JP2016519376A - 非侵入型電力監視のための方法およびデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
ripple decay=e(-ht) 式(2)
および以下の式式(3)〜式(6)に従ってR、L、およびCが関連付けられる場合がある。
101 電力レール
101a 正の電力レール
101b 負の電力レール
102 リップル波形
110 電力管理回路ブロック
111 コントローラ部分
112 電力レールインターフェース
113 接続部
114 バッテリー
115 電流検知ライン
116 インダクタンス値
120 システムオンチップ(SoC)ブロック
121 回路
122 能動負荷
124 キャパシタンス値
125 特定のスイッチング周波数における電流レベル
126 スイッチ
130 クロックライン
140 スイッチング電源
141 電源スイッチング信号
201 電力レール
202 電力レールリップル
210 リップル監視モジュール
210a リップル監視モジュール
210b リップル監視モジュール
220 較正部分
221 スイッチ
222 テスト負荷
223 電流検知モジュール
224 外部電流検知信号
225 接続部
226 スイッチング信号
230 リップルモニタ/測定部分
231 リップル振幅測定セクション
232 アナログ/デジタル変換器
233 リップル周波数測定セクション
234 カウンタ
235 ルックアップテーブル
237 クロック無効化信号
260 バス
262 接続部
270 コントローラ
271 接続部
301 スイッチング信号
302 リップル信号
304 インパルス応答信号
310 リップル振幅
320 リップル周期
330 振幅
340 整定時間
600 モバイルコンピューティングデバイス
601 プロセッサ
602 内部メモリ
606 タッチスクリーンディスプレイ
608 アンテナ
612a 物理的ボタン
612b 物理的ボタン
618 トランシーバ
620 セルラーネットワークワイヤレスモデムチップ
700 ラップトップコンピュータ
701 プロセッサ
702 揮発性内部メモリ
706 ディスクドライブ
708 CDドライブ/DVDドライブ
710 コネクタポート
712 キーボード
714 タッチパッド
716 ディスプレイ
718 トランシーバ
720 アンテナ
Claims (34)
- 能動回路の電力需要レベルを推定する方法であって、
前記能動回路に結合された電源ライン上のリップル振幅およびリップル周波数を測定するステップと、
前記リップル振幅および前記リップル周波数をリップル振幅インデックスおよびリップル周波数インデックスに変換するステップと、
前記能動回路の推定電力需要レベルを取得するために前記リップル振幅インデックスおよび前記リップル周波数インデックスを使用するステップと
を含む、方法。 - 前記能動回路の推定電力需要レベルを取得するために前記リップル振幅インデックスおよび前記リップル周波数インデックスを使用するステップは、前記推定電力需要レベルに関する記憶された値をルックアップするために前記リップル振幅インデックスおよび前記リップル周波数インデックスを使用するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記能動回路の推定電力需要レベルを取得するために前記リップル振幅インデックスおよび前記リップル周波数インデックスを使用するステップは、リップル振幅インデックス値およびリップル周波数インデックス値にインデックス付けされた推定電力需要レベルのデータテーブルから前記推定電力需要レベルを取得するためにテーブルルックアップ動作において前記リップル振幅インデックスおよび前記リップル周波数インデックスを使用するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 推定電力需要レベルの前記データテーブルに記憶された推定電力需要レベルは、較正プロシージャの間に確立された、前記電源ラインの固有インダクタンスと前記能動回路の固有キャパシタンスとに基づいて計算される、請求項3に記載の方法。
- 前記電源ラインのレベルを制御するために前記能動回路の前記推定電力需要レベルを使用するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- ピーク電力使用状態を識別し、臨界熱レベルに達する前に前記ピーク電力使用状態を識別することに応答して前記電源ラインのレベルを制御するために前記能動回路の前記推定電力需要レベルを使用するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記電源ラインは、デジタル回路に関連付けられ、
前記能動回路に結合された電源ライン上のリップル振幅およびリップル周波数を測定するステップは、前記電源ラインに結合された高入力インピーダンスを有するアナログ回路を使用して前記リップル振幅および前記リップル周波数を非侵入で測定するステップを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記能動回路は、システムオンチップ(SoC)回路を含む、請求項1に記載の方法。
- 電源ライン上の能動回路の電力需要レベルを推定するために電力モニタ回路を較正する方法であって、
前記能動回路に関連するクロックを無効化するステップと、
第1のスイッチング信号を前記電源ラインに結合された較正テスト負荷に入力するステップであって、前記較正テスト負荷は既知の値を有し、前記第1のスイッチング信号は前記能動回路の固有周波数よりも小さい第1の低周波数を有する、ステップと、
