特許 6203983 バッテリー電荷に基づく動的スリープモード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6203983

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】バッテリー電荷に基づく動的スリープモード

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20170914BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 302A

【請求項の数】20

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-500917(P2017-500917)

(86)(22)【出願日】2015年5月18日

(86)【国際出願番号】US2015031401

(87)【国際公開番号】WO2016007228

(87)【国際公開日】20160114

【審査請求日】2017年3月2日

(31)【優先権主張番号】14/329,790

(32)【優先日】2014年7月11日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】595020643

【氏名又は名称】クゥアルコム・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100109830

【弁理士】

【氏名又は名称】福原 淑弘

(74)【代理人】

【識別番号】100158805

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 守三

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(72)【発明者】

【氏名】タハ、アリ

(72)【発明者】

【氏名】コーレト、ヘクター・フレイレス

(72)【発明者】

【氏名】カシャップ、ラフル

【審査官】 緑川 隆

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／１４７０７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−１２１８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０３１１７９４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００−７／１２，７／３４−７／３６

Ｈ０１Ｍ １０／４２−１０／４８

Ｇ０６Ｆ １／２６−１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）において、
第１の電力レギュレータと
制御論理回路とを具備し、
前記制御論理回路は、
対応する電力レールによって電力供給されているデバイスがスリープモードであるとき、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より低い間、前記第１の電力レギュレータを制御して、前記対応する電力レールにソース供給し、
前記デバイスがスリープモードであるとき、前記バッテリー電圧が前記動的スリープしきい値電圧より高い間、前記対応する電力レールを電力急減するように構成されているＰＭＩＣ。

【請求項2】

前記第１の電力レギュレータは、複数の第１の電力レギュレータを備える請求項１記載のＰＭＩＣ。

【請求項3】

前記第１の電力レギュレータは、リニアドロップアウトレギュレータを備える請求項１記載のＰＭＩＣ。

【請求項4】

前記第１の電力レギュレータは、スイッチ電力レギュレータを備える請求項１記載のＰＭＩＣ。

【請求項5】

前記スイッチ電力レギュレータは、バックコンバータを含む請求項４記載のＰＭＩＣ。

【請求項6】

前記デバイスに対する第２の電力レールにソース供給するように構成されている第２の電力レギュレータをさらに具備し、
前記制御論理回路は、
前記デバイスが前記スリープモードからアクティブモードに移行するとき、前記バッテリー電圧が前記動的スリープしきい値電圧より高い間、前記第２の電力レギュレータを制御し、第１の電圧ステッピングレートにしたがって、前記第２の電力レールにソース供給し、
前記デバイスが前記スリープモードから前記アクティブモードに移行するとき、前記バッテリー電圧が前記動的スリープしきい値電圧より低い間、第２の電圧ステッピングレートにしたがって、前記第２の電力レールにソース供給するように構成され、
前記第１の電圧ステッピングレートは、前記第２の電圧ステッピングレートより高い請求項１記載のＰＭＩＣ。

【請求項7】

前記第１の電圧ステッピングレートは、おおよそ毎ミリ秒４０ミリボルトであり、前記第２の電圧ステッピングレートは、おおよそ毎ミリ秒５ミリボルトである請求項６記載のＰＭＩＣ。

【請求項8】

前記動的スリープしきい値電圧は、おおよそ３．５ボルトである請求項１記載のＰＭＩＣ。

【請求項9】

前記デバイスに対する第２の電力レールにソース供給するように構成されている第２の電力レギュレータをさらに具備し、
前記制御論理回路は、前記動的スリープしきい値電圧とは無関係に前記第２の電力レギュレータを制御するように構成されている請求項１記載のＰＭＩＣ。

【請求項10】

方法において、
デバイスがスリープ動作モードに移行することに応答して、第１の電力レギュレータに給電するバッテリーに対するバッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より高いとき、前記デバイス用の第１の電圧レールに対する第１の電力レギュレータをシャットオフすることと、
前記デバイスが前記スリープ動作モードに移行することに応答して、前記バッテリー電圧が前記動的スリープしきい値電圧より低いとき、前記第１の電力レギュレータを駆動して、前記第１の電圧レールにソース供給することとを含む方法。

【請求項11】

前記第１の電力レギュレータをシャットオフすることは、リニアドロップアウトレギュレータをシャットオフすることを含む請求項１０記載の方法。

【請求項12】

前記第１の電力レギュレータを駆動することは、前記第１の電力レギュレータを駆動して、前記デバイスに対するアクティブ動作モード電圧より低い電圧を前記第１の電圧レールにソース供給することを含む請求項１０記載の方法。

