TWI430078B - 功率控制電路，切換電軌分析電路以及電源連接至切換電軌之控制方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於功率控制電路，晶片上切換電軌分析電路，以及電源連接至晶片上切換電軌之控制方法。
提供包括經由開關塊連接至切換電軌之電軌的電路係為人已知。電路塊則可配置以從切換電軌汲取其電力。開關塊可提供作為標頭(header)開關塊，用於連接一供應電壓軌至一切換供應電壓軌；或可為標尾(footer)開關塊，用於連接一接地電壓軌與一切換接地電壓軌。確實，一些電路可包括標頭開關塊及標尾開關塊兩者。開關塊典型地係使用高臨限值電晶體構成，且可用來將切換電軌與主電軌隔離，且因此將相關電路塊與電源隔離。此在減少電路內之功率消耗方面有用，例如藉由減少通過其的靜態洩漏電流。
各種開關塊之操作典型係受一開關控制器控制，且該開關控制器典型將控制關於開關塊之預期特徵的開關塊之操作，例如預期開啟時間、關閉時間等等。然而，開關塊之實際特徵將取決於製造中之程序變動、局部溫度、供應電壓中之變動等等。若開關塊之實際特徵可原處決定，其將致能更有效率地管理開關塊之操作，可允許更快速之開啟及關閉特徵，較少功率消耗等等。
然而，為決定開關塊之實際特徵，有用的將係觀察出現在切換電軌上之類比電壓的一或多數性質，但係難以依
不侵入之方式進行此等類比電壓測量。類比電壓測量典型需要在晶片外曝露切換電軌，接著加上電容負載且其本身影響開啟特徵。另一可能性將係尋求以發展混合訊號類比至數位轉換器用於在晶片上佈署，但此等直接存取技術可能傾向於比間接方法更危及測量。
除了使用開關塊來連接切換電軌至電源以致使相關電路塊正常操作，或當電路塊被關閉時將切換電軌從電源解耦合以減少功率消耗之外，開關控制器亦可以更複雜方式控制開關塊來達到操作的其他模態。例如，共同受讓待審中之美國專利申請案第11/797,497號(其全數內容藉由引用併入本文)描述將一狀態保持模態用於一電路塊，其中開關控制器透過開關塊調變導電以維持該切換電軌在中間電壓位準處。為了改進此等機構的效率，有利的將係易於在特定時間點處決定關於切換電軌上之類比電壓的資訊，因為將會協助執行所需調變。
因此，將會需要提供觀察切換電軌之簡單及有效機構，以使用在電源及切換電軌間耦合之開關塊來改進功率控制。
自一第一態樣檢視，本發明提供功率控制電路，其係用於控制一具有一來源電壓位準之電源至一用以提供電力至一相關電路塊的切換電軌之連接，該功率控制電路包含：一開關塊，其係用於選擇性地連接該切換電軌至該電
源；一開關控制器，其係用於控制該開關塊之操作；環式振盪器電路，其係由該切換電軌供電且產生一振盪輸出訊號；及分析電路，其係用於分析在一當該切換電軌不在來源電壓位準之時間週期期間內由環式振盪器電路產生之振盪輸出訊號的頻率之改變，且造成該開關控制器根據該分析控制該開關塊之至少一操作態樣。
根據本發明係提供環式振盪器，其係配置成由該切換電軌供電。一環式振盪器係已知數位電路，其係可自標準細胞組件形成且已在現存電路中用於各種目的。例如，可將環式振盪器用於電壓/程序/溫度及一般矽特徵化的穩態分析。確實，ARM公司已贊助由T.Burd於1990年代中期在美國加州柏克萊大學之研究工作，其使用一具有有關此一環式振盪器方法的電壓及頻率定標控制之ARM810微處理器，參考例如由T D Burd等人之「能量效率微處理器設計(Energy Efficient Microprocessor Design)」(2002年由Kluwer Academic Press出版)中第7.5.1段及第7.20圖中所明確指出。
此等環式振盪器典型係僅當用正常操作電壓供應其時在正常操作模式期間使用。然而，根據本發明，環式振盪器電路係配置以在一當切換電軌未在來源電壓位準處之時間週期期間內產生一振盪輸出訊號，如在一開啟操作、關閉操作、當實施先前所提操作的狀態保持模式期間等等時之情況。分析電路係接著用以分析藉由環式振盪器電路產生之振盪輸出訊號的頻率之改變。因為環式振盪器電路係由切換電軌供電，頻率之此等改變將會取決於切換電軌上
的電壓且因此分析電路可藉由分析振盪輸出訊號的頻率，來推理關於在任何特定時間點處之切換電軌的狀態之資訊。因此，透過此分析可決定可用以控制開關塊之至少一操作態樣之資訊。
然而在一具體實施例中，振盪輸出訊號之絕對頻率係藉由分析電路(例如參考一系統時脈訊號)決定，在一替代具體實施例中，振盪輸出訊號之相對頻率可藉由與一附加環式振盪器電路比較來決定。尤其係，在一具體實施例中，功率控制電路更包含：附加環式振盪器電路，其係由該電源供電且產生一附加振盪輸出訊號；該分析電路藉由比較振盪輸出訊號之頻率與附加振盪輸出訊號的頻率來執行該分析，且根據該比較控制該開關塊之至少一操作態樣。依此方式使用一附加環式振盪器電路可自動地補償程序及溫度變動。
同時環式振盪器電路可配置以在提供一特定供應電壓之不同速率處操作，在一具體實施例中，該附加環式振盪器電路及該環式振盪器電路係相同之構造。此更改進在執行分析時改進對於程序及/或溫度變動之容差。
在一具體實施例中，該開關塊係一標頭塊，該電源係一供應電壓軌且該切換電軌係一切換供應電壓軌。在一替代具體實施例中，該開關塊係一標尾塊，該電源係一接地電壓軌且該切換電軌係一切換接地電壓軌。在一些具體實施例中，可使用多數開關塊，且確實一些開關塊可為標頭開關塊而其他開關塊係標尾開關塊。
在一具體實施例中，該環式振盪器電路係經由一啟動訊號閘控，在其中在切換電軌上之電壓係在來源電壓位準處的相關電路塊之正常操作期間，環式振盪器電路被停用以減少功率消耗。因為在當切換電軌不在來源電壓位準處之時間週期期間內環式振盪器電路係提供用於分析之目的，故有利的是在正常操作期間關閉環式振盪器電路以減少功率消耗，且藉由提供一閘控環式振盪器電路此可便於達到。
此外，可能係即使當切換電軌未在來源電壓位準處之時間週期期間，該環式振盪器電路亦無須永久地啟動，而是該環式振盪器電路僅在該時間期間週期性啟動即足夠，此造成進一步之功率消耗減少。
