La réponse de MSalters est correcte à 80%. L'estimation provient de la puissance moyenne nécessaire pour charger et décharger un condensateur à tension constante, à travers une résistance. En effet, un CPU, ainsi que chaque circuit intégré, est un grand ensemble de commutateurs, chacun entraînant un autre.
Fondamentalement, vous pouvez modéliser une étape comme un onduleur MOS (cela peut être plus compliqué, mais la puissance reste la même) en chargeant la capacité de la porte d'entrée de la suivante. Donc, tout se résume à une résistance chargeant un condensateur, et une autre le déchargeant (pas en même temps bien sûr :)).
Les formules que je vais montrer sont tirées de Digital Integrated Circuits - A design perspective from Rabaey, Chakandrasan, Nikolic.
Considérons un condensateur chargé par un MOS:
l'énergie prélevée sur l'approvisionnement sera
EVD D= ∫∞0jeVD D( t ) VD Drét = VD D∫∞0CLrévo u trétrét = CLVD D∫VD D0révo u t= CLVD D2
Alors que l'énergie stockée dans le condensateur à la fin sera
EC= ∫∞0jeVD D( t ) vo u trét = . . . = CLVD D22
Bien sûr, nous n'attendons pas un temps infini pour charger et décharger le condensateur, comme le souligne Steven. Mais il ne dépend même pas de la résistance, car son influence est sur la tension finale du condensateur. Mais cela mis à part, nous voulons une certaine tension dans la grille suivante avant d'envisager le transitoire. Disons donc que c'est 95% Vdd, et nous pouvons le prendre en compte.
Ainsi, indépendamment de la résistance de sortie du MOS, il faut la moitié de l'énergie que vous stockez dans le condensateur pour le charger à tension constante. L'énergie stockée dans le condensateur sera dissipée sur le pMOS dans la phase de décharge.
FS
P= EVD Dt= EVD D⋅ fS= CLVD D2FS
α < 1
Ainsi, la formule devient
PTO T= α NCLVD D2FS
Petite démonstration de la raison parce que R prend en compte: comme l'écrit Steven, l'énergie dans le condensateur sera:
EC= V2D D⋅ C2⎛⎝⎜1 - e- 2 Tc h a r geR C⎞⎠⎟
donc apparemment, R est un facteur de l'énergie stockée dans le condensateur, en raison du temps de charge fini. Mais si nous disons qu'une porte doit être chargée à 90% Vdd pour terminer une transition, alors nous avons un rapport fixe entre Tcharge et RC, qui est:
Tc h a r ge= - l o g( 0,1 ) R C2= k R C
on l'a choisi, on a encore une énergie indépendante de R.
Notez que la même chose est obtenue en intégrant de 0 à kRC au lieu d'infini, mais les calculs deviennent légèrement plus compliqués.