【請求項13】

前記デバイスが前記スリープ動作モードからアクティブ動作モードに移行することに応答して、前記バッテリー電圧が前記動的スリープしきい値電圧より高いとき、第１の電圧ステッピングレートにしたがって、前記デバイスに対する第２の電圧レールにソース供給することとをさらに含む請求項１２記載の方法。

【請求項14】

前記デバイスが前記スリープ動作モードから前記アクティブ動作モードに移行することに応答して、前記バッテリー電圧が前記動的スリープしきい値電圧より低いとき、第２の電圧ステッピングレートにしたがって、前記デバイスに対する第２の電圧レールにソース供給することとをさらに含み、
前記第２の電圧ステッピングレートは、前記第１の電圧ステッピングレートより低い請求項１３記載の方法。

【請求項15】

前記デバイスは、セルラ電話機であり、
前記方法は、
前記セルラ電話機が前記スリープ動作モードに移行することに応答して、前記バッテリー電圧が前記動的スリープしきい値電圧より低いとき、第２の電圧レールに対する第２の電力レギュレータをシャットオフすることをさらに含み、
前記第２の電圧レールは、音声通話をサポートするために不可欠ではない前記セルラ電話機中の回路に給電し、
前記第１の電圧レールは、音声通話をサポートするために不可欠である前記セルラ電話機中の回路に給電する請求項１０記載の方法。

【請求項16】

システムにおいて、
バッテリーと、
第１の電力レールによって給電される少なくとも第１の電力ドメインを含むシステムオンチップ（ＳＯＣ）と、
前記バッテリーに対するバッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より高いとき、前記ＳＯＣに対するスリープモードの間、前記第１の電力レールが急減されるように、および、
前記バッテリー電圧が前記動的スリープしきい値電圧より低いとき、前記ＳＯＣに対する前記スリープモードの間、前記第１の電力レールがソース供給されるように、
前記第１の電力レールを管理する手段とを具備するシステム。

【請求項17】

前記ＳＯＣは、第２の電力レールによって給電される第２の電力ドメインをさらに備え、
前記第１の電力レールを管理する手段は、前記動的スリープしきい値電圧に関する前記バッテリー電圧の大きさにかかわらず、前記ＳＯＣに対する前記スリープモードの間、前記第２の電力レールを急減させるように、前記第２の電力レールを管理するようにさらに構成されている請求項１６記載のシステム。

【請求項18】

前記ＳＯＣは、前記バッテリー電圧がカットオフしきい値電圧より低い場合、シャットダウンするように構成されている請求項１６記載のシステム。

【請求項19】

前記カットオフしきい値電圧は、おおよそ３．４ボルトであり、前記動的スリープしきい値電圧は、おおよそ３．５ボルトである請求項１８記載のシステム。

【請求項20】

前記システムは、セルラ電話機を具備する請求項１６記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【関連出願】

【0001】

［０００１］
本願は、２０１４年７月１１日に出願された米国特許出願シリアル番号第１４／３２９，７９０号の利益を主張し、その全体が参照により組み込まれている。

【技術分野】

【0002】

［０００２］
本願は、電力管理に関連し、より具体的には、バッテリー電圧に基づく動的スリープモードを有するデバイスに関連する。

【背景】

【0003】

［０００３］
バッテリー電力供給されるデバイスの使用の間、バッテリー電荷が消耗すると、対応するバッテリー電圧は減少する。バッテリーが放電されると、いつかの時点において、バッテリー電圧は、受け入れられないほど低くなり、それゆえ、デバイスは電源を切断する。例えば、バッテリー電圧が、３．５Ｖのようなソフトウェアカットオフしきい値電圧を下回って降下する場合、ハンドセットが電源を切断することが普通である。デバイスは、その後、バッテリーが再充電されるまで使用不可能である。延長された使用時間を消費者が求めることから、できるだけ長くデバイスをシャットダウンすることを遅らせることが望ましい。

