(57)【要約】  第１の負荷および少なくとも一つの第２の負荷との間で電力消費のバランスをとる方法が開示されている。本発明は、第１の負荷および少なくとも一つの第２の負荷が電源に接続され、電源の所望の電圧に関して実際の出力電圧の偏差を決定し、偏差は少なくとも一つの第２の負荷のいずれかの大きさの変化に基づく。更なる方法には、実際の出力電圧の大きさの変化の補償のため、所望の電圧に対応するまで、第１の負荷を調整するステップが具備されている。第１の負荷は、プロセッサにより与えられることが望ましい。このようにして、プロセッサによる第１の負荷は、第２の負荷の変化に対して補償を行うために調整される。好ましくは、プロセッサの負荷は、プロセッサのクロック周波数の調節によって適応する。プロセッサ自体が装置の電力消費の主体である場合には、本発明の方法は特に有利である。すなわち、負荷の補償のために用いられるためだけの余分なコンポーネントが必要とされないため、エネルギーは負荷補償のために浪費されないことになる。
2009540450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の負荷と少なくとも一つの第２の負荷との間の電力消費をバランスさせ、前記第１の負荷と前記少なくとも一つの第２の負荷が電源に接続されている方法であって：
所望の電圧を基準とした前記電源の実際の出力電圧の偏差を特定するステップであって、前記偏差は前記少なくとも一つの第２の負荷のいずれかの大きさの変化に基づくところのステップと；
前記実際の出力電圧が前記所望の電圧に対応するまで、前記大きさの変化の補償のため、前記第１の負荷を調整するステップと；
を有する方法。
【請求項２】
前記第１の負荷はプロセッサに基づくもので、前記第１の負荷は前記プロセッサの実行周波数を調整することによって調整される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記実際の出力電圧の前記偏差が所与の第１の閾値を上回るかまたは所与の第２の閾値に届かない場合、前記第１の負荷が調整される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記電源の前記実際の出力電圧が時間とともにモニタされ、かつ前記実際の出力電圧が前記所望の電圧から逸脱したときに、前記偏差が検出される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記出力電圧は、Ａ／Ｄコンバータによってデジタル領域に変換され、かつ前記偏差はデジタル化された瞬間的な出力電圧を所望の値と比較することによって検出される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記所望の値は、特定の期間にわたって測定される前記出力電圧の平均値によって与えられる、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記偏差は、制御ループに供給され、前記実際の出力電圧が前記所望の電圧に対応するまで、前記制御ループは前記第１の負荷を調整する、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の負荷はプロセッサに基づくものであり、前記プロセッサの前記実行周波数は基準信号によって提供され、前記基準信号は、ノイズシェーパの出力信号によって、有効化され、保留されまたはゲート制御され、前記ノイズシェーパの入力信号は、前記制御ループによって制御される、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
プロセッサ負荷は、前記入力信号の変化を介して変更可能であり、前記電源の前記実際の出力電圧が前記所望の電圧に対応するように、前記制御ループが前記ノイズシェーパの前記入力信号を適応させる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記出力電圧の前記偏差が、周期的パターンを示す、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１１】
タイムスロットの周期的なシーケンスが提供され、タイムスロットの前記シーケンスの各タイムスロットは、設定可能な長さを有し、前記タイムスロットの前記シーケンスの期間は、前記偏差のパターンの期間に等しく、タイムスロットの前記シーケンスは、前記周期的パターンと同期し、デジタル表現はデルタシグマ変調器を用いて前記実際の出力電圧の測定値から生成され、かつタイムスロットごとに、平均偏差または平均的電圧が特定される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
タイムスロットごとに、前記タイムスロットに特有の負荷補償の値が、対応する平均偏差または平均的電圧を用いて特定され、前記タイムスロットに特有の負荷補償の値は、少なくとも一つの第２の負荷のいかなる変化のためにも補償を行うために、タイムスロットからタイムスロットへプロセッサ負荷が変化しなければならない量に対応する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記タイムスロットに特有の負荷補償の値は、制御ループによって特定され、前記制御ループは、タイムスロットに特有の負荷補償の値ごとに、ノイズシェーパのためのタイムスロットに特有の入力信号を特定し、前記入力信号は、対応するタイムスロットの間、前記ノイズシェーパの前記入力に提供され、前記ノイズシェーパの前記対応する出力信号は、プロセッサ実行周波数を有効化し、保留しまたはゲート制御するために使用される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記偏差は、モデルを用いて特定される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１５】
