TWI766514B - 電子裝置及其供電方法 - Google Patents

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Abstract

一種電子裝置，包括電源管理單元、電壓調節器、時脈產生器以及數位電路。電源管理單元接收喚醒指令而產生第一控制信號以及以第二控制信號。電壓調節器根據第一控制信號而產生供應電壓。時脈產生器根據第二控制信號而產生具有第一頻率之時脈信號，且於產生時脈信號後之既定時間，時脈信號具有第二頻率。數位電路接收供應電壓進行供電，且根據時脈信號進行操作。

Description

電子裝置及其供電方法
本發明係有關於一種電子裝置及其供電方法，特別係有關於一種加速自低功耗模式喚醒之電子裝置及其供電方法。
在低耗能設計的積體電路上，供應積體電路的電源的電壓調節器(Regulator)，會因應不同的輸出負載需求而切換供應模式。通常在輸出電流能力較高的狀態，電壓調節器以及它的偏壓電路，必須消耗較高的靜態電流，以維持電壓調節器輸出電流和電壓的穩定性。而當系統進入休眠模式時，由於電壓調節器的輸出電流之需求變低了，系統會將電壓調節器操作在低耗能模式，讓其靜態電流耗電降低，進而降低系統閒置時的功率損耗。因此，系統的使用者可以在系統需要運算時將系統操作在高效能模式，系統閒置時操作在低耗能模式，進而達到省電的目的。
然而，由低耗能模式轉換成高耗能模式的時間為一個低耗能積體電路的設計重點，因為越快轉換到高效能模式可以越快的將運算任務執行完成，因此有必要降低系統自休眠模式恢復至正常工作模式所需之時間。
有鑑於此，本發明提出一種電子裝置，包括一電源管理單元、一電壓調節器、一時脈產生器以及一數位電路。上述電源管理單元接收一喚醒指令而產生一第一控制信號以及以一第二控制信號。上述電壓調節器根據上述第一控制信號而產生一供應電壓。上述時脈產生器根據上述第二控制信號而產生具有一第一頻率之一時脈信號，且於產生上述時脈信號後之一既定時間，上述時脈信號具有一第二頻率。上述數位電路接收上述供應電壓進行供電，且根據上述時脈信號進行操作。
根據本發明之一實施例，上述第一頻率係小於上述第二頻率，其中當上述時脈產生器根據上述第一控制信號而產生上述時脈信號時，上述時脈信號具有上述第一頻率，其中在上述時脈信號產生後經上述既定時間，上述時脈信號自上述第一頻率逐漸上升至上述第二頻率。
根據本發明之一實施例，當上述電源管理單元接收到上述喚醒指令時，上述電子裝置係自一低功耗模式恢復至一正常操作模式，其中上述電源管理單元利用上述第一控制信號，而將上述電壓調節器喚醒至上述高效能模式。
根據本發明之一實施例，當上述電子裝置操作於上述低功耗模式時，上述時脈產生器停止產生上述時脈信號。
根據本發明之一實施例，上述數位電路包括一中央處理器以及一週邊裝置。
本發明更提出一種供電方法，用以對一數位電路進行供電，包括接收一喚醒指令；根據上述喚醒指令，產生一供應電壓以及一時脈信號，其中上述時脈信號係於一既定時間，自一第一頻率改變為一第二頻率；以及將上述供應電壓以及上述時脈信號提供至上述數位電路，使得上述數位電路以上述供應電壓進行供電，且根據上述時脈信號進行操作。
根據本發明之一實施例，上述第一頻率係小於上述第二頻率，其中在上述既定時間內，上述時脈信號自上述第一頻率逐漸上升至上述第二頻率。
根據本發明之另一實施例，上述第一頻率係小於上述第二頻率，其中當上述時脈產生器根據上述第一控制信號而產生上述時脈信號時，上述時脈信號具有上述第一頻率，其中在上述時脈信號產生後經上述既定時間，上述時脈信號自上述第一頻率改變為上述第二頻率。
根據本發明之一實施例，在上述接收上述喚醒指令之步驟之前，不產生上述時脈信號。
根據本發明之一實施例，上述數位電路包括一中央處理器以及一週邊裝置。
以下說明為本發明的實施例。其目的是要舉例說明本發明一般性的原則，不應視為本發明之限制，本發明之範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