【0004】

［０００４］
移動体デバイス内で、バッテリーは対応する電力ドメインに給電する多数の異なる電力レールに電力供給するかもしれない。各電力レールは、低ドロップアウトレギュレータのような、対応する電力レギュレータによってソース供給される。デバイスは、さまざまな電力レールに対する電力レギュレータを管理する、電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）を典型的に含んでいる。バッテリー寿命を延長するために、デバイスがスタンバイまたはスリープモードである間、電力レールのうちのアソートされたものの電源をＰＭＩＣが切断することが普通である。例えば、使用していないとき、移動体電話機は、主に、アイドルスタンバイ（スリープ）モードである。移動体電話機は、その後、その不連続受信（ＤＲＸ）サイクルにしたがって、周期的にウェイクアップし、メッセージまたは通話をチェックするだろう。スリープモードのとき、バッテリー寿命を延長するために、典型的に、不必要な電力レールは、電源が切断される。スリープモードの間、そうではなく、電力レールにソース供給される場合、電力レールに結合されているトランジスタおよび他のデバイスは、不必要にバッテリーを放電する漏洩電流を導通させるだろう。

【0005】

［０００５］
現代の電力管理技術は動作時間を増加させるが、技術的に、さらなるバッテリー寿命に対する必要性がある。

【概要】

【0006】

［０００６］
スリープ動作モードとアクティブ動作モードの両方を有するデバイスが提供される。スリープモードでは、動的スリープしきい値電圧と比較されるバッテリー電圧に依存して、デバイスに対する電力レールが異なって制御される。バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧を超える場合、電力レールに対する電力レギュレータは、スリープモードの間、シャットオフされ、それゆえ、電力レールに対する電圧は急減する（電圧がアースに向かう）。逆に言えば、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より低い場合、電力レギュレータは、スリープモードの間、電力レールにソース供給する。バッテリーが消耗に近いにもかかわらず、電力レール電圧を維持することは反直観的ではあるが、スリープモードの間、ソース供給される電力レールからの漏洩電流から結果として生じる電力の損失は、バッテリーに対するソフトウェアカットオフしきい値電圧に関してデバイスの延長された動作寿命のおかげで目立たなくなる。これに関して、バッテリー電圧がソフトウェアカットオフしきい値電圧を下回って降下する場合、低減されたバッテリー電圧からの誤作動またはダメージからデバイスを保護するために、デバイスがシャットダウンすることはお決まりである。しかしながら、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧を下回って降下する場合、スリープモードの間に、電力レールにソース供給して電源電圧を維持することにより、ここで開示するデバイスに対しては、このシャットダウンは、従来の動作に関して遅延される。

【0007】

［０００７］
スリープモードの間に、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧を下回る場合、ＳＲＡＭメモリ状態のような状態を維持するのに十分な電圧のような、低電圧動作モードに対して十分な電圧が、電力レールに少なくともソース供給される。電力レール上のこの先に存在する電圧のために、バッテリーは、そうでなければ、デバイスがスリープモードからアクティブ動作に移行するような、その急減された状態からの電力レールのソース供給の際に生じる、サージの電流（突入電流）を給電する必要ないだろう。ソフトウェアカットオフしきい値を下回るようにバッテリー電圧を引っぱり、そして、継続動作のために十分な電荷が、バッテリー中に残存しているにもかかわらず、デバイスのシャットダウンをトリガするのは、この電流サージである。ここで開示する動的電力管理技術は、この残存電荷を有利に活用して、デバイスに対する延長された動作時間を取得する。

【0008】

［０００８］
以下に続く詳細な説明を通して、これらおよび他の有利な特徴がより良く認識されるだろう。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】［０００９］ 図１は、本開示の実施形態にしたがって、電力管理技術を実行するように構成されている例示的な電子システムのブロックダイヤグラムである。

【図2A】［００１０］ 図２Ａは、スリープモードからの従来の復旧に対する、バッテリー電圧、カットオフしきい値電圧、バッテリー電流を図示している。

【図2B】［００１１］ 図２Ｂは、従来の移動体デバイスバッテリーの、バッテリー電圧対電荷の残存を図示している。

【図2C】［００１２］ 図２Ｃは、本開示の実施形態にしたがって、動的スリープモードからの復旧に対する、バッテリー電圧、カットオフしきい値電圧、バッテリー電流を図示している。

【図3A】［００１３］ 図３Ａは、従来のスリープモードからの復旧に対する、バッテリー電圧、レール電圧、バックインダクタ電流、バッテリー電流を図示している。

【図3B】［００１４］ 図３Ｂは、本開示の実施形態にしたがった、スリープモードからの動的電圧ステッパーレート復旧に対する、バッテリー電圧、レール電圧、バックインダクタ電流、バッテリー電流を図示している。

