(57)【要約】【課題】集積回路に特殊回路を組み込まずに、当該集積回路に対して最適な電圧値に制御された電源電圧を供給する電源電圧供給装置を提供する。【解決手段】所定のプログラム処理を実行する処理部１０に対して電源電圧を供給する電源電圧供給装置であって、処理部１０から出力され、かつ処理部１０にかかる処理負荷を表す処理負荷信号を入力とし、処理負荷信号を制御信号に変換する変換部３１と、制御信号に基づいて電源電圧の電圧値を変化させて、処理部１０に対して電源電圧を供給する電源電圧制御部３２と、を備える。【選択図】図１
2010009124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のプログラム処理を実行する処理部に対して電源電圧を供給する電源電圧供給装置であって、
前記処理部から出力され、かつ前記処理部にかかる処理負荷を表す処理負荷信号を入力とし、前記処理負荷信号を制御信号に変換する変換部と、
前記制御信号に基づいて前記電源電圧の電圧値を変化させて、前記処理部に対して前記電源電圧を供給する電源電圧制御部と、
を備えることを特徴とする電源電圧供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源電圧供給装置において、
前記変換部は、前記処理部からウォッチドッグタイマに対して出力されたクリアパルスを入力とし、前記クリアパルスを前記制御信号に変換することを特徴とする電源電圧供給装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電源電圧供給装置において、
前記変換部は、入力された前記クリアパルスの周波数が高いほど前記制御信号の電圧値を小さくし、入力された前記クリアパルスの周波数が低いほど前記制御信号の電圧値を大きくすることを特徴とする電源電圧供給装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電源電圧供給装置において、
前記制御信号は、前記クリアパルスの周波数に対応する電圧値を有し、
前記変換部は、前記制御信号の電圧値を前記電源電圧制御部の電圧特性に適合して調整する調整部を含むことを特徴とする電源電圧供給装置。
【請求項５】
所定のプログラム処理を実行する処理部に対して電源電圧を供給する電源電圧供給方法であって、
前記処理部から出力され、かつ前記処理部にかかる処理負荷を表す処理負荷信号を入力とし、前記処理負荷信号を制御信号に変換する変換手順と、
前記制御信号に基づいて前記電源電圧の電圧値を変化させて、前記処理部に対して前記電源電圧を供給する供給手順と、
を備えることを特徴とする電源電圧供給方法。
【請求項６】
請求項５に記載の電源電圧供給方法において、
前記変換手順は、前記処理部からウォッチドッグタイマに対して出力されたクリアパルスを入力とし、前記クリアパルスを前記制御信号に変換することを特徴とする電源電圧供給方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電源電圧供給方法において、
前記変換手順は、入力された前記クリアパルスの周波数が高いほど前記制御信号の電圧値を小さくし、入力された前記クリアパルスの周波数が低いほど前記制御信号の電圧値を大きくすることを特徴とする電源電圧供給方法。
【請求項８】
請求項７に記載の電源電圧供給方法において、
前記制御信号は、前記クリアパルスの周波数に対応する電圧値を有し、
前記変換手順は、前記制御信号の電圧値を前記供給手順の電圧特性に適合して調整する調整手順を含むことを特徴とする電源電圧供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源電圧供給装置および電源電圧供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話の無線基地局には制御、信号処理などの用途でＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などを数多く使用するが、処理の微細化によって消費電力が増加する傾向にある。近年、その消費電力を抑制する発明が数多く考案されており、特許文献１（特開平８−１３６６２１号公報）記載の発明もその一つである。
【０００３】
同文献記載の電源電圧供給装置の構成を図７に示す。電源電圧供給装置５３内の遅延時間測定部５３１から半導体装置５１内の遅延回路５１１に対してパルス信号Ｐ１を発し、応答のパルス信号Ｐ２から半導体装置５１の推定遅延時間を測定する。供給する電源電圧を小さくするほど推定遅延時間が大きくなり、逆に電源電圧を大きくするほど推定遅延時間が小さくなる。推定遅延時間が所定値を超えると半導体装置５１の動作速度が保証できなくなる。よって、推定遅延時間所定値を超えない程度に電源電圧制御部５３２にて電源電圧の電圧値を制御することにより、半導体装置５１の動作速度を維持し、消費電力の最適化を図ることができる。