能理解的是，雖然在此可使用用語「第一」、「第二」、「第三」等來敘述各種元件、組成成分、區域、層、及/或部分，這些元件、組成成分、區域、層、及/或部分不應被這些用語限定，且這些用語僅是用來區別不同的元件、組成成分、區域、層、及/或部分。因此，以下討論的一第一元件、組成成分、區域、層、及/或部分可在不偏離本揭露一些實施例之教示的情況下被稱為一第二元件、組成成分、區域、層、及/或部分。
值得注意的是，以下所揭露的內容可提供多個用以實踐本發明之不同特點的實施例或範例。以下所述之特殊的元件範例與安排僅用以簡單扼要地闡述本發明之精神，並非用以限定本發明之範圍。此外，以下說明書可能在多個範例中重複使用相同的元件符號或文字。然而，重複使用的目的僅為了提供簡化並清楚的說明，並非用以限定多個以下所討論之實施例以及/或配置之間的關係。此外，以下說明書所述之一個特徵連接至、耦接至以及/或形成於另一特徵之上等的描述，實際可包含多個不同的實施例，包括該等特徵直接接觸，或者包含其它額外的特徵形成於該等特徵之間等等，使得該等特徵並非直接接觸。
第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電子裝置之方塊圖。如第1圖所示，電子裝置100包括電源管理單元110、電壓調節器120、時脈產生器130以及數位電路140。
根據本發明之一實施例，當電子裝置100自休眠模式恢復至正常模式時，電源管理單元110接收到喚醒指令INS而產生第一控制信號SC1以及第二控制信號SC2。電壓調節器120接收第一控制信號SC1，並且根據第一控制信號SC1產生供應電壓VS。
根據本發明之一實施例，當電子裝置100操作於休眠模式時，電壓調節器120同樣操作於低功耗模式且提供供應電壓VS。當電壓調節器120接收到第一控制信號SC1時，電壓調節器120自低功耗模式恢復至高效能模式，並且維持提供供應電壓VS，其中電壓調節器120操作於高效能模式時提供電流的能力，高於電壓調節器120操作於低功耗模式時提供電流的能力。
時脈產生器130根據第二控制信號SC2而產生具有第一頻率F1之時脈信號CLK，並且於產生具有第一頻率F1之時脈信號CLK後之既定時間T，將時脈信號CLK之頻率改變為第二頻率F2。根據本發明之一實施例，時脈產生器130係由電壓調節器120所提供之供應電壓VS所供電。根據本發明之許多實施例，時脈信號CLK可於既定時間T內，從第一頻率F1經複數個頻率後，逐漸上升至第二頻率F2，在此係以時脈信號CLK於既定時間T內，自第一頻率F1改變為第二頻率F2作為說明解釋，並未以任何形式限定於此。
數位電路140接收電壓調節器120提供之供應電壓VS進行供電，且根據時脈信號CLK進行操作。根據本發明之許多實施例，數位電路140包括中央處理器、周邊裝置以及其他任何需要時脈信號進行操作之電路元件。
第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電子裝置之時序圖。如第2圖所示，第1圖之電子裝置100在第一時間T1以及第二時間T2之間操作於休眠模式201；在第三時間T3以及第四時間T4操作於正常工作模式203；在第二時間T2以及第三時間T3之間操作於喚醒模式202。換句話說，第二時間T2以及第三時間T3之間的時間，等同於電子裝置100自休眠模式201喚醒至正常工作模式203所需之喚醒時間。
如第2圖所示，第1圖之電壓調節器120係對應電子裝置100操作於休眠模式201、喚醒模式202以及正常工作模式203，而分別操作於低功耗模式211、轉換模式212以及高效能模式213，其中時脈產生器130所產生之時脈信號CLK係如第一時序220所示。
根據本發明之一實施例，當電子裝置100操作於休眠模式201時，電壓調節器120係操作於低功耗模式211。為了進一步降低電子裝置100之休眠模式201之功率損耗且減輕電壓調節器120之負載，時脈產生器130於第一時間T1至第二時間T2之間停止產生時脈信號CLK。換句話說，在第一時間T1至第二時間T2之間，沒有時脈信號CLK，使得數位電路140也停止工作。