【図4】［００１５］ 図４は、本開示の実施形態にしたがった、例示的な動作の方法のフローチャートである。

【0010】

［００１６］
本開示の実施形態およびその利点は、以下の続く詳細な説明を参照することにより、最も良く理解される。同様の参照番号は、図のうちの１つ以上中に図示される同様の番号を識別するために使用されていると認識すべきである。

【詳細な説明】

【0011】

［００１７］
既存のバッテリーに何らかの変化を要求することなく、バッテリー電力供給されるデバイスに対する動作時間を延長する電力管理技術を開示する。この電力管理技術において、動的スリープしきい値電圧に関して、電力レールが管理される。この技術は、対応するスリープモードにおいて独立的に電源が切断されるかもしれない１つ以上の電力ドメインを有するシステムオンチップ（ＳＯＣ）のような、集積回路を含むデバイスに適用される。各電力ドメインは、電力ドメインに対する電圧レールに電力供給するリニアドロップアウトレギュレータ（ＬＤＯ）のような、それ自身の電力レギュレータに対応してもよい。ここで定義するように、用語「電力レール」および「電圧レール」は、交換可能に使用される。スリープモードに移行しそうな電力ドメインを含むデバイスに対するバッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧を上回る場合、対応する電力レギュレータがシャットダウンされ、それゆえ、スリープモードの間、電力ドメインに対する電力レールは急減する。逆に言えば、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧を下回る場合、スリープモードに移行する電力ドメインに対する電力レギュレータは、少なくとも電力レール上に、低減された電圧を維持するように継続する。例えば、低減された電圧は、スリープモードの間、電力ドメイン中のメモリに対する状態を維持するのに十分なものであってもよい。したがって、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧を上回る場合には、スリープモード中の電力レールは急減され、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧を下回る場合には、スリープモードの電力レールは急減されないという点で、スリープモードは動的である。

【0012】

［００１８］
さらに、電力レギュレータのうちのいくつかは、ここで開示する電力管理技術中でそれらの電力レールを急減できるようにしてもよいが、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧を下回る場合、スリープモードからアクティブモードに戻る移行の間に、それらのレールにソース供給することに関して、より遅い電圧ステッピングレートを使用してもよい。対照的に、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧を上回る場合、スリープモードからアクティブ動作モードに移行するとき、より速い電圧ステッピングレートを使用して、対応する電力レール上の電源電圧をブーストしてもよい。

【0013】

［００１９］
ここで開示する電力管理技術の実施形態を実施するように構成されている例示的なシステム１００を、図１中に示している。システム１００中のＳＯＣ１１０は、少なくとも１つの対応する電力レール１２１によってそれぞれ電力供給される複数の独立した電力ドメインを含んでいる。電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）１０１は、さまざまな電力レール１２１の電圧と電力のシーケンスを管理する。この電力管理を提供するために、ＰＭＩＣ１０１は、所望の電力シーケンスと電圧レベルとを管理するように構成されている論理回路１２５を含んでいる。ＰＭＩＣ１０１は、ＳＯＣ１１０中の電力ドメインを管理するだけでなく、ディスプレイ、スピーカドライバ、ＵＳＢインターフェース等のような（図示されていない）多数の周辺デバイスに対する電力も管理してもよい。電力レール１２１とともに周辺デバイスに対する電力を調整するために、ＰＭＩＣ１０１は、対応する低ドロップアウト（ＬＤＯ）レギュレータ１２０とともにバックレギュレータ１１５のようなスイッチング電力レギュレータを含んでいてもよい。レギュレータ１２０および１１５は、バッテリー１０５からそれらの電力を導出する。論理回路１２５は、動的スリープしきい値電圧に関して、バッテリー１０５に対するバッテリー電圧を監視する。この動的スリープしきい値電圧は、論理回路１２５によって実現されるスリープモードの動的性質を決定する。１つの実施形態において、ＳＯＣ１１０中の電力ドメインがスリープモードに移行し、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧を超える場合、論理回路１２５は、対応するＬＤＯレギュレータ１２０をシャットダウンし、それにより、その電力レール１２１上の電圧を急減（アースに放電）させてもよい。しかしながら、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より低い場合、論理回路１２５は、対応するＬＤＯレギュレータ１２０を少なくとも低電圧モードに維持して、電源電圧を伝えるために、その電力レール１２１がソース供給されるように保つ。