【特許文献１】特開平８−１３６６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記文献記載の技術を適用するには、内部に電源電圧供給用の特殊回路を組み込んだ集積回路（ＬＳＩなど）を製作する必要があり、集積回路の回路規模が大きくなる、製作費用が高くなる、といった問題点があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、集積回路に特殊回路を組み込まずに、当該集積回路に対して最適な電圧値に制御された電源電圧を供給する電源電圧供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、所定のプログラム処理を実行する処理部に対して電源電圧を供給する電源電圧供給装置であって、前記処理部から出力され、かつ前記処理部にかかる処理負荷を表す処理負荷信号を入力とし、前記処理負荷信号を制御信号に変換する変換部と、前記制御信号に基づいて前記電源電圧の電圧値を変化させて、前記処理部に対して前記電源電圧を供給する電源電圧制御部と、を備えることを特徴とする電源電圧供給装置が提供される。
【０００７】
また、本発明によれば、所定のプログラム処理を実行する処理部に対して電源電圧を供給する電源電圧供給方法であって、前記処理部から出力され、かつ前記処理部にかかる処理負荷を表す処理負荷信号を入力とし、前記処理負荷信号を制御信号に変換する変換手順と、前記制御信号に基づいて前記電源電圧の電圧値を変化させて、前記処理部に対して前記電源電圧を供給する供給手順と、を備えることを特徴とする電源電圧供給方法が提供される。
【０００８】
この発明によれば、処理部から出力された処理負荷を表す信号を変換して電源電圧制御に用いるので、当該処理部内に電源電圧制御用に特殊回路を組み込まなくても、最適な電圧値に電源電圧を制御し、処理部に対して電源電圧を供給することができる。
【０００９】
なお、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。
【００１０】
また、本発明の電源電圧供給方法には、複数の手順が記載してあるが、その記載の順番は複数の手順を実行する順番を限定するものではない。このため、本発明の電源電圧供給方法を実施するときには、その複数の手順の順番は内容的に支障しない範囲で変更することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、集積回路に特殊回路を組み込まずに、当該集積回路に対して最適な電圧値に制御された電源電圧を供給する電源電圧供給装置および電源電圧供給方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る電源電圧供給装置の構成図である。所定のプログラム処理を実行する処理部１０に対して電源電圧を供給する電源電圧供給装置であって、処理部１０から出力され、かつ処理部１０にかかる処理負荷を表す処理負荷信号を入力とし、処理負荷信号を制御信号に変換する変換部３１と、制御信号に基づいて電源電圧の電圧値を変化させて、処理部１０に対して電源電圧を供給する電源電圧制御部３２と、を備えることができる。
【００１４】
本実施形態において、処理部１０が発する信号を変換して電源電圧制御用の制御信号を生成するので、処理部１０内に電源電圧制御用に特殊回路を組み込まなくても、最適に電源電圧の電圧を制御し、処理部１０に対して当該電源電圧を供給することができる。
【００１５】
処理部１０は、少なくとも一つの集積回路で構成される部材で、ウォッチドッグタイマ２０に対してクリアパルス用のパルス信号を発生する信号発生部１２を含んでもよい。たとえば、処理部１０はＣＰＵ、ＤＳＰおよびＡＳＩＣなどである。
【００１６】
本実施形態において、処理部１０が実行する所定のプログラム処理はウォッチドッグタイマ２０に監視されている。ウォッチドッグタイマ２０とは、カウントダウンタイマの一種で、最初にセットされた値（初期値）から一定時間間隔で自動的に残りカウントが減少するという動作を行い、残り時間が０になると監視対象が異常であると判定する方式である。ウォッチドッグタイマ２０を利用して処理部１０が実行するプログラム処理を監視する場合、当該プログラム処理のフローにウォッチドッグタイマ２０のカウントを初期値に戻すパルス信号（クリアパルス）を送出するサブルーチンを含める必要がある。
【００１７】