根據本發明之另一實施例，當電源管理單元110於第二時間T2接收到喚醒指令INS時，代表電子裝置100進入喚醒模式202且電壓調節器120進入轉換模式212。由於電壓調節器120自低功耗模式211恢復至高效能模式213需要一段喚醒時間，因此第二時間T2至第三時間T3可為電壓調節器120之喚醒時間。
如第2圖所示，當電壓調節器120進入轉換模式212時，時脈產生器130隨即開始產生具有第一頻率F1之時脈信號CLK，並且於第三時間T3(即，電子裝置100進入高效能模式203之前)時脈信號CLK之頻率上升至第二頻率F2，其中第二頻率F2係大於第一頻率F1。
根據本發明之一實施例，時脈信號CLK之頻率於第二時間T2以及第三時間T3內，自第一頻率F1逐漸上升至第二頻率F2。根據本發明之另一實施例，時脈信號CLK之頻率於第二時間T2時係為第一頻率F1，在第三時間T3時係為第二頻率F2。換句話說，當電壓調節器120於第三時間T3進入高效能模式213時，時脈信號CLK之頻率隨即自第一頻率F1改變為第二頻率F2。
根據本發明之一實施例，當電壓調節器120操作於高效能模式213時，數位電路140係根據為第二頻率F2之時脈信號CLK進行操作。當電壓調節器120操作於轉換模式212時，數位電路140係根據頻率小於第二頻率F2之時脈信號CLK進行喚醒。
換句話說，當電壓調節器120操作於轉換模式212時，數位電路140係根據降頻之時脈信號CLK而恢復至正常工作，且當電壓調節器120操作於高效能模式213時，數位電路140可以採用最高的第二頻率F2進行工作。
第3圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電子裝置之時序圖。如第3圖所示，時脈產生器130所產生之時脈信號CLK係如第二時序320所示，並且時脈產生器130係於第三時間T3才開始產生時脈信號CLK。換句話說，在第3圖中，時脈產生器130於電壓調節器120進入高效能模式213時，才開始產生時脈信號CLK。
將第3圖之第二時序320與第2圖之第一時序220相比，可看出第2圖之第一時序220較第3圖之第二時序320更早產生。由於數位電路140恢復至正常工作所需之時間係為固定，更早開始進行喚醒有利於數位電路140提早開始正常工作。
換句話說，由於在第2圖中，時脈產生器130係於電壓調節器120進入轉換模式212之第二時間T2即產生時脈信號CLK，而非等待電壓調節器120進入高效能模式213之第三時間T3才開始產生時脈信號CLK，因此數位電路140亦可於第二時間T2至第三時間T3內進行喚醒的動作，使得數位電路140得以與電壓調節器120同時進行喚醒過程，進而加快電子裝置100之喚醒速度。
第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述之供電方法之流程圖。以下針對第4圖之流程圖之敘述，將搭配第1圖之方塊圖，以例詳細說明。
首先，電源管理單元110接收喚醒指令INS(步驟S41)，而電壓調節器120以及時脈產生器130根據喚醒指令INS，而分別產生供應電壓VS以及時脈信號CLK(步驟S42)。根據本發明之一實施例，時脈信號CLK之頻率係於既定時間(即，第二時間T2至第三時間T3)內，自第一頻率F1改變為第二頻率F2，其中第一頻率F1係小於第二頻率F2。
根據本發明之一實施例，時脈信號CLK之頻率係於既定時間內，自第一頻率F1逐漸升至第二頻率F2。根據本發明之另一實施例，當為第一頻率F1之時脈信號CLK產生後經既定時間，自第一頻率F1改變為第二頻率F2。
接著，將供應電壓VS以及時脈信號CLK提供至數位電路140(步驟S43)，使得數位電路140以供應電壓VS進行供電，且根據時脈信號CLK進行操作。
雖然本揭露的實施例及其優點已揭露如上，但應該瞭解的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。此外，本揭露之保護範圍並未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本揭露一些實施例之揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同結果皆可根據本揭露一些實施例使用。因此，本揭露之保護範圍包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外，每一申請專利範圍構成個別的實施例，且本揭露之保護範圍也包括各個申請專利範圍及實施例的組合。