【0014】

［００２０］
１つの実施形態において、ＳＯＣにバッテリー給電するためのバッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より高いとき、ＳＯＣに対するスリープモードの間、第１の電力レールが急減されるように、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より低いとき、ＳＯＣに対するスリープモードの間、第１の電力レールがソース供給されるように、第１の電力レールを管理する手段を、ＰＭＩＣ１０１が備えていると考えてもよい。ここで使用するように、その電圧が、電力レギュレータによって電源電圧レベルに管理されるとき、電圧レールは「ソース供給されている」と考えられる。

【0015】

［００２１］
従来のスリープモードからの移行に対して伴われる電流と電圧を図示した図２Ａを参照すると、動的スリープしきい値電圧を使用することの利点がより良く認識されるだろう。モード移行より前のバッテリー電圧２００は、ソフトウェアによってまたはハードウェアによって決定される、カットオフしきい値電圧２０５を上回っている。バッテリー電圧２００がカットオフしきい値電圧２０５より低いと対応するＰＭＩＣが決定する場合、対応するＰＭＩＣは、ＳＯＣまたはＡＳＩＣへの電力レールに給電する電力レギュレータをシャットダウンし、ＳＯＣまたはＡＳＩＣ中の何らかのダメージまたは誤動作を防ぐ。スリープモードからの移行より前のバッテリー電流２１０は、ごくわずか（例えば、１ミリアンペア）である。およそ４ミリ秒において、バッテリー電流２１０において大きなスパイクが明らかであり、これは、対応する電力レールがその急減状態から（電源電圧レベルまで増加した電圧を）ソース供給されるような、突入電流として示される現象である。このような突入電流は、バッテリー電荷が消耗するので問題である。特に、図２Ｂ中に示すように、バッテリー中に残存している電荷の割合が消耗すると、バッテリー電圧２００は降下する。同時に、バッテリーの内部抵抗も同様に上がる。したがって、バッテリー電圧２００中で突入電流が誘発する下降が、対応するデバイスのソフトウェア制御シャットダウンをトリガするかもしれない領域２０１がある。バッテリーの内部抵抗の対応する増加により、このようなシャットダウンは、より低い温度でより頻繁にトリガされるだろう。バッテリー電圧２００がカットオフしきい値電圧２０５を下回って下降する場合、温度に関わらず、対応するデバイスに対するシャットダウンが生じるだろう。再び図２Ａを参照すると、突入電流が増加したバッテリー電流２１０によって乗算される内部バッテリー抵抗による抵抗降下の結果として、このようなシャットダウンは、バッテリー電圧２００に対するポイントＡで生じる。しかしながら、図２Ｂの領域２０１中に示すように、ソフトウェアが制御するシャットダウンにかかわらず、バッテリー中に残されている利用可能な電荷の部分（例えば、２％）が依然としてある。

【0016】

［００２２］
スリープモードを動的に変更することにより、開示した電力管理技術は、カットオフしきい値電圧問題により従来は利用できなかったバッテリー電荷のこの残存部分を有利に利用する。動的スリープモードからのウェイクアップに対する結果的なバッテリー電流２１５を図２Ｃ中に示している。この動的スリープモード中で、バッテリー電圧２００が、この実施形態では３．５Ｖである、動的スリープしきい値電圧を上回っていた場合、対応する電圧レールは急減するだろう。バッテリー電圧２００が動的スリープしきい値を下回って降下することから、対応する電圧レールは、急減しないが、代わりに、対応するＬＤＯレギュレータによって低電圧モードに維持される。したがって、スリープモードがアクティブまたはアウェイクモードに移行するとき、突入電流はない。その後、バッテリー電圧２００は、（ある実施形態では、３．５Ｖに等しい）カットオフしきい値電圧２０５を上回ったままであり、したがって、デバイスは一度もシャットダウンせず、そうではなく動作を継続してもよい。

