數字事件發生器、比較器、開關模式能量轉換器和方法

2023-08-10 19:40:41 2

數字事件發生器、比較器、開關模式能量轉換器和方法
【專利摘要】本發明提供了一種數字事件發生器，包括：計數器，配置為基於時鐘信號提供至少一個計數值，以及比較器，配置為評估第一計數值的第一部分以檢測事件接近發生，響應於檢測到事件接近發生，評估第二計數值的第二部分，並且基於評估和數字事件時間信息來提供事件信號。一種開關模式能量轉換器使用所述數字事件發生器。
【專利說明】數字事件發生器、比較器、開關模式能量轉換器和方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及數字事件發生器、比較器、和開關模式能量轉換器。具體地，本公開涉及基於數字事件時間信息提供事件信號的方法。
【背景技術】
[0002]在許多應用中，期望基於數字事件時間信息提供事件信號。數字控制DCDC轉換器是具有數字控制迴路的開關模式電源。除了數字補償器(控制器)以外，數字脈寬調製器也是控制迴路是核心部件，並且用作數模轉換器或者更精確地用作數字時間轉換器，數字時間轉換器將數字佔空比信息翻譯成脈寬調整信號。這通常由響應於數字時鐘信號而遞增/遞減的計數器來實現。在DCDC轉換器的每個開關周期的開始處，可以利用開始值初始化計數器。在每個時鐘開關周期期間的每個時鐘周期中，將瞬態計數器值與補償器提供的數字控制信號(或數字控制值)相比較。當計數器值等於該控制值時，觸發事件。在數字脈寬調製器的特定示例中，將脈寬調整信號(PWM信號)設置為高或低。通常，存在將計數器值與其他控制信號相比較並創建其他事件的附加比較器。對反饋模數轉換器(ADC)的採樣是這種附加事件的示例:控制值指示期望的採樣點。當計數器(或計數器值)等於該控制信號(或控制值)時，發起採樣事件。
[0003]開關模式電源(D⑶C轉換器)的設計趨勢是增加開關頻率。已經發現這也通常帶來數字脈寬發生器(DPWM發生器)的時鐘頻率增加。這意味著計數器更加頻繁地遞增(或遞減)，並且更頻繁地進行每次比較。已經發現缺點是數字控制迴路的功耗增大，這導致DCDC轉換器效率降低。然而，轉換器效率是關鍵性能指標。對於移動產品，低負載電流下的效率尤其重要。不幸地，已經發現由於數字控制迴路而引起的效率降低在低負載電流下尤其可見。
[0004]相應地，在一些傳統數字控制D⑶C轉換器中，開關頻率相對較低。然而，這帶來以下缺點:對負載和行跳(line jump)的響應較慢，並且同樣對動態電壓縮放的響應較慢。同樣，這種使用相對低開關頻率的架構對於高速轉換器(例如，用於包絡跟蹤)不可行。此外，具有相對低開關頻率的DCDC轉換器典型地需要大量無源部件。
[0005]在一些其他傳統DCDC轉換器中，應用異步或模擬技術。例如，計數器以減小但恆定的頻率運行，並且通過延遲元件或多相時鐘來異步地實現高解析度。這種構思的缺點在於當使用這些異步技術時會喪失同步數字設計的許多優點，例如，抗擾度、魯棒性、設計自
動化等。
[0006]鑑於這種情況，期望實現一種以良好精度提供事件信號的能效構思。同樣，期望實現一種在相對高開關頻率下具有良好效率事件的數字控制能量轉換器。

【發明內容】

[0007]本公開的一個方面提供了一種數字事件發生器，包括:計數器，配置為基於時鐘信號提供至少一個計數值，以及比較器，配置為評估第一計數值的第一部分以檢測事件接近發生(near occurrence of an event),響應於檢測到事件接近發生,評估第二計數值的第二部分，並且基於評估和數字事件時間信息提供事件信號。
[0008]本公開的一個方面提供了一種開關模式能量轉換器，包括:功率級，包括一個或多個開關；數字控制電路，配置為提供數字事件時間信息，以控制或調節電輸出量；以及數字事件發生器，基於數字事件時間信息產生事件信號。數字事件發生器包括:計數器，配置為基於時鐘信號提供至少一個計數值；以及比較器，配置為評估第一計數值的第一部分，以檢測事件接近發生，響應於檢測到事件接近發生，評估第二計數值的第二部分，並且基於評估和數字事件時間信息提供事件信號。
[0009]本公開的一個方面提供了一種提供事件信號的比較器，其中，該比較器配置為評估第一計數值的低時間解析度部分，以檢測事件接近發生，響應於檢測到事件接近發生來評估第二計數值的高時間解析度部分，並且基於對計數值的高時間解析度部分的評估產生事件信號。
