第二訊號 VS2是相同的訊號，舉例來說，第一電路132與第二電路134可以是具有相同或類似架構的時脈產生電路，而第一訊號 VS1與第二訊號 VS2可以是具有相同頻率的時脈訊號；在另一範例中，第一電路132與第二電路134可以是線性反饋移位暫存器(Linear Feedback Shift Register，LFSR)，而此時第一訊號 VS1與第二訊號 VS2為一偽隨機序列。比較器136則會比較第一訊號 VS1以及第二訊號 VS2的電壓準位，以判斷第一訊號 VS1以及第二訊號 VS2是否一致(亦即，電壓波形是否一致)，以產生控制訊號Vc至電源開關120，以調整流入至電路模組110的電流量。

此外，在本實施例中，偵測及控制電路130是位於晶片100中永遠不會斷電的區域，亦即只要晶片100有連接到外部的電源，偵測及控制電路130可以一直接收到供應電壓VDD以進行相關的操作。

具體來說，當電路模組110需要由斷電狀態進入到上電狀態時，晶片100內的一控制電路會控制電源開關120產生控制訊號VSW1、VSW2以開啟第2圖所示之兩組開關中的至少其中一組。此時，由於電路模組110開始有電流流入，故比較器136比較第一訊號 VS1以及第二訊號 VS2，以判斷設置在電路模組110邊緣的第一電路132所產生的第一訊號 VS1是否有被電源開關120的瞬間電流所影響。若是比較電路136判斷第一電路132所產生的第一訊號 VS1有被電源開關120的瞬間電流所影響，則比較電路136產生控制訊號Vc至電源開關120，以控制/調整控制訊號VSW1、VSW2來關閉其中一組開關以降低流入至電路模組110的電流量；若是比較電路136判斷第一電路132所產生的第一訊號 VS1沒有被電源開關120的瞬間電流所影響，則比較電路136產生控制訊號Vc至電源開關120，以控制/調整控制訊號VSW1、VSW2來開啟其中一組開關以增加流入至電路模組110的電流量。

如上所述，透過在電路模組110由斷電狀態進入到上電狀態的過程中即時地偵測周邊元件(亦即，第一電路132)的訊號是否異常，可以在訊號異常時盡速地降低流入至電路模組110的電流量，以避免周邊元件的功能受到影響；此外，若是偵測周邊元件(亦即，第一電路132)的訊號正常，則可以加速電源開關120中開關開啟的速度，以增加流入至電路模組110的電流量，提升上電效率。因此，本實施例可以兼顧周邊元件的功能性以及電路模組110的上電效率。

在第1圖所示的實施例中，晶片100僅包含了一個偵測及控制電路130，然而，由於電源開關120與電路模組110的相對位置關係可能不同，再加上電路模組110每一側的周邊元件因為瞬間電流受到的影響可能會不相同，故在本發明的其他實施例中，晶片100可以包含多個偵測及控制電路以更準確地判斷電路模組110的瞬間電流對於周邊元件的影響。參考第3圖，其為根據本發明另一實施例之一晶片300的示意圖。如第3圖所示，晶片300包含了一電路模組310、一電源開關320以及四個偵測及控制電路330_1~330_4。在本實施例中，電路模組310係為一可開關電的電路模組，亦即電路模組310是透過電源開關320來選擇性地接收一供應電壓VDD。

在一實施例中，偵測及控制電路330_1~330_4係平均地分布在電路模組310的周圍，例如第3圖所示之控制電路330_1係位於電路模組310的右側、控制電路330_2係位於電路模組310的下方、控制電路330_3係位於電路模組310的左側、而控制電路330_4係位於電路模組310的上方。每一個偵測及控制電路330_1~330_4的架構相同於第1圖所示的偵測及控制電路130，且電源開關320也可由第2圖所示之電源開關120來實作，故相關的操作細節不再贅述。在本實施例中，偵測及控制電路330_1~330_4係分別判斷電路模組310之周邊元件(例如，第1圖所示的第一電路132)的訊號是否正常，並分別產生多個控制訊號Vc1~Vc4至電源開關320，以供調整流入至電路模組310的電流量。具體來說，當電源開關320開啟而使得電路模組310由斷電狀態進入到上電狀態的過程中，若是電源開關320所接收到之Vc1~Vc4指出有任何一個偵測及控制電路330_1~330_4偵測到電路模組310之周邊電路的訊號狀態異常，則電源開關320會降低流入電路模組310的電流量，以避免周邊元件的功能受到影響；此外，若是電源開關320所接收到之Vc1~Vc4指出每一個偵測及控制電路330_1~330_4所偵測到之電路模組310的周邊電路的訊號狀態都正常，則加速電源開關120中開關開啟的速度，以增加流入至電路模組110的電流量，提升上電效率。