【0017】

［００２３］
図２Ｂの領域２０１に関して上記で議論したように、一般的に、従来のスリープモードで放電されるであろうものに加えて利用できる、バッテリー電荷全体のほんの数パーセントのものがある。しかしながら、総利用可能バッテリー電荷のうちのこのような比較的少数の部分が実は非常に重要である。例えば、従来のセルラ電話機バッテリーは、２０００から３１００ミリアンペア時間（ｍＡｈ）の範囲の総電荷畜電を有している。このような総電荷畜電の２％は、追加のバッテリー寿命に対して、おおよそ４０から６２ｍＡｈの電荷と同等である。スリープモード電力使用は、典型的に１．４から２．５ｍＡｈであり、したがって、余分の２％は、２９から２５時間の余分のアイドルスタンバイ時間を提供する。この電荷をより実際的な言い方に変換すると、通常の使用パターンを考慮に入れた移動体電話機に対する平均的な日々の使用（ＤｏＵ）電流は、およそ４０から５０ｍＡである。したがって、ここで開示する電荷節約技術は、（電話機を使用することなく、ただ、電話機をスタンバイモードにしておくこととは対照的に）もう１．１から１．２時間の通常の使用を提供する。これは、バッテリーに何らかの変化を要求することのない、バッテリー寿命の実質的な増加である。その点に関して、バッテリーのサイズを増加させることによりバッテリー寿命を増加させることは、比較的単純明快な案である。しかしながら、このようなサイズ増加は、コンパクトなデバイス占有面積の設計意図を無視する。ここで開示する電力管理技術は、バッテリーサイズまたはコストにおける何らかの実際の増加を要求することなく、より大きなバッテリーをユーザに効率的に提供する。

【0018】

［００２４］
動的スリープモードは、バッテリー電荷が消耗すると、電力レールの急減がさらに勢いよく強いられるだろうと予想する点で反直観的ある。電力レールが急減するとき、このような電力レールからの漏洩電流があることはなく、したがって、バッテリー上へのドレインはない。対照的に、電力レールが、スリープモード中で、たとえ低減された電圧状態に維持されたとしても、何らかの漏洩電流損失があるだろう。しかしながら、上記で議論したように、イネーブルされている通常の使用の増加した時間だけ優位であるという点で、この損失は受け入れ可能である。いくつかの電力レールは、動的スリープモードのインプリメンテーションにもかかわらず、依然として急減されるかもしれないことに留意すべきである。例えば、移動体デバイスが残存バッテリー寿命の表示を含めることはお決まりであるという点でバッテリー電荷が減少されることになるので、ユーザがバッテリー電荷の危険な状態に気付くと仮定してもよい。したがって、そのようなときに、スピーカを通して音楽をかけるまたはビデオゲームをするような時のような、電力消費の大きい動作モードの使用をユーザは期待しないだろう。これらのオプション的な動作モードを駆動する回路に対応する電力レールは、バッテリー電圧が動的電圧しきい値を下回って減少したとしても急減されるかもしれない。逆に言えば、音声通話に関するような、基本機能を伴う回路に対する電力レールは、スリープモードの間、低電圧状態で維持される。代替的に、これらのレールは、低電圧状態に対して使用される電圧よりも高い、アクティブ電圧に維持されてもよい。

【0019】

［００２５］
動的スリープモードに加えて、その対応する電力レールの動的電圧ステッピングまたはランピングを実現するように、電力レギュレータを制御してもよい。バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より高いときに、スリープモードからのウェイクアップに対して、通常のレートで、それらのレール上の電圧をステップするように、電力レギュレータを制御してもよい。例えば、図３Ａ中に示す電力レール電圧３００は、バッテリー電圧３１５が動的スリープしきい値電圧より高いときに、動的スリープモードからの対応する電力ドメインのウェイクアップの間、通常のレートでランプされる。電力レール電圧３００のこのような比較的速いステッピングは、対応する電力レギュレータに対するバックインダクタ電流３０５中に、対応する大きなスパイクを生成させる。バッテリー電流３１０は、バックインダクタ電流３０５中のスパイクにより、大幅に増加する。バッテリーの内部抵抗により、バッテリー電圧３１５は、バッテリー電流３１０の増加から、それにしたがって降下する。対照的に、バッテリー電圧３２０が動的スリープしきい値より低いときに、スリープモードからウェイクアップする電力レール電圧３３０に対する、より低い電圧ステッピングレートを図３Ｂ中で示している。より低い電圧ステッピングレートにより、バックインダクタ電流３３５は、図３Ａのバックインダクタ電流３０５と比較して、著しく低い増加を有している。したがって、バッテリー電流３２５は、とても穏やかな増加を有しており、それゆえ、バッテリーの内部抵抗に関わらず、バッテリー電圧３２０は、電力レール電圧３３０のランピングアップの間、対応する少ない下降を有している。１つの実施形態において、より速い電圧ステッピングレートは、毎マイクロ秒４０ミリボルトであってもよい一方で、より遅い電圧ステッピングレートは、毎マイクロ秒５ミリボルトであってもよい。デバイスの後続するウェイクアップの間に、急減された不可欠ではない電力レールが必要になる場合に、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧を下回って下降したとき、この電圧ステッピングレートを遅くすることを、これらの不可欠でない電力レールに適用してもよいと認識すべきである。例えば、音声通話の間、ユーザは少しの間ウェブブラウジングする必要があるかもしれない。音声通話機能に対する電力レールは、以前説明したように急減されなかった。その後、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より低いとき、不可欠ではない電力レールを、低減されたステッピングレートで電源投入し、ソフトウェア制御シャットダウンを防いでもよい。動的スリープしきい値電圧を使用する、電力管理技術のための動作の方法をこれから議論する。