[0010]本公開的一個方面提供了一種提供事件信號的方法。該方法包括:基於時鐘信號提供多個計數值，評估第一計數值的第一部分，以檢測事件接近發生，響應於檢測到事件接近發生，評估第二計數值的第二部分，並且根據對第二計數值的第二部分的評估和數字事件時間信息產生事件信號。
[0011]本公開的一個方面提供了一種數字事件發生器，包括:計數器，配置為基於時鐘信號提供至少一個計數值；以及比較器，配置為評估至少一個計數值的至少一個部分，以檢測事件接近發生，響應於檢測到事件接近發生，評估至少一個計數值的至少一個部分，並且基於評估和數字事件時間信息提供事件信號。
[0012]本公開的一個方面提供了一種開關模式能量轉換器，包括:功率級，包括一個或多個開關；數字控制電路，配置為提供數字事件時間信息，以控制或調節電輸出量；以及數字事件發生器，基於數字事件時間信息產生事件信號。數字事件發生器包括:計數器，配置為基於時鐘信號提供至少一個計數值；以及比較器，配置為評估至少一個計數值的至少一個部分，以檢測事件接近發生，響應於檢測到事件接近發生，評估至少一個計數值的至少一個部分，並且基於評估和數字事件時間信息產生事件信號。
[0013]本公開的一個方面提供了一種數字事件發生器，基於數字事件時間信息提供事件信號。數字事件發生器包括配置為基於時鐘信號提供計數值的計數器。數字事件發生器還包括:比較器，配置為評估計數器提供的低時間解析度計數值(或者甚至多個低時間解析度計數值)，以檢測事件接近發生，並且響應於檢測到事件接近發生，評估計數器提供的高時間解析度計數值(或者甚至多個高時間解析度計數值)。比較器配置為基於對高時間解析度計數值(或者甚至計數值)的評估以及基於數字事件時間信息來提供事件信號。
[0014]根據本公開的一個方面，計數器可以是定時器或時間參考發生器。
[0015]本公開的另一方面提供了一種比較器，基於計數值(或者甚至多個計數值)以及數字事件時間信息提供事件信號。比較器配置為評估(至少)一個計數值的低時間解析度部分，以檢測事件接近發生，並且響應於檢測到事件接近發生，評估(至少)一個計數值的高時間解析度部分。此外，比較器配置為基於對計數值的高時間解析度部分的評估提供事件信號。
[0016]本公開的又一方面提供了一種開關模式能量轉換器，基於電輸入能量(例如，來自電壓源或電流源)提供電輸出量(例如，輸出電壓或輸出電流)。能量轉換器包括:功率級，包括一個或多個開關。能量轉換器還包括:數字控制電路，配置為提供數字事件時間信息，控制或調節電輸出量。同樣，能量轉換器包括:數字事件發生器，基於數字事件時間信息提供時間信號。數字事件發生器包括:計數器，配置為基於時鐘信號提供計數值；以及比較器。該比較器配置為評估計數器提供的低時間解析度計數值，以檢測事件接近發生，並且響應於檢測到事件接近發生，評估計數器提供的高時間解析度計數值。該比較器還配置為基於對高時間解析度計數值的評估和數字事件時間信息提供事件信號。
[0017]本公開的再一方面提供了一種基於數字事件時間信息提供事件信號的方法。該方法包括:基於時鐘信號提供計數值。該方法還包括:評估低時間解析度計數值，以檢測事件接近發生。該方法還包括:響應於檢測到事件接近發生，評估高時間解析度計數值。該方法還包括:基於對高時間解析度計數值的評估和數字事件時間信息提供事件信號。
[0018]本公開的另一方面提供了一種數字事件發生器，基於數字事件時間信息提供事件信號。該數字事件發生器包括:計數器，配置為基於時鐘信號提供計數值；以及比較器，配置為評估計數器提供低時間解析度計數值，以檢測事件接近發生，並且響應於檢測到事件接近發生來評估計數器提供的高時間解析度計數值，並且基於對高時間解析度計數值的評估和數字事件時間信息提供事件信號。數字事件發生器配置為響應於檢測到事件接近發生縮減計數器步長，並且響應於檢測到事件接近增加計數器計數速率。比較器配置為在檢測到事件接近發生之前執行低時間解析度比較，並且響應於檢測到事件接近發生來執行高時間解析度比較。數字事件發生器還配置為基於低時間解析度比較來檢測事件接近發生。比較器配置為在檢測到事件接近發生之前評估計數器的計數值的第一比特子集，並且響應於檢測到事件接近發生來評估計數器的計數值的第二比特子集，其中第一比特子集描述比第二比特子集更高的有效計數值部分。比較器配置為在高時間解析度比較中評估相對於低時間解析度比較確定的時間的相對時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]隨後參照附圖描述根據本發明的實施例，在附圖中:
[0020]圖1示出了根據本公開一個方面的數字事件發生器的示意框圖；