第１の負荷と少なくとも一つの第２の負荷との間の電力消費をバランスさせ、前記第１の負荷と前記少なくとも一つの第２の負荷が電源に接続されている電子機器であって：
所望の電圧を基準とした前記電源の実際の出力電圧の偏差を特定するための手段であって、前記偏差は前記少なくとも一つの第２の負荷のいずれかの大きさの変化に基づくところの手段と；
前記実際の出力電圧が前記所望の電圧に対応するまで、前記大きさの変化の補償のため、前記第１の負荷を調整するための手段と；
を有する電子機器。
【請求項１６】
第１の負荷と少なくとも一つの第２の負荷との間の電力消費をバランスさせるためのコンピュータプログラムであって、前記第１の負荷と少なくとも一つの第２の負荷が電源に接続されており、当該コンピュータプログラムは、
所望の電圧を基準とした前記電源の実際の出力電圧の偏差を特定する手順であって、前記偏差は前記少なくとも一つの第２の負荷のいずれかの大きさの変化に基づくところの手順と；
前記実際の出力電圧が前記所望の電圧に対応するまで、前記大きさの変化の補償のため、前記第１の負荷を調整する手順と；
をコンピュータにより実行させる命令を有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、負荷間の電力消費のバランスをとる方法に関する。また、負荷の一つがプロセッサであるときの、負荷間の電力消費バランスをとることに関する。他の態様において、本発明は、電子機器に、そして、本発明に従う方法を実行するための命令を含むコンピュータプログラム製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電源装置は、電子回路（例えば集積回路）に電力を提供するために共通して使われる。バッテリは、かかる直流電源装置の例である。現実の直流電源装置は、理想的な電源ではない。電源の非理想特性のため、電源内のコンポーネントによって動作する負荷の変化によって、出力電圧の偏差が生じる。これらの偏差は、リップルとも呼ばれる。かかるリップルによって、性能の低下、故障またはシステムの崩壊に通じかねないアナログ回路に対する干渉が生じることがある。したがって、電圧レギュレータおよび／またはＤＣ／ＤＣコンバータは、電源の出力電圧のリップルを減らすために用いられる。これらの回路は、電圧レギュレータの電圧降下によって、または、ＤＣ／ＤＣコンバータの変換非効率性によって、例えばエネルギーを消費して回路の他の機能としては働かないアクティブまたはパッシブなコンポーネントを必要とする。出力電圧の偏差を減らすための、および負荷調整のための、他のアクティブまたはパッシブなコンポーネントの使用は、集積度の高い低消費電力の電子機器には望ましくない。例えばポータブル／可変型の電池駆動の補聴器では、バッテリの寿命の延長のために、エネルギー消費を可能な限り押さえなければならない。
【０００３】
下記特許文献１は、回路装置および集積回路の電源を制御するための方法を開示している。少なくとも一つの電気的に絶縁した回路部分の少なくとも一つの作動パラメータがモニタされ、可変抵抗手段内の導電性変数のそれぞれが局所的に制御される。これによって、少なくとも一つのモニタされた作動パラメータに基づいて、少なくとも２つの電気的に絶縁された回路部分の各々のための電源を調整することができる。この従来技術の方法の不利な点は、抵抗が電源のいかなる変化にも適応するための補償を行う追加の可変抵抗器が必要とされるということである。特に低いパワーのシステムでは、抵抗器は比較的多くのエネルギーを浪費するため電源の寿命の短縮を招く。
【特許文献１】国際公開第２００５／１２５０１２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、負荷の間の電力消費のバランスをとる改良された方法が必要とされる。すなわち、電力消費のバランスをとるための改良された電子機器の必要性および負荷との間に電力消費のバランスをとる方法を実行するための命令を含むコンピュータプログラム製品の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の負荷および少なくとも一つの第２の負荷との間で電力消費のバランスをとる方法が開示されている。本発明は、第１の負荷および少なくとも一つの第２の負荷は電源に接続され、電源の所望の電圧に関して実際の出力電圧の偏差を特定し、偏差は少なくとも一つの第２の負荷のいずれかの大きさの変化に基づくものである方法に関する。更なる方法には、実際の出力電圧の大きさの変化の補償のため、所望の電圧に対応するまで、第１の負荷を調整するステップが具備されている。
【０００６】
第１の負荷の調節は、電源の所望の電圧に比較した実際の出力電圧の偏差に関する直近の測定に基づく。他のいかなる負荷の変化によって生じ得る実際の出力電圧の偏差について補償がなされるよう、第１の負荷の大きさが変化する。第１の負荷は、電源上の第１のデバイスによって動作する。第１のデバイスは、通常、第１のおよび少なくとも一つの第２の負荷を含む電子機器の特定の機能を提供する。このように、負荷の平衡は、他の負荷の大きさの変化に応答して第１のデバイスの第１の負荷を適応させることによって実行される。これは、いかなる負荷のいかなる変化に対しても補償を行うために用いられるだけであり、余分のコンポーネントは必要とされない。このため、無駄なエネルギー消費がほとんどない。
【０００７】
本発明の実施例によれば、第１の負荷の調整に関して制限がある場合、方法は補助負荷を調整するステップをさらに含む。補助負荷が調節のために使われる場合には、補助負荷のスイッチが入れられ、それが電源からエネルギーを取り込むだけである。第１のデバイスにおける第１の負荷は、特定の範囲の中で調整されるだけでもよい。第１の負荷のあらゆる調節がすでに使用されているときは、補助負荷が実際の出力電圧の偏差を抑制するために更なる調整に使われ、完全な補償が行われる。第１の負荷を調整するだけでは完全には補償が行われないときにも、第２の負荷の大きな変動によって、多くのエネルギーが無駄になる場合に、これは特に有利である。
