this article discusses centralized and distributed pmu architectures,the related dvfs technology. the future trends of pmu technology for portalble devices are also analyzed.

    如今用于便携产品设计的许多最新soc解决方案需要能提供多种电压的电源，这些电源可以与功能是否激活同步开、关这些供电电压。它们还必须能够高效地进行dc/dc转换，以尽量减少转换期间的功率损失。在很多情况下，它们还要控制电池的充电过程。这些新型电源电路就是电源管理单元(pmu)，在电源控制方面发挥了重大作用。

    每一代新的移动便携式设备都会比前一代的产品提供更多的功能。这些年来，手机从单纯只用于通话的设备演变成具有拍照、浏览视频短片、看电视、听mp3和调频收音机、玩3d游戏以及与pc交换信息等功能。为实现这些功能，手机已不仅是连接到移动电话网络，而且还可能连接到无线局域网并与pc通信，或者使用蓝牙技术连接无线耳机。所有这些附加的功能都要靠电池组提供电能。

    对早先几代的手机来说，依靠硅芯片与电池技术的进步就可以增加通话时间和待机时间。更高效rf放大器和新型cmos逻辑芯片的能耗比前一代更低。射频信号处理与数字信号处理算法的发展进一步降低了功耗。与此同时，新的电池技术也能提供更高的能量，尤其是对极高存储密度先进锂离子电池的开发和应用。

    而今，情况发生了改变。与前几代cmos工艺不同的是，最新的深亚微米(<100nm)cmos工艺是集成更多功能的必要条件，但集成密度的提高并未相应带来功耗的下降。相反，更多功能造成更高的功耗，而cmos工艺技术的发展不再能够弥补这一增加的功耗。同时电池技术的发展也无法实现这种弥补。因此，如今的多媒体手机再次逼近运行时间极限。系统设计者必须寻找新的方法以降低系统的总体功耗。

    目前系统中常用的两种技术是电压域切换和电压调整。电压域切换适用于在任一时刻并不要用到设备中所有功能的情况。例如，当多媒体设备播放某种媒体时，通常与处理其它类型媒体的电路没有关系。因此，就可以关闭这部分未用电路的电源，将其功耗降为近乎零。尽管这种方法向克服深亚微米cmos工艺漏电流问题迈出了重要步伐，但它仅能节省待机功耗。当电路处于激活状态时，它并不能节省任何静态或动态功耗。

    现在对激活状态下功耗的解决办法是电压调整技术，它依赖于加在cmos逻辑电路上的电压与时钟的速度之间相关性。较快的时钟速度需要较高的电压，很明显，这些参数的提高都会增加动态功耗。

    在多数vlsi数字芯片中，某些部分的运行速度需要高于其它部分，而在传统器件中，通常整个芯片都工作在最高时钟频率下，并且整体芯片都要供电以维持这个时钟频率。这样就造成较高的功耗，实际上芯片中的某些部分原本可以运行在较低的速度上。

    通过使用电压调整方法时，芯片采用两种以上供电电压，较高速的逻辑被划分在一些由较高电压供电的岛内，而较低速逻辑则位于低供电电压的岛内。因而这些岛中的时钟速度就可以作相应的调整。

    因此，许多最新soc解决方案需要能提供多种电压的电源，这些电压是电压调整所需的，另外这些电源还可以与功能同步开、关这些供电电压，以支持电压域切换。对于电池供电的设备，它们还必须能够高效地将电池输出电压转换为芯片所需电压(dc/dc转换)，以尽量减少转换期间的功率损失。在很多情况下，它们还要控制电池的充电过程。

    这些新型电源电路通常叫做电源管理单元(pmu)，因为与前代方案相比，它们在电源控制方面发挥了更活跃得多的作用。

    pmu架构：集中式vs.分布式

    当设计者要决定系统如何划分时，必须在集中式与分布式电源分配方案中作出选择：前者是将单只pmu紧靠系统的主处理器用于实现所有的电源切换与电压调整功能；后者则是每个子系统都拥有自己的pmu。决策过程取决于两个主要因素：应用及响应速度，以及所需电源管理的间隔尺度(granularity)。

    在很多应用中例如高端多媒体手机，制造商用一种模块化方案来增加功能，即在一个基础设计上增加模块来实现某个特定功能，如蓝牙、wi-fi或手机电视模块。这种情况下，如果采用集中式pmu架构，则各种变种手机型号中未使用的pmu功能仍会继续保留，造成浪费。但对于固定架构的装置如mp3播放机或音乐播放盒，集中式pmu仍是最具成本效益的选择之一。

    然而，融合