係有一些其中本發明之具體實施例的環式振盪器電路及相關分析電路之使用可協助控制開關塊的狀況。在一具體實施例中，當開啟開關塊之至少部分以開始將切換電壓軌上之電壓拉至來源電壓位準時，分析電路分析振盪輸出訊號之頻率的改變，以導出指示該切換電壓軌之至少一類比電壓性質的資訊。
該至少一類比電壓性質可採取各種形式，且因此例如可為電壓位準本身，或者可識別電壓隨時間改變的速率。雖然使用此具體實施例，環式振盪器電路在電壓穩定前之初始啟動，透過來自環式振盪器電路之振盪輸出訊號的頻率表現提供此等類比電壓性質之間接測量，且此可藉由分析電路分析以產生用以控制開關塊之操作的資訊。
其中開關塊受取決於藉由分析電路產生之資訊控制的方式可採取各種形式。例如，通常開關塊係由多數開關塊部分組成且該等開關塊部分在開啟操作期間可依序開啟。所使用之特定順序可取決於從分析電路導出之資訊來控制。藉由一特定實例說明，在開啟階段期間來自環式振盪器電路之輸出頻率的改變可用來決定切換電壓軌上電壓改變的速率，且其可用以控制如何使用多數開關塊部分以致維持切換電壓軌之改變的所需速率。
至於另一實例，在一具體實施例中，該開關塊包含多數開關塊部分，其包括至少一起動器開關塊部分及至少一主開關塊部分，且基於藉由分析電路執行之分析來控制的開關塊之至少一操作態樣，係一關於何時開啟該至少一主開關塊部分的決定。一旦該主開關塊部分已被開啟，該切換電軌係決定為在用於相關電路塊之所需操作電壓處，且因此可開始相關電路塊之正常操作。
然而，環式振盪器電路及相關分析電路的使用不限於其中開關塊係開啟之狀況。在一具體實施例中，當關閉該開關塊之至少一部分以切換電壓軌上之電壓與來源電壓位準解耦合時，分析電路分析振盪輸出訊號之頻率的改變，以導出指示該切換電壓軌之至少一類比電壓性質的資訊。因此，根據此具體實施例，分析電路可在切換電軌之崩潰時間期間執行一分析。可將此資訊用作許多目的。例如，在一具體實施例中，當接著開啟開關塊以開始將切換電壓軌上之電壓拉至來源電壓位準時，該資訊係用以影響一藉
由開關控制器使用之開啟操作。例如，取決於在關閉週期期間切換電壓軌上之類比電壓已如何快速地改變，或當開關塊順序開啟時達到之實際類比電壓，開啟程序可隨著改進開啟程序(其有關在開啟程序欲起動時切換電壓軌之類比電壓性質)之效率的目的而變化。此可允許比其他情況更快速地回至全功率開啟狀態。
除了使用藉由分析電路執行的分析以控制開關塊之至少一操作態樣以外，亦可將該分析用作其他目的。例如，在一具體實施例中，藉由分析電路執行的分析更提供指示開關塊之開啟特徵的診斷資料。例如，可隨時間決定開關塊越來越費時地將切換電壓軌上之電壓拉至來源電壓位準，且此可為開關塊之一或多數組件「磨損」的指示。
除了在開啟及關閉程序期間使用本發明之具體實施例的環式振盪器電路及相關分析電路以外，當執行需要使用開關塊之其他操作(例如先前所提操作的狀態保持模式)時，可附加或替代地使用該相同電路。尤其係在一具體實施例中，該切換控制器透過該開關塊調變導電以維持該切換電軌在一中間電壓位準，該分析電路分析該振盪輸出訊號及該附加振盪輸出訊號間之頻率的差異，以導出指示該切換電壓軌之至少一類比電壓性質的資訊，且將該資訊輸入該開關控制器作為一回授訊號，以調整該調變來維持該中間電壓在一預定電壓範圍內。
在一具體實施例中，該開關控制器根據回授訊號控制調變之工作比，以維持中間電壓在該電壓預定範圍內。此
等具體實施例允許橫跨可能經受明顯程序、電壓及溫度變動之一電路範圍的調變之調適控制。
在一具體實施例中，回授訊號用以維持中間電壓具有一導致中間電壓中之週期性變動的遲滯現象，例如當橫跨相關電路塊之電壓差太低時藉由將開關塊切換至一導電狀態，且當橫跨相關電路塊之電壓差太高時藉由將開關塊切換至一非導電狀態，其中此等觸發位準係隔開。
在一具體實施例中，附加環式振盪器電路及環式振盪器電路係相同構造，功率控制電路更包含除法器電路，其係用於在頻率之差異係藉由分析電路決定前，修改藉由環式振盪器電路產生之振盪輸出訊號。藉由將由環式振盪器電路產生的振盪輸出訊號進行除法以實際上減少頻率，此促進兩環式振盪器電路之輸出間的頻率差異中改變之更精確偵測。
在一具體實施例中，來自該對環式振盪器電路之輸出可在正常操作期間附加地使用以提供附加診斷資訊。例如，在一具體實施例中，在相關電路塊之正常操作期間，切換電軌上之電壓由於橫跨該開關塊的電壓降而與來源電壓位準不同，且分析電路持續比較振盪輸出訊號之頻率與附加振盪輸出訊號的頻率，以導出指示該電壓降之資訊。此資訊可用於診斷目的，例如在測試矽階段以識別橫跨開關塊之電壓降。此外，例如若電壓降變成大於一可接受位準時藉由減少操作頻率，其可用於生產矽以影響電路操作。
同時本發明之具體實施例的技術可用以針對各種不同
目的提供中間電壓位準，例如用於藉由相關電路塊在處理期間提供動態電壓定標操作，以將相關電路塊之供應電壓與一所需時脈頻率匹配，當相關電路塊係靜態時本技術亦可用於資料保持之良好效應。根據此技術，可認知當靜態時該相關電路塊可使用低於當該電路塊係啟用於執行其預期處理動作時可接受之橫跨電路塊的電壓差，來保持狀態電壓值。此係藉由使用開關控制器以透過該開關塊調變導電來維持切換電軌電壓在足以保持狀態訊號值，但低於正常操作電壓之一位準處，其係依一減少用於電路塊之功率消耗(與當使用正常操作電壓時若靜態之其功率消耗相比)的方式。因此，可減少靜態功率消耗(洩漏)而無須使用附加氣球鎖存器(balloon latch)，且轉變回至啟用之處理可藉由一在切換電軌之電壓相當快速增加回至能支援啟用處理後藉由再起動該時脈的一值來進行。
同時該環式振盪器及相關分析電路係可用於控制開關塊之至少一操作態樣，來自分析電路之輸出亦可用於其他目的。因此，從一第二態樣檢視，本發明提供用以分析一切換電軌之電路，該切換電軌係用以提供電力至一相關電路塊，該切換電軌係可連接至一具有一來源電壓位準之電源，該電路包含：一開關塊，其係用於選擇性地連接該切換電軌至該電源；一開關控制器，其係用於控制該開關塊之操作；環式振盪器電路，其係由該切換電軌供電且產生一振盪輸出訊號；及分析電路，其係用於分析在一當切換電軌不在來源電壓位準之時間週期的期間內由環式振盪器