【０００８】
本発明の実施例によれば、実際の出力電圧の偏差が所与の第１の閾値を上回るかまたは所与の第２の閾値に届かない場合、第１の負荷が調整される。所望の電圧に、正確に達することはあり得ない。したがって、実際の出力電圧は、所望の電圧に比較して小さな変動が常に発生する。実際の電圧が偏差の範囲に入る幅を定義するために、第１の閾値および第２の閾値がセットされる。この範囲内では、第２の負荷のいかなる変動の補償のためにも、第１の負荷は変化しない。この第１の閾値と第２の閾値の間における変動については、実際には、少なくとも第２の負荷の変動だけで起きるものではない。偏差が第１の閾値および第２の閾値によって所望の出力電圧周辺でセットされている範囲を超える場合にだけ、第１の負荷の調節は始められる。
【０００９】
本発明の実施例によれば、電源の実電圧は時間とともにモニタされる、そして、実際の出力電圧が所望の電圧を超えるときに、偏差が検出される。したがって、電源の実際の出力電圧が特定され、偏差は実際の出力電圧と所望の電圧との比較から決定される。
【００１０】
本発明の実施例によれば、出力電圧はＡ／Ｄコンバータによってデジタル領域に変わる、そして、偏差はデジタル化された瞬間的な出力電圧を所望の電圧と比較することによって検出される。
【００１１】
本発明の実施例によれば、所望の電圧は、出力電圧の平均値によって与えられる。上記したように、電源は、消耗するバッテリでもよい。このように、出力電圧は、わずかに減少し、バッテリの寿命が増加する。したがって、バッテリの平均的出力電圧を決定して、所望の電圧として平均的出力電圧を使用することが有利である。あるいは、所望の電圧は、回路設計者によってセットされてもよい。低下しない電源は、回路がＤＣによって動作するときに特に有利である。かかる電源のための実施例は、ＡＣ／ＤＣ変圧器である。
【００１２】
本発明の実施例によれば、実際の出力電圧が所望の電圧になるよう、偏差は第１の負荷を調整する制御ループに入れられる。この制御ループは、オプションとして補助負荷を調整する。
【００１３】
本発明の実施例によれば、第１の負荷は、プロセッサに基づく。プロセッサ命令の実行は、基準信号によって制御される。基準信号は、ノイズシェーパの出力信号によって制御される。ノイズシェーパの入力信号は、制御ループによって制御される。ノイズシェーパは、周知のデバイスである。ノイズシェーパの入力信号は、通常、ノイズシェーパの入力範囲の中にあるデジタル量である。オーバーサンプリングされた出力信号は、少なくとも時間平均して、より少ないビットを有する入力信号となる。
【００１４】
１ビット・ノイズシェーパの１ビット出力信号がプロセッサ命令実行をイネーブルおよび停止にするために用いられる。または、プロセッサクロック信号をゲート（有効および停止）してプロセッサ実行周波数を決定する。その結果、有効なプロセッサ実行周波数は、より低くなる。プロセッサのクロック周波数の変化によって、プロセッサの負荷の変化が生じる。このように、ノイズシェーパの入力信号の適当な選択によって、ノイズシェーパは、プロセッサクロック信号を制御し、調整する出力信号を生成してもよい。効果として、プロセッサの負荷が変化することによって、他の負荷の変化を補償することができる。
【００１５】
マルチビットノイズ・シェーパによって、出力信号がプロセッサ実行周波数を制御するために用いられる。たとえば、異なった周波数を有するプロセッサクロック信号を選択することによって、ノイズシェーパの出力信号の変化に応答する変数によって、基準クロックを除算するか乗算することによって、実行周波数を制御できる。
【００１６】
本発明の実施例によれば、プロセッサ負荷は、ノイズシェーパの入力信号の変化を介して変えられる。電源の実際の出力電圧が所望の電圧に対応するように、制御ループはノイズシェーパの入力信号に適応する。出力信号は、入力信号を経て調整されてもよい。プロセッサ負荷がプロセッサの実行周波数によって調節可能であるため、プロセッサ負荷は、入力信号の変化によって調整されてもよい。制御ループは、偏差の検出に応答して適切に入力信号を判別して、プロセッサ負荷を調整してもよい。
【００１７】
本発明の実施例によれば、出力電圧の偏差は、周期的パターンを示す。偏差は、周期的に発生する負荷変化によって生じる場合もある。
【００１８】
本発明の実施例によれば、タイムスロットの周期的なシーケンスが与えられる。前記シーケンスの各タイムスロットは、可変な長さを有する。ここで、タイムスロットのシーケンスの期間は、偏差のパターンの期間に等しい。タイムスロットの前記シーケンスは、前記周期的パターンと同期する。デジタル値はデルタシグマ変調器を用いて実際の出力電圧の測定値から生成される。そして、タイムスロットごとに、平均偏差または平均電圧が特定される。
【００１９】
本発明の実施例によれば、平均的出力電圧に関する平均的出力電圧の偏差は、タイムスロットごとに決定される。実際の出力電圧または偏差が、デルタシグマ変調器の入力信号として使われてもよい。デルタシグマ変調器は、１ビットのビット列に対応するデジタル値を生成する。デジタル値は、入力信号を反映する。デジタル値は、例えばさまざまなタイムスロットの論理値ｌビットを計数することによって、検出されてもよい。このようにして、平均偏差、または各タイムスロットの間の平均的出力電圧のデジタル値が決定される。
【００２０】
本発明の実施例によれば、タイムスロットに特有の負荷補償の値は、対応する平均偏差を用いて、または、平均電圧を用いてタイムスロットごとに決定される。タイムスロットに特有の負荷補償の値は、プロセッサ負荷が少なくとも一つの第２の負荷のいかなる変化のためにも補償を行うために、タイムスロット間で変えなければならない量に対応する。平均偏差がデルタシグマ変調器を用いてタイムスロットごとに決定されるので、制御ループは、プロセッサが対応するタイムスロットの初めに変化しなければならない量に対応する、タイムスロットに特有の負荷補償の値を決定してもよい。