第4圖為根據本發明一實施例之一種控制流入一電路模組之電流量的方法的流程圖。同時參考第1~4圖及以上所揭露的內容，流程如下所述。

步驟400：流程開始。

步驟402：電路模組由斷電狀態進入到上電狀態。

步驟404：即時偵測電路模組之周邊電路的訊號狀態，以產生至少一控制訊號。

步驟406：根據該至少一控制訊號以動態地控制流入電路模組的電流量。

簡要歸納本發明，在本發明之一種控制流入電路模組之電流量的方法及相關的晶片中，係在電路模組從斷電到上電的過程中即時地偵測周邊元件的訊號使否有異常，並據以動態地調整流入電路模組的電流量。透過本發明的操作，可以兼顧周邊元件的功能性以及電路模組的上電效率。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100、300‧‧‧晶片

110、310‧‧‧電路模組

120、320‧‧‧電源開關

130、330_1~330_4‧‧‧偵測及控制電路

132‧‧‧第一電路

134‧‧‧第二電路

136‧‧‧比較器

400~406‧‧‧步驟

SW11~SW16、SW21~SW23‧‧‧開關

Vc、Vc1~Vc4、VSW1、VSW2‧‧‧控制訊號

VDD‧‧‧供應電壓

VS1‧‧‧第一訊號

VS2‧‧‧第二訊號

第1圖為根據本發明一實施例之一晶片的示意圖。第2圖為根據本發明一實施例之電源開關的示意圖。第3圖為根據本發明另一實施例之一晶片的示意圖。第4圖為根據本發明一實施例之一種控制流入一電路模組之電流量的方法的流程圖。