[0021]圖2示出了根據本公開另一方面的比較器的示意框圖；
[0022]圖3示出了根據本公開一個方面的能量轉換器的示意框圖；
[0023]圖4示出了根據本公開一個方面的事件發生器的示意框圖；
[0024]圖5示出了根據本公開一個方面的隨時間出現的計數值的圖示；
[0025]圖6示出了根據本公開一個方面的數字事件發生器的示意框圖；
[0026]圖7示出了根據本公開另一方面的數字事件發生器的示意框圖；
[0027]圖8示出了根據本公開一個方面的能量轉換器的示意框圖；
[0028]圖9示出了根據本公開一個方面的基於數字事件信息提供事件信號的示例方法的流程圖；
[0029]圖10示出了傳統事件發生器的示意框圖；以及
[0030]圖11示出了在傳統事件發生器中出現的計數值的時間演進的圖示。【具體實施方式】
[0031]圖1示出了根據本公開一個方面的數字事件發生器的示意框圖。根據圖1的數字事件發生器整體上由100指示。數字事件發生器100接收(或等同地，由其自身產生)時鐘信號110。同樣，數字事件發生器100典型地接收數字事件時間信息112，數字事件時間信息112例如可以採用二進位編碼值的形式。然而，自然可以示意表示數字事件時間信息112的不同類型的值編碼。另一方面，數字事件發生器100產生事件信號120，其中提供事件信號(或更精確地，事件信號的脈衝或轉變)的時間由數字事件時間信息112來確定。自然，可以存在數字事件時間信息112所參考的時間參考，例如，重置計數器130的時間。
[0032]計數器130典型地接收時鐘信號110，或者備選地接收時鐘信號110的選通或預縮放版本110』。計數器130基於時鐘信號110 (或其選通或預縮放版本110』)提供計數值132。應當注意，計數器130典型地提供計數值的快速序列，其中屬於「計數值」是指特定時刻計數器提供的值。然而，典型地數字事件發生器100評估不同時刻提供的計數值。然而，應當注意，典型地對計數器130提供的計數值132進行數字編碼，例如，二進位編碼。
[0033]數字事件發生器100還包括比較器140，比較器140配置為評估計數器130提供的低時間解析度計數值，以檢測事件接近發生。該功能例如可以由電路塊142獲得。然而，在一些實施例中不需要具有專用電路塊，應當注意術語「低時間解析度計數值」包括「全」計數值132的低時間解析度部分，例如，計數值的子集或高有效位、或者計數值的捨入版本。此夕卜，比較器140配置為響應於檢測到事件接近發生來評估計數器130提供的高時間解析度計數值。該功能例如可以由電路塊144來獲得。然而，在一些實施例中不需要具有專用電路塊。應當注意,術語「高時間解析度計數值」還包括「全」計數值132的高時間解析度部分，例如，(全)計數值的較低有效位的子集。此外，比較器140配置為基於對高時間解析度計數值的評估和數字事件時間信息112提供事件信號120。該功能例如可以由電路塊146獲得。然而，在一些實施例中不需要具有專用電路塊。
[0034]總之，數字事件發生器100包括:計數器130，配置為基於時鐘信號110提供計數值132，並且數字事件發生器100還包括:比較器140，配置為評估計數器提供的低時間解析度計數值(在多個計數值之中)，以檢測事件接近發生，並且響應於檢測到事件接近發生來評估計數器132提供的高時間解析度計數值(在多個計數值之中)，並且基於對高時間解析度計數值的評估和數字事件時間信息112提供事件信號120。
[0035]關於數字事件發生器100的功能，應當注意，比較器140的操作尤其高效，這是因為在較近未來時間中不期望事件發生的時間(即，時間上足夠遠離事件)處僅評估一個或(典型地)更多個低時間解析度計數值。相應地，由於以下事實功耗保持較低:(當與對高時間解析度計數值的評估相比)可以以相對低的速率執行對低時間解析度計數值的評估(以及提供)。同樣，典型地，(例如，與從數字事件時間信息112導出的值相比)不需要評估計數器130提供的全計數值132。然而，通常為了檢測事件接近發生，評估計數器130提供的計數值132的低時間解析度部分就足夠，這有助於節能。