【００２１】
本発明の実施例によれば、タイムスロットに特有の負荷補償の値は、制御ループによって決定される。制御ループは、タイムスロットに特有の負荷補償の値ごとにノイズシェーパのためのタイムスロットに特有の入力信号を決定する。入力信号は、対応するタイムスロットの間、ノイズシェーパの入力に提供される。ノイズシェーパの対応する出力信号は、プロセッサ実行周波数を制御し調整するために使用される。
【００２２】
本発明の実施例によれば、偏差は、モデルを用いて決定される。
【００２３】
他の実施態様は、第１の負荷および少なくとも一つの第２の負荷との間の電力消費をバランスさせるための電子機器に関する。前記第１の負荷および前記少なくとも一つの第２の負荷は、電源に接続している。電子機器には、電源の所望の電圧と実際の出力電圧との偏差を特定するための手段が具備されている。ここで、偏差は、少なくとも一つの第２の負荷のいずれかの大きさの変化に対応する。更に、電子機器には、電圧の変化の補償のため、実際の出力電圧が所望の電圧に対応するまで、第１の負荷を調整するための手段が具備されている。
【００２４】
本発明の実施例によれば、第１の負荷は、プロセッサに基づく。第１の負荷は、プロセッサクロック周波数の変化を介して制御可能である。
【００２５】
別の態様においては、本発明は、第１の負荷および少なくとも一つの第２の負荷との間の電力消費のバランスのためのコンピュータプログラム製品に関する。
【００２６】
本発明の上述した特徴およびその他の特徴は、以下に記載されている実施例に関する説明によって、より明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下の本発明の好ましい実施例において、図面に言及して、より詳細に説明する。
【００２８】
図ｌは、電子機器１００のブロック図を示す。電子機器１００は、電源１０２、第１のデバイス１０４、第２のデバイス１０６、そして、マイクロプロセッサ１０８を有する。電源１０２は、電源１０２に第１の負荷１１４をかける第１のデバイス１０４に、電気的接続１１８および１２０を経て、実際の出力電圧１１０が提供される。加えて、電源１０２は、電源に第２の負荷１１６をかける第２のデバイス１０６に、電気的接続１２２および１２４を経て、実際の出力電圧１１０が提供される。ここで記載されている実施例において、第１のデバイス１０４および第２のデバイス１０６は、電源１０２と並列に接続される。なお、第１のデバイス１０４および第２のデバイス１０６が直列に接続される場合も本発明に従う方法が利用可能であるため、本発明の範囲は、上記の装置に制限されない。マイクロプロセッサ１０８は、電子機器１００のスタートアップの間か後に、図１に示されないメモリーから例えばロードされるコンピュータプログラム製品１２６を実行する。コンピュータプログラム製品１２６は電源１０２の実際の出力電圧１１０をモニタすることが可能で、第１のデバイス１０４の第１の負荷１１４を制御し調整することも可能である。
【００２９】
操作において、コンピュータプログラム製品１２６は、電源の実際の出力電圧の偏差１２８を特定する。これらの偏差１２８は、第２の負荷１１６の大きさの変化に基づく。これらの偏差の補償を行うために、実際の出力電圧１１０が所望の電圧１１２に対応するまで、第１の負荷１１４を適応させる。電源１０２の出力電圧の偏差１２８は、負荷バリエーションによって生じて、リップルとも呼ばれる。これらのリップルは、電源のＤＣ出力信号の望まれないＡＣコンポーネントとして理解されてもよい。第１の負荷１１４の大きさを調整することによって、エネルギーを浪費する余分の負荷がなく、第２の負荷１１６の大きさの変化によるリップルを補償することができるため、本発明に従う方法は特に有利である。
【００３０】
マイクロプロセッサ１０８は、図ｌに示すように、電子機器１００とは別の装置であってもよい。本発明の好ましい実施例において、第１のデバイス１０４自体は、マイクロプロセッサである。このため、コンピュータプログラム製品１２６は、第１のデバイス１０４によって直接実行されてもよい。電源の偏差を特定するための、および、第２の負荷１１６の変化に応答して、第１の負荷１１４を更に調節／調整するための制御ループの各種実施形態は、以降の図において詳述される。言うまでもなく、本発明に従う方法は、図ｌに示すように、２つの負荷に限定されない。一般に、電源１０２からエネルギーを得ている複数の負荷が存在する。したがって、複数の負荷のうちのある負荷が変化した場合には、電源の実際の出力電圧の電圧偏差を誘導するように、第１の負荷１１４は適応する。
【００３１】
図２は、本発明に従う方法によって実行される基本手順の流れ図を示す。ステップ２００において、電源の所望の電圧に関する実際の出力電圧の偏差が特定される。偏差を発生させたいずれか少なくとも一つの第２の負荷の大きさの変化を補償するために、実際の出力電圧が所望の電圧に対応するまで、ステップ２０２において、第１の負荷が調整される。
【００３２】
図３は、電子機器３００のブロック図を示す。電子機器３００は、電源３０２（例えばバッテリ）、プロセッサ３０４、エネルギー消費要素３０６、補助機器３０８、および制御ループ３１０を有する。電源３０２は、電気エネルギーをプロセッサ３０４およびエネルギー消費要素３０６へ供給する。補助機器３０８は、制御ループ３１０を経て、オンオフ切り替えされてもよい。従って、それがスイッチオンされた電源３０２から、電気エネルギーを引き出すだけである。プロセッサ３０４、エネルギー消費要素３０６、補助機器３０８が、電源３０２の負荷要素となる。エネルギー消費要素３０６の負荷の変化によって、電源３０２の所望の出力電圧の偏差が生じる。制御ループ３１０は、本質的に、第１の機能の制御ループ３１２の第１の機能によって定まる実際の出力電圧の偏差を特定するステップ、および第２の機能の制御ループ３１４の第２の機能としてプロセッサ負荷または補助機器の負荷を調整するステップを実行する。