電路所產生之振盪輸出訊號的頻率之改變，以產生特徵化該切換電軌之至少一類比電壓性質的資訊。在此具體實施例中，分析電路可在晶片上或晶片外提供。產生成為分析結果之資訊可例如用作實施驗證，或用於分析功率開關電路之老化特徵(開啟特徵可能因開關經受長期使用之一些形式的磨損而惡化)。
從一第三態樣檢視，本發明提供一種連接一具有一來源電壓位準之電源至一用以提供電力至一相關電路塊的切換電軌之控制方法，該方法包含以下步驟：經由一開關塊選擇性地連接該切換電軌至該電源；從該切換電軌操作環式振盪器電路以產生一振盪輸出訊號；分析當切換電軌不在來源電壓位準之時間週期期間內由該環式振盪器電路產生之振盪輸出訊號的頻率改變；且根據該分析控制該開關塊之至少一操作態樣。
從一第四態樣檢視，本發明提供功率控制邏輯，其係用於控制一具有一來源電壓位準之電源構件至一用以提供電力至一相關電路塊構件的切換電軌構件之連接，該功率控制邏輯包含：一開關塊構件，其係用於選擇性地連接該切換電軌構件至電源構件；一開關控制器構件，其係用於控制該開關塊構件之操作；環式振盪器構件，其係由該切換電軌構件供電，用於產生一振盪輸出訊號；及分析構件，其係用於分析在一當切換電軌構件不在來源電壓位準處之時間週期期間內由環式振盪器構件產生之振盪輸出訊號的頻率之改變，且造成開關控制器構件根據該分析控制該開
關塊構件之至少一操作態樣。
第1圖說明根據本發明之一具體實施例的積體電路100。積體電路100具有電路125，其係用以執行由該積體電路所需之資料處理操作，其中電路125係連接至接地軌115且從切換電軌110接收其供應電壓。切換電軌110係藉由開關塊120(其操作係由功率切換控制器130控制)耦合至主供應電壓軌105。
開關塊120可由複數分離之開關塊部分構成，其可在一開啟順序期間分離地啟動。在一特定具體實施例中，開關塊120包括一起動器開關塊122，其本身可由複數開關塊部分組成，起動器開關塊122係在開啟程序之一初始階段期間啟動以將切換電軌110上之電壓拉向主電軌105上的供應電壓。一旦切換電軌110上之電壓已達到一預定位準，一主開關塊124係接著開啟以協助將切換電軌110上之電壓向上汲取至全操作電壓位準，之後可將一時脈訊號提供至電路125且可開始電路125之正常操作。
如第1圖中所示，功率切換控制器130包括一起動器開關塊控制器135，用於發出一啟動訊號至起動器開關塊122。在其中起動器開關塊122包括複數分離起動器開關塊部分之狀況下，起動器開關塊控制器可將啟動訊號之序列發出至相關起動器開關塊部分，以在開啟序列期間選擇性地開啟個別開關塊部分。同樣地，一主開關塊控制器140
係提供用於將一啟動訊號至供應主開關塊124。
根據本發明之一第一具體實施例係提供一診斷環式振盪器165，其從切換電軌110取得其電力。振盪器啟動電路170係在功率切換控制器130內提供，用於提供一啟動訊號至診斷環式振盪器165，該診斷環式振盪器係一閘控環式振盪器以致其無須在電路125啟用時永久開啟。
如下文中將詳述，當初始一開啟序列以開啟開關塊120且將切換電軌110升高至主電軌105之供應電壓時，振盪器啟動電路170啟動診斷環式振盪器165，其接著開始輸出一振盪輸出訊號。該振盪輸出訊號係通過一移位器145，其將切換電軌域中之電壓位準轉換成為可應用至功率切換控制器130之永久供電域的電壓位準，功率切換控制器130係藉由橫跨主電軌105及接地軌115連接而永久地供電。位準分析電路150接著分析振盪輸出訊號之頻率的改變，振盪輸出訊號之頻率在開啟程序期間係隨著切換電軌110上之電壓增加。結果，振盪輸出訊號直接傳輸一識別標誌，其傳送切換電軌110之上升時間及實際電壓位準兩者，且位準分析電路150可因此透過振盪輸出訊號之頻率改變的分析決定有關切換電軌110上之電壓的資訊。
根據第1圖中所說明之具體實施例，一旦該頻率達到某一位準，位準分析電路150將一控制訊號發出至主開關塊控制器140，以造成主開關塊控制器開啟主開關塊124來完成開啟程序。此時，控制訊號亦可用作對於振盪器啟動電路170之輸入，以造成診斷環式振盪器停用，因為來自診斷環
式振盪器之輸出不再需要被分析。
視需要，當開關塊120被關閉以將切換電軌110與主電軌105解耦合時，診斷環式振盪器165亦可在關閉週期期間開啟。在此期間，切換電軌110上之電壓將會朝接地下降，且位準分析電路150可透過振盪輸出訊號之分析決定切換電軌110上之下降速率及實際電壓位準。之後當需要藉由將切換電軌110再連接至主電軌105以再開啟電路125時，此可用以影響開啟程序。尤其係，取決於當需要執行開啟序列時切換電軌110所在之電壓位準，此可影響開啟程序如何執行以致最有效率地將切換電軌110升高回至主電軌105之電壓。例如，若切換電軌110上之電壓並未下降地太多，則可能僅需要再開啟主開關塊124而無須使用起動器開關塊122。或者，可能仍需要起動器開關塊122，但組件起動器開關塊部分開啟所用之實際順序可變化。
除了藉由位準分析電路150所執行之晶片上分析以外，可基於振盪輸出訊號執行一些晶片外分析(例如用於診斷目的)。如第1圖中之點線所示，振盪輸出訊號可經由移位器145選路至一接點160，致使訊號被傳遞至晶片外。通常訊號對於經由接點160傳遞離開晶片可能太高，且在該情況下可在訊號被傳遞離開晶片前將一計數器/除法器電路155用於有效率地減少其頻率。此一程序可啟動診斷波形傳輸用於高速波形擷取或頻率掃描分析(分別用於後續分析或即時測量)。
第2圖係一概要地說明可用以分析來自診斷環式振盪
器165之輸出的晶片上及晶片外機構之圖式。診斷環式振盪器包括一系列反相器210、215、220、225，連同一接收來自最後反相器225之輸出及藉由振盪器啟動電路170提供的啟動訊號兩者之NAND閘極205。一旦啟動，診斷環式振盪器將會產生一振盪輸出訊號，其頻率隨著切換電軌110上之電壓變化，如第3圖中概要地顯示，其中波形260代表當切換電軌上之電壓隨著時間增加時，可藉由診斷環式振盪器輸出之振盪輸出訊號。
一旦振盪輸出訊號已通過移位器145，其可經由接點160直接選路至晶片外，或者係可經由計數器/除法器電路155選路以產生一較低頻率之經相除輸出訊號。一專用接點160可提供用於在晶片外取得此訊號，或者係該接點可與用於另一目的之現存接點共享。在此後一情況下，一多工器245可提供用以將正常功能輸出選路以傳遞至接點160(其可例如為藉由一晶片上追蹤模組產生之追蹤輸出)，或者係自診斷環式振盪器輸出振盪輸出訊號。