【0020】

図４は、例示的な動作の方法に対するフローチャートである。この方法は、ＳＯＣ１１０のようなデバイスおよびその電力レール１２１に対して、図１のＰＭＩＣ１０１中の論理回路１２５によって管理されていてもよい。動作４００は、デバイスがスリープ動作モードに移行することに応答し、第１の電力レギュレータに給電するバッテリーに対するバッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より高いとき、デバイス用の第１の電圧レールに対する第１の電力レギュレータをシャットオフすることを含んでいる。動作４００の例は、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より高い間に、図１のＳＯＣ１１０に対する、対応する電力レール１２１にソース供給するＬＤＯ１２０をシャットダウンすることである。動作４０５は、デバイスがスリープ動作モードに移行することに応答し、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より低いとき、第１の電力レギュレータを駆動して、第１の電圧レールにソース供給することを含んでいる。このような電源投入状態は、メモリの読み込みおよび書き込みの間に使用されるようなアクティブな電圧を、または、代わりに、アイドル保持動作モードで使用されるような低減された電圧を電圧レールにソース供給することを含んでいてもよい。ＳＯＣ１１０がスリープモードである間、および、バッテリー電圧が動的スリープしきい値より低い間、その対応する電力レール１２１がソース供給されることを保持するためのＬＤＯ１２０の動作が、動作４０５の例である。