【００３３】
第１の機能の制御ループ３１２の第１の制御機能として特定される偏差は、２つの主要なクラスに分類されてもよい。第１のクラスの偏差は、エネルギー消費要素３０６によって動作する負荷の時々または瞬間的な変化に基づく偏差である。第２のクラスの偏差は、エネルギー消費要素３０６の負荷の周期的な変化における偏差である。
【００３４】
以下に、制御ループ３１０による出力電圧の偏差／リップルの第１のクラスの特定に関して説明する。電源３０２の実際の出力電圧がモニタされる。実際の出力電圧が所望の電圧に関して所与の上下の閾値を超えた時刻がさらに検出される。閾値は許容リップル許容度に従って定められてもよい。そして、所望の電圧は平均的出力電圧に対応してもよい。電圧偏差は、連続的に汎用Ａ／Ｄコンバータを使用して供給電圧をトラッキングすることで特定されてもよい。平均的出力電圧（所望の出力電圧）はそれからデジタル領域において、または、コンピュータプログラムによって算出されてもよい。そして、偏差は平均的電圧と、所与のマージンを超える実際の出力電圧との間の比較で特定されてもよい。
【００３５】
あるいは、実際の出力電圧を検出するためにコンパレータを有するアナログ回路が用いられてもよい。実際の出力電圧は、コンパレータを用いて平均的出力電圧と比較してもよい。コンパレータの出力は、供給電圧が平均的電圧と関連して上下の閾値によってセットされたマージンの上、中、下であるかどうかを示す。第２の機能の制御ループ３１４の第２の機能は、プロセッサ３０４（およびオプションとして補助機器３０８）の負荷の調節、調整に使用される。これは、以下に示すようにデジタル化された偏差を使用するソフトウェアコンポーネントによって行ってもよい。供給電圧が最も低い閾値よりも下がった場合、負荷補償は即座に減少する。これは、第一および第二の閾値によってセットされたマージンの中に入るまで続く。供給電圧が最も低い閾値を上回るときに、負荷補償は即座に増加する。偏差がマージンの中にある場合、実際の電圧が所望の電圧に対応するように、負荷の補償の調整はゆっくりとなる。
【００３６】
前記したように、プロセッサ３０４の負荷は、プロセッサのクロック周波数を調整することによって調整されてもよい。なお、プロセッサ負荷が制御される範囲は、以下に拘束される：
・プロセッサのリアルタイム処理の要求に基づいて決定された最小の負荷／周波数
・プロセッサの最大動作周波数
上記の最小の負荷／周波数は、設計時に静的に決定されてもよく、プロセッサの動作に基づいて動的に算出してもよい。実時間処理（ｔｉｍｅ  ｃｒｉｔｉｃａｌ）処理か、バックグラウンド処理かを区別してもよい。プロセッサの限界値に達し他場合には、補助機器３０８が、制御ループ３１０によって起動される。補助機器３０８は、上記したように余分の負荷を消費する。補助機器３０８は、カスケード接続により個々に使用可能な電流ドレインを有する電流ＤＡＣとして実装してもよい。全体の電流ドレイン（負荷）が適用される二進値と比例するように、各ドレインの電流消費は２乗で増加する。
【００３７】
以下に、出力電圧の偏差／リップルの第２の種類の特定について述べる。前記したように、偏差の第２の種類は周期的な負荷の変化によって生じる。したがって、時間と共にモニタすると、偏差自体は周期的パターンを示す。図４は、出力電圧の偏差を特定し、プロセッサの負荷、および必要であれば、補助機器の負荷を調整するために用いられる電子機器（これは、図３の制御ループ３１０と置き換えられる）のブロック図を示す。
【００３８】
電子機器４００は、タイミングシーケンサ４０２、１ビットＡ／Ｄコンバータ４１４、制御ループ４０４、レジスタ４１０および４１２、およびＬＰＦ０４２６、ＬＰＦ１４２８、・・・ＬＰＦｎ４３０を含む複数のローパスフィルタを有する。
【００３９】
タイミングシーケンサ４０２は、電源の出力電圧４０８の周期変化と同期する。タイミングシーケンサ４０２は、（Ｎ＋１）プログラマブルレジスタＰ０４２０、Ｐ１４２２、・・・およびＰｎ４２４を提供する。タイミングシーケンサ４０２のレジスタは、タイムスロットの周期的なシーケンスを構成する。各タイムスロットは１つのレジスタに対応する。各タイムスロットは設定可能で、予め定められた長さを有する。タイムスロットの数および各タイムスロットの長さは、電子機器４００の設計者が決定してもよい。タイミングシーケンサが周期的な出力電圧４０８によって同期しているため、タイムスロットのシーケンスの期間は出力電圧４０８の変化の期間に対応する。タイミングシーケンサ４０２のレジスタは、個別に処理される。制御ループ４０４、プロセッサ４１６および補助機器４１８の適合を開始するのに用いられるサンプルイベント４５０が、各レジスタの終わりに生成される。
【００４０】
１ビットＡ／Ｄコンバータ４１４は、シグマデルタコンバータである。これは、電源の出力電圧４０８の基準を受信して、それを１ビットのビット列４０６に変換する。ビット列４０６は、ローパスフィルタＬＰＦ０４２６、ＬＰＦ１４２８、・・・およびＬＰＦｎ４３０に、タイムスロット毎に送られる。ローパスフィルタの出力は、対応するタイムスロットの間、出力電圧４０８の平均的電圧に対応する。各平均電圧Ｏ０４３２、Ｏ１４３４、…Ｏｎ４３６は、対応する時間間隔の中でタイムスロットＰ０からＰｎによって与えられた出力電圧４０８のデジタル化した平均的出力電圧を表す。必要なプロセッサ負荷補償の値ＰＬ０４３８、ＰＬ１４４０、…およびＰＬｎ４４２を決定するために、各平均電圧Ｏ０４３２、Ｏ１４３４、…Ｏｎ４３６は、制御ループ４０４により使用される。制御ループ４０４は、さらに、スロット間隔での、補助機器４１８の必要な補償の値ＡＬ０４４４、ＡＬ１４４６、・・・ＡＬｎ４４８を決定する。プロセッサ負荷を調整するだけで負荷補償が完全に行われている場合には、対応するタイムスロットの補助の負荷のための負荷補償の値は０にセットしてもよい。プロセッサ負荷補償の値ＰＬ０４３８、ＰＬ１４４０、・・・およびＰＬｎ４４２、および補償の値ＡＬ０４４４、ＡＬ１４４６、・・・およびＡＬｎ４４８は、レジスタ４１０および４１２に格納され、アップデートされてもよい。負荷補償の値は、プロセッサ４１６、および補助機器４１８の負荷が、他の負荷の変化に対して補償を行うために、対応するタイムスロットの間、変化しなければならない値に対応する。さらにまた、負荷補償の値は、プロセッサ４１６、および補助機器４１８に伝達される。