如第2圖中亦顯示，第1圖之位準分析電路150在一具體實施例中可包括一同步器235及一脈衝寬度鑑別器電路240。此兩組件的操作將藉由第5圖之時點圖概要地說明。如可自環式振盪器訊號中見到，環式振盪器輸出之頻率在開啟週期期間隨著時間增加。環式振盪器輸出訊號係在同步器235中經受三個同步取樣步驟。同步器接著產生一上升邊緣偵測訊號，其當sync 2訊號係高且sync 3訊號係非高時係被設定成高，即對於每一環式振盪器輸出訊號之上升邊
緣設定成高達到一時脈週期。
脈衝寬度鑑別器240維持一時槽計數，其計數在上升邊緣偵測訊號間經過之時脈週期的數目。當上升邊緣偵測訊號變高時，此係用以再初始化在下一時脈週期中之時槽計數，且係亦用以在下一時脈循環期間將目前時槽計數值取樣進入一週期暫存器。因此，如從第5圖中所說明之實例可見，週期暫存器將其內容從十二改變，接著至九，而後至六。
頻率鑑別係接著藉由將週期暫存器之內容與一預定值(在第5圖之實例中此值係八)比較而在脈衝寬度鑑別器240內執行。一旦週期暫存器中之值下降至預定值下，一控制訊號係設定成高(第5圖中此係顯示為一「less_than_eight」訊號)，且此訊號係輸出至主開關塊控制器140及振盪器啟動電路170。當該控制訊號變高時，主開關塊控制器140開啟主開關塊124，且振盪器啟動電路170停用診斷環式振盪器165。
第4圖係一說明根據本發明之一具體實施例執行以使用第1圖之電路控制功率切換的步驟之流程圖。在步驟300處，起動器開關塊係藉由自控制器135發出一啟動訊號來啟動，且在步驟305處診斷環式振盪器165係藉由振盪器啟動電路170發出一啟動訊號來啟動。應瞭解雖然步驟300與305已顯示係依序，此等步驟可平行地執行。
在步驟310處，藉由環式振盪器輸出之波形係使用先前參考第5圖討論之方法取樣，之後在步驟315處係決定波形
之頻率是否少於取樣時脈循環的預計數(第5圖中該預定數係八)。若否，程序回至步驟310，在該處持續取樣波形且步驟315之比較係再執行。
一旦在步驟315處決定波形之週期係少於取樣時脈循環的預計數，則在步驟320處該主開關塊係藉由自控制器140發出一啟動訊號來啟動，且在步驟325處環式振盪器165係藉由解判定來自振盪器啟動電路170之啟動訊號而停用。步驟320及325在一具體實施例中係平行地執行。
通常起動器開關塊將由複數開關塊部分組成，其在開啟操作期間係依序開啟。除了(或取代)如以上參考第4圖討論使用藉由環式振盪器輸出之波形以決定何時啟動主開關塊，波形輸出可用以控制如何使用起動器開關塊之個別開關塊部分。
例如，在使用起動器開關塊之開啟操作期間，環式振盪器之頻率的改變可用以追蹤切換電軌上之電壓上升的速率，即透過振盪器輸出之頻率的改變追蹤dV/dt，且接著控制起動器開關塊之個別開關塊部分的使用，以致切換電軌之電壓中的改變係如所需地維持。
例如，考慮先前所提之第3圖，若時點窗T1中之電壓中的改變速率係在振盪器之頻率的改變(其係大於預期之頻率改變)中反映，則當偵測到該條件時，一校正控制可進行以藉由減少係啟動之開關塊部分的數目，來減少切換電軌之電壓的上升速率(其導致如週期T2中所示之電壓改變速率的減少)。
亦可相反地應用以致切換電軌之電壓中的不佳上升可藉由增加開啟之開關塊部分的數目來補償。
雖然以上具體實施例已關於一耦合主電源供應軌105至切換電軌110之標頭開關塊討論，相同技術亦可應用於與一經由一切換接地軌耦合電路125至接地軌115之標尾開關塊的連接。
第6圖說明一根據本發明之替代具體實施例的積體電路，其中與參考一系統時脈訊號決定振盪輸出訊號之絕對頻率不同的係，該振盪輸出訊號之相對頻率係藉由與一附加診斷環式振盪器電路比較來決定。尤其係，如第6圖中所示，係提供一由主電軌105供電之第二診斷環式振盪器400。在此具體實施例中，診斷環式振盪器400係視為功率切換控制器130之部分，但其亦可視為該功率切換控制器之一分離組件。環式振盪器啟動電路係提供用於供應一啟動訊號至環式振盪器165、400兩者，其中一開關塊控制器410係接著用以提供一啟動訊號至開關塊120。如使用第1圖之實例，開關塊120可實際上由一起動器開關塊及一主開關塊組成，在該情況下開關塊控制器410將會具有用於分離開關塊之分離控制器。然而，在第6圖之具體實施例中，係與開關塊120之構造細節無關。
根據第6圖之實例，第1圖之位準分析電路係用差分分析電路405取代，其接收來自第二環式振盪器400之振盪輸出訊號及如藉由移位器145修改來自診斷環式振盪器165的振盪輸出訊號兩者。
根據第6圖中所示之具體實施例，功率切換控制器130支援操作之一狀態保持模式，其中開關控制器130透過開關塊120調變導電以維持切換電軌在一預定電壓範圍內之中間電壓位準處。此致使電路125在其需要執行預期處理動作時，使用一比電路125之正常操作模式期間可接受更低之電壓差保持狀態訊號值。此致使靜態功率消耗(洩漏)可減少而無須使用附加氣球鎖存器，且當後續需要重新開始電路125內之處理時亦致能相當快速回至啟用處理狀態，因為中中間電壓位準將會在一比電路已被完全關閉時更高之電壓位準。
因為來自第二診斷環式振盪器400之振盪輸出訊號的頻率係主電壓軌105上之電壓的指示，且來自第一環式振盪器165之振盪輸出訊號的頻率係切換電軌110上之電壓的指示，差分分析電路405可監視主電軌105及切換電軌110間之電壓差且取決於該分析控制該調變。此程序將會參考第7圖詳述。
如第7圖中所示，一具體實施例之第二環式振盪器400係依與第一環式振盪器165相同之方式構造，且因此包括四反相器465、470、475、480，連同一配置以接收來自最後反相器480之輸出及來自環式振盪器啟動電路415的啟動訊號之NAND閘極460。當進入狀態保持模式時，兩環式振盪器係啟動且開始輸出其個別振盪輸出訊號。第6圖中之差分分析電路405在第7圖的具體實施例中由四組件組成，即一計數器/預定標器450、一同步器455、一同步累計器485及