図２は、本実施形態において処理部１０が実行するプログラム処理のフローチャートである。ルーチン１〜３のそれぞれを実行するか否か判断する手順（ステップＳ１０１、ステップＳ１０３およびステップＳ１０５）と、ルーチン１〜３のそれぞれを実行する手順（ステップＳ１０２、ステップＳ１０４およびステップＳ１０６）とがあり、これらの手順が終了した後、クリアパルスを送出する（ステップＳ１０７）。上述の一連の手順を終えた後、Ｓ１０１〜Ｓ１０７の処理を再び繰り返す場合（ステップＳ１０８のＹＥＳ）、再びＳ１０１から処理を繰り返す。Ｓ１０１〜Ｓ１０７の処理を繰り返さない場合（ステップＳ１０８のＮＯ）、当該プログラム処理は終了となる。このフローによれば、ウォッチドッグタイマ２０の初期値をルーチン１〜３が十分に実行可能である時間に設定すれば、処理部１０がプログラム処理を正常に実行している間はカウントが０にならない。なお、本実施形態においてはルーチン数を最大３つとしているが、処理部１０が処理可能な範囲でいくつでも構わない。
【００１８】
図３は、図２に示すプログラム処理フローによって送出されるクリアパルスの波形図である。ここで、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３はそれぞれルーチン１、ルーチン２、ルーチン３の処理時間である。図３［Ａ］に示すように処理するルーチンが多い（処理負荷が大きい）ほど、送出するクリアパルスの受信間隔が広くなる、すなわちクリアパルスの周波数が低くなる。逆に、図３［Ｂ］に示すように処理するルーチンが少ない（処理負荷が小さい）ほど、送出するクリアパルスの受信間隔が狭くなる、すなわちクリアパルスの周波数が高くなる。
【００１９】
上述のように、処理部１０にかかるプログラム処理の処理負荷の大小は、処理部１０がウォッチドッグタイマ２０に送出するクリアパルスの周波数の高低に反映されるので、本実施形態において、変換部３１は、処理部１０からウォッチドッグタイマ２０に対して出力されたクリアパルスを入力とし、クリアパルスを制御信号に変換する構成とすることができる。
【００２０】
また、本実施形態の構成の場合、変換部３１は、入力したクリアパルスの周波数が高いほど制御信号の電圧値を小さくし、入力したクリアパルスの周波数が低いほど制御信号の電圧値を大きくする特性を有することができる。
【００２１】
なお、変換部３１が処理部１０からクリアパルスを入力する経路は、図１では処理部１０とウォッチドッグタイマ２０との間で枝分かれする経路となっているが、ウォッチドッグタイマ２０を介してから入力する経路としてもよい。
【００２２】
図４は、本実施形態における電源電圧供給装置３０内部の構成図である。本実施形態において、電源電圧供給装置３０は、変換部３１と電源電圧制御部３２とを備える。変換部３１に含まれる周波数電圧変換素子３１１は、入力したクリアパルスの周波数が低いほど出力される制御信号は高電圧となり、入力したクリアパルスの周波数が高いほど出力される制御信号は低電圧となる特性を有している。上述とは逆の特性、すなわち入力したクリアパルスの周波数が低いほど出力される制御信号は低電圧となり、入力したクリアパルスの周波数が高いほど出力される制御信号は高電圧となる特性の周波数電圧変換素子３１１を用いる場合は、この関係を反転させる回路を別途設ければよい。
【００２３】
周波数電圧変換素子３１１から出力された制御信号は電源電圧制御部３２の調整電圧端子Ｖａｄｊに入力される。当該制御信号は、クリアパルスの周波数に対応する電圧値を有し、変換部３１は、制御信号の電圧値を電源電圧制御部３２の電圧特性に適合して調整する調整部３１２を含んでもよい。図４に調整部３１２の回路の一例を示す。本実施形態においては、調整部３１２は積分回路と増幅回路を組み合わせた単純なものであり、可変であるリファレンス電圧ＶＲＥＦを変更することによって、調整部３１２における電圧利得を変更し、制御信号の電圧値を調整電圧端子Ｖａｄｊの入力電圧範囲内に適合して調整することができる。積分回路は出力される制御信号を均すので、電源電圧制御の安定化を図ることができる。図４に示す調整部３１２の回路は一例であり、電源電圧制御部３２（調整電圧端子Ｖａｄｊ）が有する電圧特性に適合するように、様々な構成としてもよい。
【００２４】
図５は、クリアパルスの周波数と電源電圧の電圧値の関係を示す図である。処理部１０が発するクリアパルスの周波数がＴｙｐｉｃａｌ値（設計値）である場合に、処理部１０に対して供給される電源電圧の電圧値が処理部１０の電源電圧動作範囲の標準値となるように調整部３１２にて調整する。このように調整した場合、処理部１０の処理負荷が最大である時（本実施形態においては、ルーチン１＋ルーチン２＋ルーチン３の処理を実行する時）、処理部１０に対して供給される電源電圧が電源電圧動作範囲の上限値となる。また、処理部１０の処理負荷が最小である時（本実施形態においては、いずれのルーチンも実行しない時）、処理部１０に対して供給される電源電圧が電源電圧動作範囲の下限値となる。通常、これらの上限値および下限値は標準値の上下３〜５％に収める。
【００２５】