【００４１】
代替の実施形態では、Ａ／Ｄコンバータ４１４は、平均的電圧に対する実際の出力電圧の偏差を直接受け取る。ビット列４０６は、送られて、上述したように更に処理される。平均的電圧Ｏ０４３２、Ｏ１４３４、・・・Ｏｎ４３６を用いて、平均的電源電圧に対する平均偏差が算出される。制御ループは、プロセッサ４１６のための、および補助機器４１８のための、平均偏差を基礎とした必要補償の値を決定してもよい。
【００４２】
図５は、電子機器５００のブロック図を示す。電子機器５００は、電源５０２、プロセッサ５０４およびエネルギー消費要素５０６を有する。さらに、電子機器は、プロセッサ５０４の負荷を制御するための制御ループ５０８を有する。プロセッサ負荷は、エネルギー消費要素５０６の負荷の変化による電源出力のいかなる偏差にも補償を行うために制御される。エネルギー消費要素５０６の負荷は、特定可能で、予測可能なことがわかっている。プロセッサ５０４（そして、図５に示されない補助機器）のフィードフォワード制御は、供給負荷推定電源モデル５１０を使用して適用されてもよい。この電源モデル５１０を最も単純に実現するには、ある特長が生じたときのその特徴と、必要な更なる電力とをマッピングすることである。図６は、プロセッサ６１２および補助機器６１４の負荷のバランスをとるために使用される電子機器６００のブロック図を示す、負荷平衡は、電源モデルに基づく。この電子機器は、タイミングシーケンサ６０２およびレジスタ６０４、６０６および６０８を有する。機能６１０が定期的に活性化されるシステムを考慮し、機能６１０は機能の集合ＥＮ０６２２、ＥＮ１６２４、・・・ＥＮｎ６２８を有する。その機能６１０はレジスタ６０４によって与えられる。機能の活性化は、タイミングシーケンサ６０２によって与えられる対応するタイムスロットＰ０６１６、Ｐ１６１８、・・・Ｐｎ６２０によって誘発される。各タイムスロットの間に、異なる機能の集合ＥＮ０６２２、ＥＮ１６２４、・・・ＥＮｎ６２８がレジスタ６０４によって活性化される。これらの機能が活性かしたときには、更なる電力が特定されまたは測定されてもよい。更なる電力は、電源から引き出される更なる電力のための補償を行うためにプロセッサ６１２に適用されなければならない負荷の変化を決定するために用いてもよい。必要な負荷補償のためのそのように決定された値は、プロセッサ負荷補償の値ＰＬ０６３０、ＰＬ１６３２、・・・ＰＬｎ６３４および補助負荷の値ＡＬ０６３６、ＡＬ１６３８、・・・ＡＬｎ６４０に分配されてもよい。このように、負荷補償の値は対応するレジスタ６０６および６０８に保存され、そして、その値はプロセッサ６１２に、および対応する補助機器６１４に、それぞれのタイムスロットの間に適用されてもよい。
【００４３】
図７は、２つの装置７００および７０２のブロック図を示す。２つの装置７００および７０２が、プロセッサ７０４のクロック周波数を適応させるために用いられる。それぞれの装置７００および７０２は、プロセッサ７０４、信号発生器７０６、１ビット・ノイズシェーパ７０８、論理的オーバーライドゲート７１０、および基準クロック７１４を有する。さらに、装置７００は、クロックゲーティングコントローラ７１２を有する。
【００４４】
既に述べたように、制御ループ（図７に示されない）は、プロセッサの負荷を変えるために用いる負荷補償の値を決定するために用いられる。各負荷補償の値は、制御ループによって制御可能である信号発生器によって作り出される入力信号７１６に関係してもよい。入力信号７１６は、基準クロック７１４によって分配される基準周波数で実行するノイズシェーパの入力として使われる。ノイズシェーパの出力信号は、ビット列７１８である。ビット列７１８は、論理的オーバーライドゲート７１０の入力として使われる。論理的オーバーライドゲート７１０は、必要であればオーバーライド信号７２０によってビット列をオーバーライドするために使われる。プロセッサ７０４は、例えば他のコンポーネント（例えばメモリーおよび周辺機器）から成るプロセッササブシステムの一部でもよい。これらのコンポーネントは、プロセッサバスクロックを有するプロセッサバスによって相互接続してもよい。そして、このプロセッサバスクロックは、好ましくは性能理由のために、基準クロック７１４によって提供される基準周波数に等しい一定周波数であってもよい。なお、プロセッサと、プロセッササブシステムの他のコンポーネントの一つ以上との相互作用の間においては、オーバーライド信号７２０を用いることによって、ビット列７１８を経たプロセッサ実行周波数の制御が一時的にディスエーブルになることが望ましい。
【００４５】
論理的オーバーライドゲート７１０は、出力としてイネーブル信号７２２を作り出す。論理的オーバーライド信号７２０がゼロであるときに、イネーブル信号７２２はビット列７１８に対応する。
【００４６】
装置７００において、クロックゲーティングコンポーネントは、基準クロック７１４によって与えられる基準周波数をゲートで制御するためにイネーブル信号７２２を使用する。これによって、プロセッサ７０４をクロック動作させるための信号、プロセッサクロック７２４が生成される。
【００４７】