一脈衝密度鑑別器490。此等特定組件之操作係藉由第9圖之時點圖概要地說明。來自第二環式振盪器400之振盪輸出訊號提供第9圖之第一行中所示的環式振盪器參考訊號，而來自第一環式振盪器165藉由移位器145修改之輸出提供第9圖之第二行中所示的可變環式振盪器訊號。計數器/預定標器450將來自第一環式振盪器165之輸出分割以致能在兩振盪輸出訊號間更精確比較。在第9圖之實例中，計數器/預定標器執行一除以四功能，雖然實際上可能適當係執行諸如除以十六之較大除法。如第5圖之先前實例，振盪訊號係接著在同步器455內經受三同步化階段，以將來自第一環式振盪器165之已分割的輸出與藉由第二環式振盪器400產生之參考振盪訊號的上升邊緣同步化。上升邊緣偵測訊號係接著依如參考第5圖討論之相同方式產生，即係設定用於一時脈週期同時第二同步訊號係高且第三同步訊號係低。此訊號係接著輸出至同步累計器485，其維持一識別在上升邊緣偵測訊號間已經過之參考循環的數目之時槽計數。上升邊緣偵測訊號當設定時係用以再初始化下一時脈循環中之時槽計數，且係亦用以在下一時脈循環中將時槽計數值取樣進入一週期暫存器。週期暫存器之內容係接著從同步累計器485輸出至脈衝密度鑑別器490成為一差分計數值。
在一典型具體實施例中，該脈衝密度鑑別器將維持兩預定值，即一最大計數值及一最小計數值。在第9圖中所說明之實例中，最大計數值係四，且當週期值超過該最大計數值時，一控制訊號被設定，其係經選路至開關塊控制器
410以造成開關塊120被開啟。此將造成切換電軌110上之電壓上升且因此環式振盪器165之頻率增加。結果，週期值隨著時間將再次開始減少且當該值變成小於最小計數值時，控制訊號將重設以造成開關塊控制器410解判定至開關塊之啟動訊號，且因而關閉開關塊120。此程序可持續整個狀態保持模式以調變至開關塊之啟動訊號，以便維持切換電軌110在一預定範圍內之中間電壓處。
第8圖係一更詳細說明操作之狀態保持模式的流程圖。在步驟500處，程序開始，之後在步驟505處係進入目標電路125之狀態保持模式。在步驟510處，對於目標電路之時脈係停止，且在步驟515處兩環式振盪器165、400係藉由自環式振盪器啟動電路415發出一啟動訊號來啟動。在步驟520處，開關塊120係接著停用，即藉由解判定來自開關塊控制器410之啟動訊號而置於非導電狀態。
之後，在步驟525處，來自兩環式振盪器之輸出係比較以產生先前討論之差分計數值，之後在步驟530處，係決定該差分計數值是否大於最大計數值。若否，且假設保持模式在步驟555處未存在，則程序迴圈回至步驟525以持續比較程序。
若在步驟530處決定差分計數係大於最大計數值，則程序分支至步驟535，其中開關塊120係藉由自開關塊控制器410發出一啟動訊號來啟動，以從而將開關塊120置於導電狀態。之後在步驟540處，來自兩環式振盪器之輸出被比較以產生差分計數值，而後在步驟545處係決定該差分計數是
否小於最小計數值。若否，且假設保持模式在步驟550處不存在，則程序回至步驟540以持續該比較程序。一旦決定該差分計數值現係小於最小計數值，剛程序分支回至步驟520以停用開關塊120。
一旦保持模式係存在於步驟555或步驟550，則程序前進至步驟560，其中開關塊係置於其完全導電狀態。在步驟565處，環式振盪器因其不再需要而停用，且在步驟570處係決定切換電軌110上之電壓是否已達到所需操作位準。一旦其已達到，對於目標電路125之時脈係起動，且重新開始正常操作，之後程序在步驟580處結束。
雖然在第8圖之實例實施中，兩環式振盪器係維持在用於狀態保持模式之全部的啟動狀態中，在替代具體實施例中，環式振盪器無須啟動用於全部週期，而是其週期性地啟動以執行所需比較即已足夠，從而減少功率消耗。
如用於第6圖中之環式振盪器的替代用法，其可經配置以在電路125之正常操作模式期間啟動以產生關於開關塊120之操作的診斷資料。尤其在正常操作期間，由於橫跨開關塊120之電壓降，在主電軌105及切換電軌110間將有少許電位差。在正常操作期間，在來自兩環式振盪器165、400之振盪輸出訊號間的頻率之任何差異將指示此電壓降之值。此可用於診斷目的。例如，若此電壓降係超過預期，其可能指示開關塊內之組件的一些失靈。此外，此等測量可用以影響電路操作。如一實例，當電路使用越來越久，開關塊內之組件將會經受磨損，且此隨著時間將會導致橫
跨開關塊之電壓降變大。若電壓降超過某一安全位準，則此可能產生電路125之失靈，但失靈之此可能性可藉由減少電路之操作頻率而減少，從而延長該電路之可用壽命。因此，來自差分分析電路405之輸出可隨時間用以變化有關橫跨開關塊120之電壓降的積體電路(且尤其係電路125)之操作頻率。
第10及11圖係說明來自環式振盪器電路之振盪輸出訊號的頻率如何隨著施加至該等環式振盪器電路之操作電壓變化之圖表。三線所示係分別代表慢、典型及快電路。如為人已知，由於例如其上構造電路之矽的品質之因素，在生產中一些電路比其他電路更快地結束執行，且第10圖說明取決於電路速率可觀察到之頻率的變動。
第11圖說明對於相同慢、典型及快電路，可藉由同步累計器485針對橫跨第一環式振盪器165之不同操作電壓產生的差分計數值中之變動。在此實例中，係假設正常操作電壓係一伏特，在該點處兩環式振盪器依相同頻率產生振盪輸出訊號，但由於來自環式振盪器165之輸出係除以十六，此產生十六之差分計數值。因為電壓接著下降，計數值根據電路之速率變化，如由第11圖所示之三線中的發散顯示。由差分分析電路使用之最大及最小計數值可因此與該電路係慢、典型或快相關地調適，或者係該除法器可加以變化以對於較慢電路應用一較大除法。
自本發明之具體實施例的以上描述中，將可見到此等具體實施例提供一機構，其中一數位環式振盪器組件可用
以間接地傳輸一識別標誌，其傳送用於標頭切換功率之上升時間，或用於標尾切換接地之下降時間兩者，及/或實際類比電壓位準資訊，其係可用標準時控技術在晶片上或晶片外分析。該環式振盪器係一可使用標準單元構造之相對較簡單數位電路且因此實施起來係簡單及價廉，且可經配置以消耗相對較少功率。藉由使用閘控環式振盪器，環式振盪器亦可當不使用時停用以減少功率消耗。