【0021】

［００２６］
今では当業者が認識するように、手近な特定のアプリケーションに依存して、その精神および範囲から逸脱することなく、多くの修正、置換、バリエーションを、本開示の、マテリアル、装置、コンフィギュレーション、および、デバイスの使用の方法にすることができる。この観点から、これらは、そのいくつかの単なる例として、ここで図示し、説明した特定の実施形態の範囲に、本開示の範囲を限定すべきではなく、むしろ、以下に添付した特許請求の範囲とその機能的均等物の範囲に十分に相応させるべきである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）において、
第１の電力レギュレータと
制御論理回路とを具備し、
前記制御論理回路は、
対応する電力レールによって電力供給されているデバイスがスリープモードであるとき、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より低い間、前記第１の電力レギュレータを制御して、前記対応する電力レールにソース供給し、
前記デバイスがスリープモードであるとき、前記バッテリー電圧が前記動的スリープしきい値電圧より高い間、前記対応する電力レールを電力急減するように構成されているＰＭＩＣ。
［２］ 前記第１の電力レギュレータは、複数の第１の電力レギュレータを備える［１］記載のＰＭＩＣ。
［３］ 前記第１の電力レギュレータは、リニアドロップアウトレギュレータを備える［１］記載のＰＭＩＣ。
［４］ 前記第１の電力レギュレータは、スイッチ電力レギュレータを備える［１］記載のＰＭＩＣ。
［５］ 前記スイッチ電力レギュレータは、バックコンバータを含む［４］記載のＰＭＩＣ。
［６］ 前記デバイスに対する第２の電力レールにソース供給するように構成されている第２の電力レギュレータをさらに具備し、
前記制御論理回路は、
前記デバイスが前記スリープモードからアクティブモードに移行するとき、前記バッテリー電圧が前記動的スリープしきい値電圧より高い間、前記第２の電力レギュレータを制御し、第１の電圧ステッピングレートにしたがって、前記第２の電力レールにソース供給し、
前記デバイスが前記スリープモードから前記アクティブモードに移行するとき、前記バッテリー電圧が前記動的スリープしきい値電圧より低い間、第２の電圧ステッピングレートにしたがって、前記第２の電力レールにソース供給するように構成され、
前記第１の電圧ステッピングレートは、前記第２の電圧ステッピングレートより高い［１］記載のＰＭＩＣ。
［７］ 前記第１の電圧ステッピングレートは、おおよそ毎ミリ秒４０ミリボルトであり、前記第２の電圧ステッピングレートは、おおよそ毎ミリ秒５ミリボルトである［６］記載のＰＭＩＣ。
［８］ 前記動的スリープしきい値は、おおよそ３．５ボルトである［１］記載のＰＭＩＣ。
［９］ 前記デバイスに対する第２の電力レールにソース供給するように構成されている第２の電力レギュレータをさらに具備し、
前記制御論理回路は、前記動的スリープしきい値とは無関係に前記第２の電力レギュレータを制御するように構成されている［１］記載のＰＭＩＣ。
［１０］ 方法において、
デバイスがスリープ動作モードに移行することに応答して、第１の電力レギュレータに給電するバッテリーに対するバッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より高いとき、前記デバイス用の第１の電圧レールに対する第１の電力レギュレータをシャットオフすることと、
前記デバイスが前記スリープ動作モードに移行することに応答して、前記バッテリー電圧が前記動的スリープしきい値電圧より低いとき、前記第１の電力レギュレータを駆動して、前記第１の電圧レールにソース供給することとを含む方法。
［１１］ 第１の電力レギュレータをシャットオフすることは、リニアドロップアウトレギュレータをシャットオフすることを含む［１０］記載の方法。
［１２］ 前記電力レギュレータを駆動することは、前記電力レギュレータを駆動して、前記デバイスに対するアクティブ動作モード電圧より低い電圧を前記電圧レールにソース供給することを含む［１０］記載の方法。
［１３］ 前記デバイスが前記スリープモードからアクティブ動作モードに移行することに応答して、前記バッテリー電圧が前記動的スリープしきい値電圧より高いとき、第１の電圧ステッピングレートにしたがって、前記デバイスに対する第２の電力レールにソース供給することとをさらに含む［１２］記載の方法。
［１４］ 前記デバイスが前記スリープモードから前記アクティブ動作モードに移行することに応答して、前記バッテリー電圧が前記動的スリープしきい値電圧より低いとき、第２の電圧ステッピングレートにしたがって、前記デバイスに対する第２の電力レールにソース供給することとをさらに含み、
前記第２の電圧ステッピングレートは、前記第１の電圧ステッピングレートより低い［１３］記載の方法。
［１５］ 前記デバイスは、セルラ電話機であり、
前記方法は、
前記セルラ電話機が前記スリープ動作モードに移行することに応答して、前記バッテリー電圧が前記動的スリープしきい値電圧より低いとき、第２の電圧レールに対する第２の電力レギュレータをシャットオフすることをさらに含み、
前記第２の電圧レールは、音声通話をサポートするために不可欠ではない前記セルラ電話機中の回路に給電し、
前記第１の電圧レールは、音声通話をサポートするために不可欠である前記セルラ電話機中の回路に給電する［１０］記載の方法。
［１６］ システムにおいて、
バッテリーと、
第１の電力レールによって給電される少なくとも第１の電力ドメインを含むシステムオンチップ（ＳＯＣ）と、
前記バッテリーに対するバッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より高いとき、前記ＳＯＣに対するスリープモードの間、前記第１の電力レールが急減されるように、および、
前記バッテリー電圧が前記動的スリープしきい値電圧より低いとき、前記ＳＯＣに対する前記スリープモードの間、前記第１の電力レールがソース供給されるように、
前記第１の電力レールを管理する手段とを具備するシステム。
［１７］ 前記ＳＯＣは、第２の電力レールによって給電される第２の電力ドメインをさらに備え、
前記第１の電力レールを管理する手段は、前記動的スリープしきい値電圧に関する前記バッテリー電圧の大きさにかかわらず、前記ＳＯＣに対する前記スリープモードの間、前記第２の電力レールを急減させるように、前記第２の電力レールを管理するようにさらに構成されている［１６］記載のシステム。
［１８］ 前記ＳＯＣは、前記バッテリー電圧がカットオフしきい値電圧より低い場合、シャットダウンするように構成されている［１６］記載のシステム。
［１９］ 前記カットオフしきい値電圧は、おおよそ３．４ボルトであり、前記動的スリープしきい値は、おおよそ３．５ボルトである［１７］記載のシステム。
［２０］ 前記システムは、セルラ電話機を具備する［１６］記載のシステム。

【要約】

動的スリープしきい値電圧に関して動作する電力管理技術を提供する。デバイスのバッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より高い場合、デバイスに対するスリープモードの間、デバイスに対する電圧レールは急減する。逆に、バッテリー電圧が動的スリープしきい値電圧より低い場合、デバイスに対するスリープモードの間、電圧レールはソース供給される。
【選択図】図１

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4】