装置７０２において、イネーブル信号７２２は、プロセッサ７０４の命令実行を可能にし、またホールドするために用いられる。
【００４８】
プロセッサの実行周波数が変化すると、プロセッサ負荷は変化する。実行周波数は、制御ループによって制御されるノイズシェーパの入力信号を経て変化してもよい。このように、装置７０２および７０４は、非常に単純なおよび効率的な方法でプロセッサ負荷の制御を可能とする。
【００４９】
本願明細書において記載されている本発明は、電子機器の第１の負荷および少なくとも１つの第２の負荷との間に電力消費のバランスをとる方法に関する。第１の負荷は好ましくはプロセッサに基づくものである。電力を負荷へ供給している電源の所望の出力電圧に関する実際の出力電圧の偏差が、特定される。偏差は、少なくとも一つの第２の負荷の大きさの変化を指す。プロセッサの第１の負荷は、第２の負荷の変化の補償を行うために調整される。好ましくは、プロセッサ負荷は、プロセッサのクロック周波数の調整によって適応する。プロセッサ自体が装置の消費要素であるため、本発明に従う方法は特に有利である。すなわち、負荷補償のために用いられるだけである余分のコンポーネントが必要とされないため、エネルギーは負荷補償のためにほとんど浪費されない。
【００５０】
請求項において、参照符号は、請求項の理解を容易にするために記載される。なお、いかなる参照符号も、範囲を制限するものとして解釈されない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】電子機器のブロック図を示す図である。
【図２】本発明の方法によって実行される基本手順を示している流れ図を表す図である。
【図３】電子機器のブロック図である。
【図４−Ｉ】電子機器のブロック図である。
【図４−ＩＩ】電子機器のブロック図である。
【図５】電子機器のブロック図である。
【図６】パワーモデルに基づいてロードの制御のために使用される手段を例示する図である。
【図７】プロセッサのクロック周波数を適応させるために用いられる２つの電子機器のブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００  電子機器
１０２  電源
１０４  第１のデバイス
１０６  第２のデバイス
１０８  マイクロプロセッサ
１１０  実際の出力電圧
１１２  所望の電圧
１１４  第１の負荷
１１６  第２の負荷
１１８  電気的接続
１２０  電気的接続
１２２  電気的接続
１２４  電気的接続
１２６  コンピュータプログラム製品
１２８  偏差
３００  電子機器
３０２  電源
３０４  プロセッサ
３０６  エネルギー消費要素
３０８  補助機器
３１０  制御ループ
３１２  第１の機能の制御ループ
３１４  第２の機能の制御ループ
４００  電子機器
４０２  タイミングシーケンサ
４０４  制御ループ
４０６  ビット列
４０８  出力電圧
４１０  レジスタ
４１２  レジスタ
４１４  Ａ／Ｄコンバータ
４１６  プロセッサ
４１８  補助機器
４２０  タイムスロット
４２２  タイムスロット
４２４  タイムスロット
４２６  ローパスフィルタ
４２８  ローパスフィルタ
４３０  ローパスフィルタ
４３２  タイムスロット中の平均的電圧
４３４  タイムスロット中の平均的電圧
４３６  タイムスロット中の平均的電圧
４３８  プロセッサ負荷
４４０  プロセッサ負荷
４４２  プロセッサ負荷
４４４  補助負荷
４４６  補助負荷
４４８  補助負荷
４５０  サンプルイベント
５００  電子機器
５０２  電源
５０４  プロセッサ
５０６  エネルギー消費要素
５０８  制御ループ
５１０  電源モデル
５１２  補助機器
６００  電子機器
６０２  タイミングシーケンサ
６０４  レジスタ
６０６  レジスタ
６０８  レジスタ
６１０  機能
６１２  プロセッサ
６１４  補助機器
６１６  タイムスロット
６１８  タイムスロット
６２０  タイムスロット
６２２  機能
６２４  機能
６２８  機能
６３０  プロセッサ負荷
６３２  プロセッサ負荷
６３４  プロセッサ負荷
６３６  補助負荷
６３８  補助負荷
６４０  補助負荷
７００  装置
７０２  装置
７０４  プロセッサ
７０６  信号発生器
７０８  ノイズシェーパ
７１０  論理的オーバーライドゲート
７１２  クロックゲーティングコントローラ
７１４  基準クロック
７１６  入力信号
７１８  ビット列
７２０  オーバーライド信号
７２２  イネーブル信号
７２４  プロセッサクロック
【図１】
2009540450.tif 000003
【図２】
2009540450.tif 000004
【図３】
2009540450.tif 000005
【図４−Ｉ】
2009540450.tif 000006
【図４−ＩＩ】
2009540450.tif 000007
【図５】
2009540450.tif 000008
【図６】
2009540450.tif 000009
【図７】
2009540450.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月16日(2008.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の負荷と電子回路の少なくとも一つの第２の負荷との間の電力消費をバランスさせ、前記電子回路に実際の出力電圧を提供するために前記第１の負荷と前記少なくとも一つの第２の負荷が電源に接続されている方法であって：
所望の電圧を基準とした前記電源の実際の出力電圧の偏差を特定するステップであって、前記偏差は前記少なくとも一つの第２の負荷のいずれかの大きさの変化に基づくところのステップと；
前記電源の前記実際の出力電圧が前記所望の電圧に対応するまで、前記大きさの前記変化の補償のため、前記第１の負荷を調整するステップであって、前記第１の負荷が前記電子回路の機能を満足させるところのステップ；