Claims

一種晶片，包含有：一電路模組；一電源開關，耦接於一供應電壓以及該電路模組之間，用以選擇性地將該供應電壓提供給該電路模組，並根據至少一控制訊號來控制流入該電路模組的電流量；以及至少一偵測及控制電路，耦接於該電源開關，用以即時偵測位於該電路模組之周邊的至少一第一電路所產生之一第一訊號，並將該第一訊號與一第二訊號進行比較以判斷出該第一電路的一訊號狀態，並據以產生該控制訊號以調整流入該電路模組的電流量。
如申請專利範圍第1項所述之晶片，其中當該電源開關開啟而使得電路模組由斷電狀態進入到上電狀態的過程中，若是該偵測及控制電路偵測該第一電路的訊號狀態異常，則該偵測及控制電路產生該控制訊號以降低流入該電路模組的電流量。
如申請專利範圍第1項所述之晶片，其中當該電源開關開啟而使得電路模組由斷電狀態進入到上電狀態的過程中，若是該偵測及控制電路偵測該第一電路的訊號狀態正常，則該偵測及控制電路產生該控制訊號以增加流入該電路模組的電流量。
如申請專利範圍第1項所述之晶片，其中該偵測及控制電路包含有：該第一電路，用以產生該第一訊號；一第二電路，用以產生該第二訊號；以及一比較電路，耦接於該第一電路以及一第二電路，用以比較該第一訊號以及該第二訊號以產生該控制訊號。
如申請專利範圍第4項所述之晶片，其中該第一電路與該第二電路係位於該晶片中之永遠不會斷電的區域。
如申請專利範圍第4項所述之晶片，其中該第一電路設置於該電路模組的邊緣，且該第二電路與該電路模組之間的距離大於該第一電路與該電路模組之間的距離。
如申請專利範圍第6項所述之晶片，其中該第一訊號以及該第二訊號係為相同的訊號，且該比較電路比較該第一訊號以及該第二訊號以判斷該第一訊號與該第二訊號是否一致，以產生該控制訊號。
如申請專利範圍第7項所述之晶片，其中若是該比較電路判斷該第一訊號以及該第二訊號不一致，則該比較電路產生該控制訊號以降低流入該電路模組的電流量；以及若是該比較電路判斷該第一訊號以及該第二訊號一致，則該比較電路產生該控制訊號以增加流入該電路模組的電流量。
如申請專利範圍第1項所述之晶片，其中該晶片包含了多個偵測及控制電路，且每一個偵測及控制電路均即時偵測位於該電路模組之周邊的該第一電路所產生之該第一訊號，並將該第一訊號與該第二訊號進行比較以判斷出該第一電路的訊號狀態，並分別產生該控制訊號以調整流入該電路模組的電流量。
如申請專利範圍第9項所述之晶片，其中該多個偵測及控制電路係平均地設置在該電路模組的周圍。
如申請專利範圍第9項所述之晶片，其中當該電源開關開啟而使得電路模組由斷電狀態進入到上電狀態的過程中，若是多個偵測及控制電路有任何一個偵測及控制電路偵測該第一電路的訊號狀態異常，則該電源開關根據該多個控制訊號以降低流入該電路模組的電流量。
如申請專利範圍第9項所述之晶片，其中每一個偵測及控制電路包含有：該第一電路，用以產生該第一訊號；一第二電路，用以產生該第二訊號；以及一比較電路，耦接於該第一電路以及一第二電路，用以比較該第一訊號以及該第二訊號以產生該控制訊號。
一種控制流入一電路模組之電流量的方法，包含有：即時偵測位於該電路模組之周邊的至少一第一電路所產生之一第一訊號，並將該第一訊號與一第二訊號進行比較以判斷出該第一電路的一訊號狀態，以產生一控制訊號；以及根據該控制訊號以控制流入該電路模組的電流量。
如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該電路模組係透過一電源開關連接至一供應電壓，且該電源開關係根據該控制訊號來選擇性地將該供應電壓提供給該電路模組，並控制流入該電路模組的電流量，以及根據該控制訊號以控制流入該電路模組的電流量的步驟包含有：當該電源開關開啟而使得電路模組由斷電狀態進入到上電狀態的過程中，若是偵測到該第一電路的訊號狀態異常，則根據該控制訊號以降低流入該電路模組的電流量。
如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該電路模組係透過一電源開關連接至一供應電壓，且該電源開關係根據該控制訊號來選擇性地將該供應電壓提供給該電路模組，並控制流入該電路模組的電流量，以及根據該控制訊號以控制流入該電路模組的電流量的步驟包含有：當該電源開關開啟而使得電路模組由斷電狀態進入到上電狀態的過程中，若是偵測到該第一電路的訊號狀態正常，則根據該控制訊號以增加流入該電路模組的電流量。
如申請專利範圍第13項所述之方法，其中產生該控制訊號的步驟包含有：接收由該第一電路產生的一第一訊號；接收由一第二電路所產生一第二訊號；以及比較該第一訊號以及該第二訊號以產生該控制訊號。
如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該電路模組係設置於一晶片中，且該第一電路與該第二電路係位於該晶片中之永遠不會斷電的區域。
如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該第一電路設置於該電路模組的邊緣，且該第二電路與該電路模組之間的距離大於該第一電路與該電路模組之間的距離。
如申請專利範圍第18項所述之方法，其中該第一訊號以及該第二訊號係為相同的訊號，且比較該第一訊號以及該第二訊號以產生該控制訊號的步驟包含有：比較該第一訊號以及該第二訊號以判斷該第一訊號與該第二訊號是否一致，以產生該控制訊號。
如申請專利範圍第19項所述之方法，其中比較該第一訊號以及該第二訊號以判斷該第一訊號與該第二訊號是否一致，以產生該控制訊號的步驟包含有：若是該第一訊號以及該第二訊號不一致，產生該控制訊號以降低流入該電路模組的電流量；以及若是該第一訊號以及該第二訊號一致，產生該控制訊號以增加流入該電路模組的電流量。