在一具體實施例中，環式振盪器係在一當切換電軌上之電壓係不穩定的週期期間於一開關塊之開啟或關閉操作期間分析，以致基本上允許間接測量電壓隨著時間之改變，連同提供實際類比電壓位準的指示。在另一具體實施例中，係執行在一耦合至切換電軌之環式振盪器及一耦合至永久電軌的環式振盪器間之差分分析，以提供在兩電軌間電壓中之差異的間接測量，此資訊係可用於各種狀況。此資訊之一特定用法係支援如先前參考第6至9圖所述之操作的狀態保持模式。操作的此一狀態保持模式的操作細節係在共同受讓之共同待審中美國專利申請案第11/7979,497號中提供，其全數內容藉由引用在此併入。此外，對於關注本發明之讀者，美國專利申請案之具體實施例描述係在此併入成為附錄I
第12圖說明一包括一主供應軌4、一主接地軌6、一虛擬供應軌8及一虛擬接地軌10之積體電路2。標頭開關12選擇性地連接主供應軌4至虛擬供應軌8。同樣地，標尾開關14選擇性地連接主接地軌6至虛擬接地軌10。邏輯塊16自虛擬供應軌8及虛擬接地軌10汲取其電源供應。邏輯塊16係用一時脈訊號clk時控以執行資訊處理操作。
積體電路2可使用不同製造技術形成，但本技術係充分適於其中積體電路係由CMOS電晶體(且更特定言之MTCMOS電晶體)形成之系統。應瞭解積體電路2典型將由大量功能元件形成且可採取各種不同形式，如微處理器、SoC、記憶體及其他形式之積體電路。
第12圖中亦說明開關控制器18，其係耦合至個別開關且加以控制成為導電或非導電。開關控制器18亦耦合至個別虛擬電軌8、10且係對於其上之電壓回應，以調變藉由其相關標頭及標尾開關12、14提供在主供應軌4與虛擬供應軌8，及在主接地軌6至虛擬接地軌10間之連接。與其中開關係永久導電或永久非導電之狀況相比，此調變維持虛擬軌電壓在中間位準。此調變在一些具體實施例中可用以提供動態電壓定標之形式，其中提供至邏輯塊16之電源供應電壓係設定至一需要在目前啟用時脈頻率處支援邏輯塊16之時控的中間位準。大體而言，橫跨邏輯塊16之電壓差愈低，則其內之功率消耗愈低。當邏輯塊16係靜態且功率消耗係由於靜態洩漏電流時此亦為真。
本技術認知當邏輯塊未經時控時，其可用以保持靜態訊號值而無須依靠提供一最小保持電壓之氣球鎖存器係橫跨邏輯塊16維持。此最小保持電壓將小於該邏輯塊16內之啟用處理所需的電壓。因此，與當邏輯塊16係啟用時所用相比，功率消耗可藉由降低橫跨邏輯塊16之電壓差而減少，而狀態訊號值可維持如其內部所保持且備便用於欲再起動之處理。處理之再起動可藉由將橫跨邏輯塊16之電壓差恢復至操作位準而後再起動時脈訊號。此可相對較快速且因此支援在低功率保持狀態及操作狀態間之快速切換。
第13圖說明一第一實例具體實施例，其中一標頭開關12係藉由一控制器18經受調變控制。標頭開關12係由一強電晶體20(其具有高電導)及一弱電晶體22(其具有低電導)形成。當邏輯塊16係在其啟用狀態時，強電晶體20被開啟以提供一在主供應軌4及虛擬供應軌8間之低阻抗路徑，以致可滿足該啟用邏輯塊16之功率消耗需求。當欲將邏輯塊16置於其中其靜態地保持狀態訊號值之保持模式時，至其之時脈訊號clk係停止且控制器18用以在導電及非導電間調變弱電晶體22。強電晶體20在此調變(脈動)操作期間被關閉。一窗比較器24係用來決定虛擬供應軌8上之電壓何時下降至一最小位準之下或上升至一最大位準之上。當虛擬供應軌電壓下降至最小位準之下時，則弱電晶體開啟。弱電晶體22維持開啟直至虛擬供應電壓達到一最大位準，在該點弱電晶體22係關閉。聯結邏輯塊16之洩漏電流接著逐漸地將虛擬供應軌8上所儲存電荷放電直至虛擬供應軌電
壓再次下降至最小值之下。接著弱電晶體22被再次開啟以恢復虛擬供應軌電壓。依此方法，主供應軌4及虛擬供應軌8間之連接係經由在窗比較器24及觸發電路26之控制下啟用的弱電晶體22調變成開或關。定義虛擬供應軌電壓之下限及上限的訊號位準係在窗比較器24中內部產生(如藉由適合分壓器網路)。
第14圖說明一替代具體實施例。在此具體實施例中，開關控制器18係由所示之兩電晶體M1及M2提供。此等電晶體使用定義電壓Vref1及Vref2的範圍供應其閘極。電晶體M1及M2提供虛擬供應軌電壓之一類比回授控制，以維持此在一對於在邏輯塊16內之狀態訊號保持而言係足夠的中間位準。
第13圖及第14圖兩圖中將可見到開關控制器18提供虛擬供應軌電壓的回授控制，因此，開關塊16及其相關開關控制器18係自調節。應瞭解一積體電路2典型將包含開關塊12、14及相關控制器18的許多事例。並非所有此等皆需使用在此描述之調變技術。可能僅積體電路2之某些部分係適於置於低功率資料保持模式中，或者其在低功率資料保持模式中可能一標頭開關12及/或標尾開關14可服務多數邏輯塊16，而在啟用模式中個別標頭及標尾開關12、14由於較高功率需求係需要。
第15圖係一概要說明與第13圖之實例具體實施例的操作相關之訊號位準中週期性變動的訊號圖。訊號v(weak_ctrl)係控制開啟及關閉弱電晶體22的訊號。當此訊號低時弱電
晶體22係開啟(即導電)。將可見到，弱電晶體22係用一對應於短週期之相對較低開啟工作循環調變，在該短週期期間弱電晶體22之閘極電壓被拉低以將弱電晶體22切換成為導電狀態。訊號vvdd(虛擬供應軌電壓)係顯示為具有稍高於700nv及具有一週期性變動之一值。當弱電晶體22關閉時，此虛擬供應軌電壓由於通過邏輯塊16之洩漏電流而逐漸衰減。當弱電晶體22開啟時，虛擬供應軌電壓係快速恢復上升至其預定最大位準。虛擬供應軌電壓因此在所說明之最小及最大位準間變化及維持此範圍中。虛擬供應軌電壓之此範圍係在最小保持電壓之上，其係邏輯塊16之一特徵且對應於該最小電壓，在該處當未時控時邏輯塊16將維持狀態訊號值。
第16圖係根據一實例具體實施概要地說明一開關控制器18之操作的流程圖。應瞭解第16圖之流程圖視需要將該控制表示為處理操作之一串列順序。藉由本技術領域應瞭解，在實現中此等操作之一些或所有可藉由一電路實施平行地執行。然而，第16圖之流程圖係可用於理解開關控制器18之操作。