を有する方法。
【請求項２】
前記第１の負荷はプロセッサに基づくもので、前記第１の負荷は前記プロセッサの実行周波数を調整することによって調整される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記実際の出力電圧の前記偏差が所与の第１の閾値を上回るかまたは所与の第２の閾値に届かない場合、前記第１の負荷が調整される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記電源の前記実際の出力電圧が時間とともにモニタされ、かつ前記実際の出力電圧が前記所望の電圧から逸脱したときに、前記偏差が検出される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記出力電圧は、Ａ／Ｄコンバータによってデジタル領域に変換され、かつ前記偏差はデジタル化された瞬間的な出力電圧を所望の値と比較することによって検出される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記所望の値は、特定の期間にわたって測定される前記出力電圧の平均値によって与えられる、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記偏差は制御ループに供給され、前記実際の出力電圧が前記所望の電圧に対応するまで、前記制御ループは前記第１の負荷を調整する、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の負荷はプロセッサに基づくものであり、前記プロセッサの前記実行周波数は基準信号によって提供され、前記基準信号は、ノイズシェーパの出力信号によって、有効化され、保留されまたはゲート制御され、前記ノイズシェーパの入力信号は、前記制御ループによって制御される、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
プロセッサ負荷は、前記入力信号の変化を介して変更可能であり、前記電源の前記実際の出力電圧が前記所望の電圧に対応するように、前記制御ループが前記ノイズシェーパの前記入力信号を適応させる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記出力電圧の前記偏差が周期的パターンを示し、タイムスロットの周期的なシーケンスが提供され、タイムスロットの前記シーケンスの各タイムスロットは、設定可能な長さを有し、前記タイムスロットの前記シーケンスの期間は前記偏差のパターンの期間に等しく、タイムスロットの前記シーケンスは前記周期的パターンと同期し、デジタル表現はデルタシグマ変調器を用いて前記実際の出力電圧の測定値から生成され、かつタイムスロットごとに平均偏差または平均的電圧が特定される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１１】
タイムスロットごとに、前記タイムスロットに特有の負荷補償の値が、対応する平均偏差または平均的電圧を用いて特定され、前記タイムスロットに特有の負荷補償の値は、少なくとも一つの第２の負荷のいかなる変化のためにも補償を行うために、タイムスロットからタイムスロットへプロセッサ負荷が変化しなければならない量に対応する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記タイムスロットに特有の負荷補償の値は、制御ループによって特定され、前記制御ループは、タイムスロットに特有の負荷補償の値ごとに、ノイズシェーパのためのタイムスロットに特有の入力信号を特定し、前記入力信号は、対応するタイムスロットの間、前記ノイズシェーパの前記入力に提供され、前記ノイズシェーパの前記対応する出力信号は、プロセッサ実行周波数を有効化し、保留しまたはゲート制御するために使用される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記偏差は、モデルを用いて特定される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１４】
第１の負荷と電子回路の少なくとも一つの第２の負荷との間の電力消費をバランスさせ、前記電子回路に実際の出力電圧を提供するために前記第１の負荷と前記少なくとも一つの第２の負荷が電源に接続されている電子機器であって：
所望の電圧を基準とした前記電源の実際の出力電圧の偏差を特定するための手段であって、前記偏差は前記少なくとも一つの第２の負荷のいずれかの大きさの変化に基づくところの手段と；
前記電源の前記実際の出力電圧が前記所望の電圧に対応するまで、前記大きさの前記変化の補償のため、前記第１の負荷を調整するための手段であって、前記第１の負荷が前記電子回路の機能を満足させるところの手段；
を有する電子機器。
【請求項１５】
第１の負荷と電子回路の少なくとも一つの第２の負荷との間の電力消費をバランスさせるためのコンピュータプログラムであって、前記電子回路に実際の出力電圧を提供するために前記第１の負荷と前記少なくとも一つの第２の負荷が電源に接続されており、当該コンピュータプログラムは、
所望の電圧を基準とした前記電源の実際の出力電圧の偏差を特定する手順であって、前記偏差は前記少なくとも一つの第２の負荷のいずれかの大きさの変化に基づくところの手順と；
前記電源の前記実際の出力電圧が前記所望の電圧に対応するまで、前記大きさの前記変化の補償のため、前記第１の負荷を調整する手順であって、前記第１の負荷が前記電子回路の機能を満足させるところの手順；
をコンピュータにより実行させる命令を有するコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
2009540450.tif 000011
2009540450.tif 000012