前記第1のスイッチング信号を入力するステップに関連する前記電源ライン上のリップル振幅およびリップル周波数を測定するために前記電力モニタ回路を使用するステップと、
前記リップル振幅および前記リップル周波数に基づいて前記能動回路の固有キャパシタンスと前記電源ラインの固有インダクタンスとを計算するステップと
を含む、方法。 - 前記較正テスト負荷、前記固有キャパシタンス、および前記固有インダクタンスを使用して前記能動回路に関連するリーク電流を決定するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 第2のスイッチング信号を前記テスト負荷に入力するステップであって、前記第2のスイッチング信号は、前記第1のスイッチング信号よりも低い第2の周波数を有する、ステップと、
前記電源ライン内のライン電流を測定するステップと、
前記テスト負荷を較正し、前記固有キャパシタンス、前記固有インダクタンス、前記測定ライン電流、および前記決定されたリーク電流を使用して前記較正テスト負荷の前記既知の値を確立するステップと
をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 各々が代表的な振幅および代表的な周波数を有する複数のスイッチング信号を前記較正テスト負荷に入力するステップと、
前記複数のスイッチング信号の前記代表的な振幅および周波数の各組合せに関する前記電源ライン上の前記能動回路の推定電力需要レベルを決定するステップと、
前記複数のスイッチング信号の前記代表的な振幅および周波数の各組合せに関する前記推定電力需要レベルをメモリ内に記憶するステップと
をさらに含む、請求項9に記載の方法。 - 前記複数のスイッチング信号の前記代表的な振幅および周波数の各組合せに関する前記推定電力需要レベルをメモリ内に記憶するステップは、各推定電力需要レベルが代表的な振幅および周波数の特定の組合せにインデックス付けされる、ルックアップテーブル内の各組合せに関する前記推定電力需要レベルを記憶するステップを含む、請求項12に記載の方法。
- 電源ライン上の能動回路の電力需要レベルを推定するように構成された電力モニタ回路であって、
前記電力モニタ回路を前記能動回路の電源ラインに非侵入で結合するように構成されたリードを有するインターフェースと、
前記インターフェースに結合された測定回路であって、
前記リードが前記電源ラインに結合されるときに前記電源ラインのリップル振幅を測定するように構成されたリップル振幅測定セクションと、
前記リードが前記電源ラインに結合されるときに前記電源ラインのリップル周波数を測定するように構成されたリップル周波数測定セクションと
を含む、測定回路と、
前記測定回路に結合された変換回路であって、
前記リップル振幅をリップル振幅インデックスに変換するように構成されたリップル振幅変換セクションと、
前記リップル周波数をリップル周波数インデックスに変換するように構成されたリップル周波数変換セクションと
を含む、変換回路と、
前記測定回路および前記変換回路とインターフェース接続するように結合されたメモリであって、リップル振幅インデックスおよびリップル周波数インデックスにインデックス付けされた複数の推定電力需要レベルを記憶するメモリと
を含む、電力モニタ回路。 - 前記メモリ、および前記メモリから電力需要レベルの対応する推定値を取得し出力するために前記リップル振幅インデックスおよび前記リップル周波数インデックスを使用するように構成された前記変換回路に結合された出力回路を含む、請求項14に記載の電力モニタ回路。
- 前記測定回路は、前記インターフェースに非侵入で結合された高入力インピーダンスを有するアナログ回路を含む、請求項14に記載の電力モニタ回路。
- 前記能動回路は、システムオンチップ(SoC)回路を含む、請求項14に記載の電力モニタ回路。
- 前記メモリは、ルックアップテーブル内のリップル振幅インデックスおよびリップル周波数インデックスにインデックス付けされた前記複数の推定電力需要レベルを記憶する、請求項14に記載の電力モニタ回路。
- 較正回路をさらに含み、前記較正回路は、
既知の抵抗値を有する較正テスト負荷と、
前記較正テスト負荷を前記インターフェースに接続するように構成された結合されたスイッチと
を含み、
前記較正回路は、前記リードが前記電源ラインに結合されるときに前記較正テスト負荷を介して前記電源ライン上の第1の較正信号を生成するために前記スイッチを制御するように構成され、前記第1の較正信号は、前記能動回路の動作に関連するクロックが無効化されるときに前記能動回路の固有周波数よりも低い第1の周波数を有し、
前記電力モニタ回路は、
前記較正テスト負荷を介して前記第1の較正信号に関連するリップル振幅およびリップル周波数を測定し、
前記リップル振幅および前記リップル周波数に基づいて前記能動回路の固有キャパシタンスと前記電源ラインの固有インダクタンスとを計算する
ようにさらに構成される、
請求項14に記載の電力モニタ回路。 - 前記モニタ回路は、前記較正テスト負荷、前記計算された固有キャパシタンス、および前記計算された固有インダクタンスを使用して前記能動回路に関連するリーク電流を決定するようにさらに構成される、請求項19に記載の電力モニタ回路。
- 前記較正回路は、前記較正テスト負荷を介して前記電源ライン上の第2の較正信号を生成するために前記スイッチを制御するようにさらに構成され、前記第2の較正信号は、前記能動回路の前記動作に関連する前記クロックが無効化されるときに前記第1の周波数よりも低い第2の周波数を有し、