電源電圧制御部３２は、調整電圧端子Ｖａｄｊから入力した制御信号に基づいて電源電圧の電圧値を制御し、処理部１０に当該電源電圧を供給する。たとえば、電源電圧制御部３２は出力電圧が可変であるＤＣ／ＤＣコンバータや低ドロップアウト電圧リニアレギュレータ（ＬＤＯ）などを用いて実現できる。ＤＣ／ＤＣコンバータを用いた構成の場合、変換損失分のみがロスとなるので、全体の消費電力の抑制効果がある。ＬＤＯを用いた構成の場合、電圧降下分は熱として消費してしまうので、消費電力の抑制効果をなさないが、回路構成を簡易にする効果がある。
【００２６】
図６は、本実施形態における電源電圧供給方法のフローチャートである。本実施形態において、所定のプログラム処理を実行する処理部１０に対して電源電圧を供給する電源電圧供給方法では、処理部１０から出力され、かつ処理部１０にかかる処理負荷を表す処理負荷信号を入力とし、処理負荷信号を制御信号に変換する変換手順（ステップＳ２０１）と、制御信号に基づいて電源電圧の電圧値を変化させて、処理部１０に対して電源電圧を供給する供給手順（ステップＳ２０３）と、を備えることができる。さらに、制御信号はクリアパルスの周波数に対応する電圧値を有し、変換手順は、制御信号の電圧値を供給手順の電圧特性に適合して調整する調整手順（ステップＳ２０２）を含むことができる。
【００２７】
また、上述したように処理部１０にかかるプログラム処理の処理負荷の大小は、処理部１０がウォッチドッグタイマ２０に送出するクリアパルスの周波数の高低に反映されるので、変換手順は、処理部１０からウォッチドッグタイマ２０に対して出力されたクリアパルスを入力とし、クリアパルスを制御信号に変換する方法としてもよい。この場合、変換手順は、入力したクリアパルスの周波数が高いほど制御信号の電圧値を小さくし、入力したクリアパルスの周波数が低いほど制御信号の電圧値を大きくしてもよい。
【００２８】
ここで、図７を用いて特許文献１記載の技術について説明する。同文献記載の技術は、半導体装置５１（本発明の処理部１０に相当）の内部に遅延回路５１１という特殊な回路を設けなければならないので、この電源電圧供給装置専用の半導体装置５１を製作する必要があった。また、半導体装置５１における外部インターフェイスは、遅延時間測定用インターフェイス（パルス信号Ｐ１とパルス信号Ｐ２を授受するインターフェイス）と、電源電圧供給用インターフェイスと、が最低限必要である。本発明と同様に半導体装置５１において実行されるプログラム処理をウォッチドッグタイマ５２にて監視する場合、監視用インターフェイスがさらに必要である。半導体装置５１の限られた外部インターフェイスを、上述したインターフェイスによって占有してしまうことは設計上問題だった。
【００２９】
これに対して、本発明は処理部１０の内部に上述の遅延回路５１１のような特殊回路を組み込まずに、処理部１０に対して最適な電圧値に制御された電源電圧を供給することができる。また、処理部１０の外部インターフェイスについては電源電圧供給用インターフェイスと、監視用インターフェイスと、が必要である。処理部１０からウォッチドッグタイマ２０に送出されるクリアパルスを流用するので、遅延時間制御用インターフェイスのような外部インターフェイスを別に設ける必要がない。よって、占有する外部インターフェイスも削減することができる。
【００３０】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る電源電圧供給装置の構成図である。
【図２】本実施形態における処理部が実行するプログラム処理のフローチャートである。
【図３】本実施形態において処理部から送出されるクリアパルスの波形図である
【図４】本実施形態における電源電圧供給装置内部の構成図である。
【図５】本実施形態におけるクリアパルスの周波数と電源電圧の電圧値の関係を示す図である。
【図６】本実施形態における電源電圧供給方法のフローチャートである。
【図７】特許文献１における電源電圧供給装置の構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０   処理部
１２   信号発生部
２０   ウォッチドッグタイマ
３０   電源電圧供給装置
３１   変換部
３１１ 周波数電圧変換素子
３１２ 調整部
３２   電源電圧制御部
５１   半導体装置
５１１ 遅延回路
５１２ 信号発生部
５２   ウォッチドッグタイマ
５３   電源電圧供給装置
５３１ 遅延時間測定部
５３２ 電源電圧制御部
Ｐ１   パルス信号
Ｐ２   パルス信号
【図１】
2010009124.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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