DVS与AVS的原理及应用（3）

如果使用常规的DC/DC变换器实现DVS，在电路上需要增加一些额外的元器件进行反馈，增加的元件包括MOSFET及一些电阻。反馈源可以取自处理器的输出状态引脚，它能表明处理器当前是否处于低功耗模式。因此，实际上大多数电源芯片都可以实现DVS，一片可调输出电压的电源芯片和一个外部输入的控制信号就足够了。
　　
AVS的工作原理
　　
CPU和DSP对数据处理速度的要求不断提高，对电源模块的供电要求也就相应地提高了，这主要体现在对电源的输出电流大小及其变化率和输出电压峰峰值的要求上。相对于使用精巧的电路、大容量低ESR电容等缺乏灵活性的纯硬件设计的缺点，AVS的引入不仅有利于电源模块的热设计，而且输出电压峰峰值小、恢复时间短，有效地改善了模块的动态响应，特别适用于低电压、大电流的场合。
　　
自适应电压调整AVS基于跟踪系统处理器的性能变化，由嵌入式自适应先进电源控制器（APC）做出自适应电压调整。APC通过PowerWise接口将系统处理器的性能（频率）、温度变化准确地传递给外部自适应电源管理芯片。然后，该电源管理单元根据性能需求自动调整供给系统处理器的电压，使处理器运行在能确保应用软件正确运行的最低电压和频率下。DVS和AVS的核心是先进电源控制器（APC）。图2为AVS的原理框图。
　图2AVS的闭环控制原理框图　　
在DVS模式中，APC根据来自时钟管理单元CMU的频率请求，从内部的DVS表中取出相应的电压值，并传送给PMIC。然后使用一个定时器来延迟CMU对于频率的确认，直到电压稳定为止。
　　
在AVS工作模式中，当CMU为一个新的工作状态请求一个新的频率，并为该状态设定一个新的HPM时钟时，AVS的频率就开始变化。随后APC环路控制器使用硬件性能监视器HPM数据来确定所需的调节频率。它反复调节电源电压，直到能满足新频率的要求（如图3所示）。这一过程听起来虽然比较复杂，但是具有补偿工艺和温度波动、时钟频率变化、电源变换器偏移等优点。与电压固定的系统相比，AVS模式实现的动态电压控制最多能降低70%的功耗。
　　
目前许多处理器芯片支持动态电压、频率控制，比如InteI公司的芯片支持SpeedStep，AMD公司芯片支持的NCQ技术，ARM支持的IEM（IntelligentEnergyManager）和AVS（AdaptiveVoltageScaling）等。不过，要让动态电压频率调节发挥作用，真正实现节能，只有芯片的支持还是不够的，还需要软件与硬件的综合设计。

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