前記モニタ回路は、
前記内のライン電流を測定し、
前記テスト負荷を較正し、前記固有キャパシタンス、前記計算された固有インダクタンス、前記測定ライン電流、および前記決定された漏洩電流を使用して前記較正テスト負荷の前記既知の値を確立する
ようにさらに構成される、
請求項20に記載の電力モニタ回路。 - 前記較正回路は、前記較正テスト負荷を介して前記電源ライン上の複数のリップル較正信号を生成するために前記スイッチを制御するようにさらに構成され、前記複数のリップル較正信号の各々は、代表的な振幅および代表的な周波数を有し、
前記モニタ回路は、前記複数のリップル較正信号の前記代表的な振幅および前記代表的な周波数の各組合せに関する前記電源ライン上の前記能動回路の推定電力需要レベルを提供するようにさらに構成される、
請求項21に記載の電力モニタ回路。 - 能動回路に結合された電源ライン上のリップル振幅およびリップル周波数を測定するための手段と、
前記リップル振幅および前記リップル周波数をリップル振幅インデックスおよびリップル周波数インデックスに変換するための手段と、
前記能動回路の推定電力需要レベルを取得するために前記リップル振幅インデックスおよび前記リップル周波数インデックスを使用するための手段と
を含む、電力モニタ回路。 - 前記能動回路の推定電力需要レベルを取得するために前記リップル振幅インデックスおよび前記リップル周波数インデックスを使用するための手段は、前記推定電力需要レベルに関する記憶された値をルックアップするために前記リップル振幅インデックスおよび前記リップル周波数インデックスを使用するための手段を含む、請求項23に記載の電力モニタ回路。
- 前記能動回路の推定電力需要レベルを取得するために前記リップル振幅インデックスおよび前記リップル周波数インデックスを使用するための手段は、リップル振幅インデックス値およびリップル周波数インデックス値にインデックス付けされた推定電力需要レベルのデータテーブルから前記推定電力需要レベルを取得するためにテーブルルックアップ動作において前記リップル振幅インデックスおよび前記リップル周波数インデックスを使用するための手段を含む、請求項23に記載の電力モニタ回路。
- 推定電力需要レベルの前記データテーブルに記憶された推定電力需要レベルは、較正プロシージャの間に確立された、前記電源ラインの固有インダクタンスと前記能動回路の固有キャパシタンスとに基づいて計算される、請求項25に記載の電力モニタ回路。
- 前記電源ラインのレベルを制御するために前記能動回路の前記推定電力需要レベルを使用するための手段をさらに含む、請求項23に記載の電力モニタ回路。
- 前記電源ラインは、デジタル回路に関連付けられ、
前記能動回路に結合された電源ライン上のリップル振幅およびリップル周波数を測定するための手段は、前記電源ラインに結合された高入力インピーダンスを有するアナログ回路を使用して前記リップル振幅および前記リップル周波数を非侵入で測定するための手段を含む、
請求項23に記載の電力モニタ回路。 - 前記能動回路は、システムオンチップ(SoC)回路を含む、請求項23に記載の電力モニタ回路。
- 前記能動回路に関連するクロックを無効化するための手段と、
第1のスイッチング信号を前記電源ラインに結合された較正テスト負荷に入力するための手段であって、前記較正テスト負荷は既知の値を有し、前記第1のスイッチング信号は前記能動回路の固有周波数よりも小さい第1の低周波数を有する、手段と、
前記第1のスイッチング信号を入力することに関連する前記電源ライン上のリップル振幅およびリップル周波数を測定するために前記電力モニタ回路を使用するための手段と、
前記リップル振幅および前記リップル周波数に基づいて前記能動回路の固有キャパシタンスと前記電源ラインの固有インダクタンスとを計算するための手段と
をさらに含む、請求項23に記載の電力モニタ回路。 - 前記較正テスト負荷、前記計算された固有キャパシタンス、および前記計算された固有インダクタンスを使用して前記能動回路に関連するリーク電流を決定するための手段をさらに含む、請求項30に記載の電力モニタ回路。
- 第2のスイッチング信号を前記較正テスト負荷に入力するための手段であって、前記第2のスイッチング信号は、前記第1のスイッチング信号よりも低い第2の周波数を有する、手段と、
前記電源ライン内のライン電流を測定するための手段と、
前記テスト負荷を較正し、前記固有キャパシタンス、前記固有インダクタンス、前記測定ライン電流、および前記決定されたリーク電流を使用して前記既知の値を確立するための手段と
をさらに含む、請求項31に記載の電力モニタ回路。 - 各々が代表的な振幅および代表的な周波数を有する複数のスイッチング信号を前記較正テスト負荷に入力するための手段と、
前記複数のスイッチング信号の前記代表的な振幅および周波数の各組合せに関する前記電源ライン上の前記能動回路の推定電力需要レベルを決定するための手段と、
前記複数のスイッチング信号の前記代表的な振幅および周波数の各組合せに関する前記推定電力需要レベルを記憶するための手段と
をさらに含む、請求項30に記載の電力モニタ回路。 - 前記複数のスイッチング信号の前記代表的な振幅および周波数の各組合せに関する前記推定電力需要レベルを記憶するための手段は、各推定電力需要レベルが代表的な振幅および周波数の特定の組合せにインデックス付けされる、ルックアップテーブル内の各組合せに関する前記推定電力需要レベルを記憶するための手段を含む、請求項33に記載の電力モニタ回路。
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