在步驟28處，開關控制器18等待直至接收一指示欲進入狀態保持模式之訊號(retn)。當接收到此訊號時，則處理前進至步驟30處，在該處時脈訊號clk係停止且時脈訊號位準保持靜態。邏輯塊16之處理邏輯的靜態本質致使此等容忍此時脈停止及維持提供橫跨邏輯塊16施加之電壓差的狀態訊號值不下降至一最小保持電壓以下。
在步驟32處，標頭塊12係切換至一非導電狀態。在此實例中係僅使用標頭塊，儘管應瞭解或者可使用標尾塊，或標頭塊與標尾塊可組合使用。當標頭塊已在步驟32關閉時，處理前進環繞包含步驟34及36之迴圈，其分別檢查虛擬供應軌18上之電壓位準未曾下降太低，且未接收到指示欲離開保持模式之訊號(pwr_req)。若在步驟34處偵測到電壓位準為已下降至低，則處理前進至步驟36，在該處標頭開關12(更明確言之係弱電晶體22)係切換成為其導電狀態。強電晶體20在此調變期間可維持在其非導電狀態中。此造成虛擬供應軌電壓上升。
步驟38及40接著監視以檢視虛擬供應軌電壓是否已上升至目標最大值之上，且是否已接收到一執行保持模式的訊號。若虛擬供應軌電壓確實超過目標最大值，則處理回至步驟32，在該處標頭塊係呈現完全非導電(如，弱電晶體22再次關閉而強電晶體20保持關閉)。
若在步驟36或步驟40處指明已接收一離開保持模式之訊號(pur－req)，則處理前進至步驟42，在該處標頭塊被切換回至其完全導電狀態(如強電晶體20及弱電晶體22兩者係開啟)。接著步驟44監視直至虛擬供應軌電壓之一操作位準已達到足以支援藉由邏輯塊16之啟用處理。當已達到虛擬供應軌電壓之此操作位準時，則步驟再起動時脈訊號。
以上所述電路可具有各種形式，包括CMOS電晶體、MTCMOS電晶體及絕緣體上矽裝置，其係充分適於低功率高密度實施。
儘管已在此描述本發明之一特定具體實施例，應瞭解本發明不受限於其，且許多修改及增加可在本發明之範疇中進行。例如，以下附屬項之特徵的各種組合可用獨立項之特徵造成而不脫離本發明的範疇。
2‧‧‧積體電路
4‧‧‧主供應軌
6‧‧‧主接地軌
8‧‧‧虛擬供應軌
10‧‧‧虛擬接地軌
12‧‧‧標頭開關
14‧‧‧標尾開關
16‧‧‧邏輯塊
18‧‧‧開關控制器
20‧‧‧強電晶體
22‧‧‧弱電晶體
24‧‧‧窗比較器
26‧‧‧觸發電路
100‧‧‧積體電路
105‧‧‧主供應電壓軌/主電軌
110‧‧‧切換電軌
115‧‧‧接地軌
120‧‧‧開關塊
122‧‧‧起動器開關塊
124‧‧‧主開關塊
125‧‧‧電路
130‧‧‧功率切換控制器
135‧‧‧起動器開關塊控制器
140‧‧‧主開關塊控制器
145‧‧‧移位器
150‧‧‧位準分析電路
155‧‧‧計數器/除法器電路
160‧‧‧接點
165‧‧‧診斷環式振盪器
170‧‧‧振盪器啟動電路
205‧‧‧NAND閘極
210‧‧‧反相器
215‧‧‧反相器
220‧‧‧反相器
225‧‧‧反相器
235‧‧‧同步器
240‧‧‧脈衝寬度鑑別器電路
245‧‧‧多工器
400‧‧‧環式振盪器
405‧‧‧差分分析電路
410‧‧‧開關塊控制器
415‧‧‧環式振盪器啟動電路
450‧‧‧計數器/預定標器
455‧‧‧同步器
460‧‧‧NAND閘極
465‧‧‧反相器
470‧‧‧反相器
475‧‧‧反相器
480‧‧‧反相器
485‧‧‧同步累計器
490‧‧‧脈衝密度鑑別器
本發明將參考如附圖中說明之其具體實施例僅藉由舉例進一步描述，其中：第1圖概要地說明根據本發明之一具體實施例的積體電路；第2圖說明可用以分析來自根據第1圖之一具體實施例的診斷環式振盪器之輸出的更詳細組件；第3圖說明根據本發明之一具體實施例來自第1圖的具體實施例之診斷環式振盪器的振盪輸出訊號之頻率如何隨切換電軌上之電壓變化；第4圖係一說明根據本發明之一具體實施例使用第1圖之電路所執行的分析操作之流程圖；第5圖係一概要地說明根據本發明之一具體實施例藉由第1圖的位準分析電路所所執行之分析的時點圖；第6圖概要地說明一根據本發明之第二具體實施例的積體電路；第7圖概要地說明根據本發明之一具體實施例用以在第6圖之兩環式振盪器的輸出間執行差分分析之組件；第8圖係一說明可使用第6圖之電路執行的回授控制程
序之流程圖，以根據本發明之一具體實施例調變一主電軌至一切換電軌的連接；第9圖係一說明根據本發明之一具體實施例藉由第6圖之差分分析電路所執行的分析之時點圖；第10圖係一概要地說明來自一閘控環式振盪器的輸出訊號之頻率如何隨用於慢、典型及快電路的其操作電壓變化之圖表；第11圖係一說明藉由第6圖之差分分析電路產生的差分計數值如何在一用於慢、典型及快電路之特定具體實施例中變化之圖表；第12圖概要地說明一使用主電軌、虛擬電軌、標頭開關及標尾開關之積體電路，連同在主電軌及虛擬電軌間之連接的調變；第13圖係一概要地說明用於調變在一主供應軌及一虛擬供應軌間之連接的一標頭開關及開關控制器之實例具體實施例的電路塊圖式；第14圖係一概要地說明一為第13圖中所示之變化的第二具體實施例之電路方塊圖；第15圖係一說明隨著第13圖之實例具體實施例中的時間變化之電壓位準訊號圖；及第16圖係一概要地說明可用以執行一主電軌至一虛擬電軌之連接的調變之回授控制的流程圖。
100‧‧‧積體電路
105‧‧‧主供應電壓軌/主電軌
110‧‧‧切換電軌
115‧‧‧接地軌
120‧‧‧開關塊
122‧‧‧起動器開關塊
124‧‧‧主開關塊
125‧‧‧電路
130‧‧‧功率切換控制器
135‧‧‧起動器開關塊控制器
140‧‧‧主開關塊控制器
145‧‧‧移位器
150‧‧‧位準分析電路
155‧‧‧計數器/除法器電路
160‧‧‧接點
165‧‧‧診斷環式振盪器
170‧‧‧振盪器啟動電路
Claims (22)
- 一種功率控制電路，該功率控制電路經配置以控制一具有一來源電壓位準之電源至一用以提供電力至一相關電路塊的一切換電軌之連接，該功率控制電路包含：一開關塊，該開關塊經配置以選擇性地連接該切換電軌至該電源；一開關控制器，該開關控制器經配置以控制該開關塊之操作；環式振盪器電路，該環式振盪器電路係由該切換電軌供電且產生一振盪輸出訊號；及分析電路，該分析電路經配置以分析在當該切換電軌不在該來源電壓位準之一時間週期期間內由該環式振盪器電路所產生之該振盪輸出訊號的頻率改變，且使該開關控制器可根據該分析來控制該開關塊之至少一操作態樣。