100:電子裝置 110:電源管理單元 120:電壓調節器 130:時脈產生器 140:數位電路 201:休眠模式 202:喚醒模式 203:正常工作模式 211:低功耗模式 212:轉換模式 213:高效能模式 220:第一時序 320:第二時序 INS:喚醒指令 SC1:第一控制信號 SC2:第二控制信號 VS:供應電壓 CLK:時脈信號 F1:第一頻率 F2:第二頻率 T1:第一時間 T2:第二時間 T3:第三時間 T4:第四時間 S41～S43:步驟流程
第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電子裝置之方塊圖； 第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電子裝置之時序圖； 第3圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電子裝置之時序圖；以及 第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述之供電方法之流程圖。
100:電子裝置
110:電源管理單元
120:電壓調節器
130:時脈產生器
140:數位電路
INS:喚醒指令
SC1:第一控制信號
SC2:第二控制信號
VS:供應電壓
CLK:時脈信號

Claims (10)

  1. 一種電子裝置，包括：一電源管理單元，接收一喚醒指令而產生一第一控制信號以及以一第二控制信號；一電壓調節器，根據上述第一控制信號而產生一供應電壓；一時脈產生器，根據上述第二控制信號而產生具有一第一頻率之一時脈信號，且於產生上述時脈信號後之一既定時間，上述時脈信號具有一第二頻率；以及一數位電路，接收上述供應電壓進行供電，且根據上述時脈信號進行操作。
  2. 如請求項1之電子裝置，其中上述第一頻率係小於上述第二頻率，其中當上述時脈產生器根據上述第一控制信號而產生上述時脈信號時，上述時脈信號具有上述第一頻率，其中在上述時脈信號產生後經上述既定時間，上述時脈信號自上述第一頻率逐漸上升至上述第二頻率。
  3. 如請求項1之電子裝置，其中當上述電源管理單元接收到上述喚醒指令時，上述電子裝置係自一低功耗模式恢復至一正常操作模式，其中上述電源管理單元利用上述第一控制信號，而將上述電壓調節器喚醒至一高效能模式。
  4. 如請求項3之電子裝置，其中當上述電子裝置操作於上述低功耗模式時，上述時脈產生器停止產生上述時脈信號。
  5. 如請求項1之電子裝置，其中上述數位電路包括一中央處理器以及一週邊裝置。
  6. 一種供電方法，用以對一數位電路進行供電，包括： 接收一喚醒指令； 根據上述喚醒指令，產生一供應電壓以及一時脈信號，其中上述時脈信號係於一既定時間，自一第一頻率改變為一第二頻率；以及 將上述供應電壓以及上述時脈信號提供至上述數位電路，使得上述數位電路以上述供應電壓進行供電，且根據上述時脈信號進行操作。
  7. 如請求項6之供電方法，其中上述第一頻率係小於上述第二頻率，其中在上述既定時間內，上述時脈信號自上述第一頻率逐漸上升至上述第二頻率。
  8. 如請求項6之供電方法，其中上述第一頻率係小於上述第二頻率，其中當上述時脈產生器根據上述第一控制信號而產生上述時脈信號時，上述時脈信號具有上述第一頻率，其中在上述時脈信號產生後經上述既定時間，上述時脈信號自上述第一頻率改變為上述第二頻率。
  9. 如請求項6之供電方法，其中在上述接收上述喚醒指令之步驟之前，不產生上述時脈信號。
  10. 如請求項6之供電方法，其中上述數位電路包括一中央處理器以及一週邊裝置。
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