- 如申請專利範圍第1項所述之功率控制電路，更包含：附加環式振盪器電路，其係由該電源供電且產生一附加振盪輸出訊號；該分析電路藉由比較該振盪輸出訊號之頻率與該附加振盪輸出訊號的頻率來執行該分析，且根據該比較來控制該開關塊之該至少一操作態樣。
- 如申請專利範圍第2項所述之功率控制電路，其中該附 加環式振盪器電路及該環式振盪器電路之構造相同。
- 如申請專利範圍第1項所述之功率控制電路，其中該開關塊係一標頭塊，該電源係一供應電壓軌且該切換電軌係一切換供應電壓軌。
- 如申請專利範圍第1項所述之功率控制電路，其中該開關塊係一標尾塊，該電源係一接地電壓軌且該切換電軌係一切換接地電壓軌。
- 如申請專利範圍第1項所述之功率控制電路，其中該環式振盪器電路係經由一啟動訊號進行閘控，在對其中該切換電軌上之電壓係在該來源電壓位準的該相關電路塊進行正常操作期間，該環式振盪器電路係停用以減少功率消耗。
- 如申請專利範圍第6項所述之功率控制電路，其中該環式振盪器電路係在當該切換電軌不在該來源電壓位準之時間週期期間內週期性地啟動，以更減少功率消耗。
- 如申請專利範圍第1項所述之功率控制電路，其中當開啟該開關塊之至少一部分以開始將該切換電軌上之電壓拉至該來源電壓位準時，該分析電路分析該振盪輸出訊號之頻率改變，以導出指示該切換電軌之至少一類比 電壓性質的資訊。
- 如申請專利範圍第8項所述之功率控制電路，其中該開關塊包含多個開關塊部分，其包括至少一起動器開關塊部分及至少一主開關塊部分，且依據由該分析電路執行之該分析進行控制的該開關塊之至少一操作態樣，係決定何時開啟該至少一主開關塊部分。
- 如申請專利範圍第1項所述之功率控制電路，其中當關閉該開關塊之至少一部分以將該切換電軌上之電壓與該來源電壓位準解耦合時，該分析電路分析該振盪輸出訊號之頻率改變，以導出指示該切換電軌之至少一類比電壓性質的資訊。
- 如申請專利範圍第10項所述之功率控制電路，其中當接著開啟該開關塊以開始將該切換電軌上之電壓拉至該來源電壓位準時，該資訊係用以影響一由該開關控制器所使用之開啟操作。
- 如申請專利範圍第1項所述之功率控制電路，其中由該分析電路執行的該分析，更提供指示該開關塊之開啟特徵的診斷資料。
- 如申請專利範圍第2項所述之功率控制電路，其中： 該開關控制器透過該開關塊調變導電，以維持該切換電軌在一中間電壓位準；該分析電路分析在該振盪輸出訊號及該附加振盪輸出訊號間之頻率差異，以導出指示該切換電軌之至少一類比電壓性質的資訊；及該資訊係輸入至該開關控制器作為一回授訊號，以調整該調變來維持該中間電壓在一預定電壓範圍內。
- 如申請專利範圍第13項所述之功率控制電路，其中該開關控制器根據該回授訊號來控制該調變之一工作比。
- 如申請專利範圍第13項所述之功率控制電路，其中輸入至該開關控制器之該回授訊號具有一遲滯特徵，以致該中間電壓遵循在該預定電壓範圍內作週期性變動。
- 如申請專利範圍第13項所述之功率控制電路，其中輸入至該開關控制器之該回授訊號具有一遲滯特徵，以致：當該中間電壓與由該分析電路所決定之該來源電壓位準間之差異係一預定最大差異時，該開關塊係切換至一導電狀態；及當該中間電壓與由該分析電路所決定之該來源電壓位準間之差異係一預定最小差異時，該開關塊係切換至一非導電狀態。
- 如申請專利範圍第13項所述之功率控制電路，其中該附加環式振盪器電路及該環式振盪器電路之構造相同，該功率控制電路更包含除法器電路，用於在該分析電路決定該頻率差異前修改由該環式振盪器電路所產生之該振盪輸出訊號。
- 如申請專利範圍第13項所述之功率控制電路，其中在對該相關電路塊進行正常操作期間，該切換電軌上之電壓由於橫跨該開關塊的一電壓降而與該來源電壓位準不同，且該分析電路持續比較該振盪輸出訊號之頻率與該附加振盪輸出訊號的頻率，以導出指示該電壓降之資訊。
- 如申請專利範圍第13項所述之功率控制電路，其中：當該相關電路塊係未啟用且該中間電壓導致一大於一最小保持電壓之電壓橫跨於該相關電路塊時，該相關電路塊靜態地保持一或多數狀態訊號值；及該開關控制器透過該開關塊來調變導電，以致該中間電壓導致一大於該最小保持電壓之電壓橫跨於該相關電路塊，且該一或多數狀態訊號值係保持在該相關電路塊中，其中一在該相關電路塊中之平均漏電流小於當該切換電軌係持續地在該來源電壓位準時。
- 一種經配置以分析一切換電軌之電路，該切換電軌係用 以提供電力至一相關電路塊，該切換電軌係可連接至一具有一來源電壓位準之電源，該電路包含：一開關塊，該開關塊經配置以選擇性地連接該切換電軌至該電源；一開關控制器，該開關控制器經配置以控制該開關塊之操作；環式振盪器電路，該環式振盪器電路係由該切換電軌供電且產生一振盪輸出訊號；及分析電路，該分析電路經配置以分析在當該切換電軌不在該來源電壓位準之一時間週期期間內由該環式振盪器電路所產生之該振盪輸出訊號的頻率改變，以產生可特徵化該切換電軌之至少一類比電壓性質的資訊。
- 一種連接一具有一來源電壓位準之電源至一用以提供電力至一相關電路塊的切換電軌之控制方法，該方法包含以下步驟：經由一開關塊選擇性地連接該切換電軌至該電源；從該切換電軌操作該環式振盪器電路，以產生一振盪輸出訊號；分析在當該切換電軌不在該來源電壓位準之一時間週期期間內由該環式振盪器電路所產生之該振盪輸出訊號的頻率改變；及根據該分析來控制該開關塊之至少一操作態樣。
- 一種功率控制邏輯電路，用於控制一具有一來源電壓位準之電源構件至一用以提供電力至一相關電路塊構件的切換電軌構件之連接，該功率控制邏輯電路包含：一開關塊構件，該開關塊構件用於選擇性地連接該切換電軌構件至該電源構件；一開關控制器構件，該開關控制器構件用於控制該開關塊構件之操作；環式振盪器構件，該環式振盪器構件係由該切換電軌構件供電用於產生一振盪輸出訊號；及分析構件，該分析構件用於分析在當該切換電軌構件不在該來源電壓位準之一時間週期期間內由該環式振盪器構件所產生之該振盪輸出訊號的頻率改變，且使該開關控制器構件可根據該分析來控制該開關塊構件之至少一操作態樣。
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