[0036]一旦檢測到事件接近發生，即，一旦已經發現在計數器130提供的計數值132的比較小間隔內預期到事件，就評估一個或更多個高時間解析度計數值，以便檢測實際事件。換言之，響應於檢測到事件接近發生，評估計數值132所使用的時間解析度(以及可能但不必要地，提供或產生計數值132所使用的時間解析度)增大。這裡不同的構思是可能的。例如，可以增大計數值132本身的時間解析度(例如，通過以增加的時間解析度操作計數器130，如下所述)。備選地或與上述構思相結合，當與要檢測事件接近發生的操作模式相比較時，能夠評估計數值132的不同部分(例如，較低有效部分)。在這種情況下，(當與要檢測事件接近發生的操作模式相比時)在要檢測事件的實際時間的操作模式中，可以通過提高計數器130提供的計數值132的精度(時間解析度)和/或通過評估計數值132的較低有效位來提高評估精度。
[0037]因此，多種不同的構思可以用於在評估低時間解析度計數值來檢測事件接近發生與評估高時間解析度計數值之間切換，來檢測實際的事件發生。典型地，對實際的事件發生的檢測觸發了事件信號120的脈衝或者事件信號120的邊緣的提供。
[0038]假定只要發現(例如，通過比較器140)實際事件仍足夠遠則足以評估計數器130提供的低時間解析度計數值132，並且在確定(例如，通過比較器140)在非常近的未來預期到發生事件的情況下足以切換到對計數器130提供的一個或更多個高時間解析度計數值132的評估。例如，(例如，作為對低時間解析度計數值的評估的結果)當發現在對低時間解析度計數值的下一評估之前可能(或者確實)會發生事件時，執行從對低時間解析度計數值的評估到對高時間解析度計數值的評估的切換。因此，當在實際的事件發生之前但不是計數器130的全計數循環期間，僅簡略地執行對高時間解析度計數值的評估(通常比對低時間解析度計數值更耗能)時，可以節省更多能量。相應地，當與具有相對較大時間解析度的傳統數字事件發生器相比，使用數字事件發生器100可以節省大量能量。
[0039]在一些情況下，如果事件時間很快到來則僅可以產生高解析度計數值。相應地，能夠更多的降低功耗。換言之，由於當數字事件發生器在其低時間解析度模式中時產生較少的計數值，因此也可以節省功率。
[0040]在下文中，描述數字事件發生器100的一些可選方面。
[0041]在示例實現方式中，數字事件發生器100配置為響應於檢測到事件接近發生來縮減計數器130的計數器步長，並且響應於檢測到事件接近發生來增大計數器130的計數器時鐘速率。例如，如果確定在特定時間量內不會發生事件(或者，如果沒有檢測到事件接近發生)，則計數器130可以配置為以第一相對較大的步長遞增計數或遞減計數。例如，例如如果通過比較器140確定在由第一步長的一步(或者由預定數目的步)描述的時間段內不會發生事件，則可以控制計數器130以第一步長遞增計數或遞減計數。相反，如果例如通過比較器140確定由第一步長的一步或多步描述的預定時間段內將要發生事件，則可以控制計數器(例如，通過比較器140或比較器與計數器之間耦合的控制電路)來以第二步長計數，第二步長小於第一步長。這可以通過改變計數器步長來實現。然而，也可以基於是否確定事件將要在預定時間段內發生(應當認為檢測到事件接近發生)來改變輸入到計數器130 (以對計數器進行時鐘控制)的切換的或預縮放的時鐘信號100』的時鐘速率。例如，可以將切換或預縮放的時鐘信號100』的時鐘速率增大相同因子，響應於檢測到事件接近發生將計數器130的步長縮減該相同因子。因此，計數器提供的計數值130可以響應於檢測到事件接近發生，與檢測到事件接近發生之前相比，在每單位時間內更頻繁地改變。然而，可以實現，在檢測到事件接近發生之前和檢測到事件接近發生之後每單位時間內計數器130提供的計數值132的改變可以相等。換言之，在檢測事件接近發生之前和之後(即，響應於)，計數器130的計數器步長與預縮放或選通時鐘信號110』的時鐘速率的乘積可以相等。相應地，對計數值的評估可以保持簡單，而同時在檢測到事件接近發生之前提供計數值所需的功率可以保持較小。
[0042]根據本公開的一個可選方面，比較器140可以配置為在檢測到事件接近發生之前執行低時間解析度比較，並且響應於檢測到事件接近發生執行高時間解析度比較。例如,低時間解析度比較可以包括對計數器的一個或更多個計數值的第一比特子集的評估。同樣，例如，高時間解析度比較可以包括對計數器的一個或更多個計數值的第二比特子集的評估。因此，第一比特子集可以描述比第二比特子集更高有效計數值部分。相應地，在兩種操作模式(低時間解析度操作模式和高時間解析度操作模式)中比較的功耗可以保持較低。
[0043]換言之，比較器可以配置為在檢測事件接近發生之前(即，當檢查事件接近發生時)，將較高有效位子集(例如，包括所考慮的計數值的最高有效位，但不包括一個或更多個最低有效位)與數字事件時間信息112的部分(例如，數字事件時間信息112中包括數字事件事件信息的最高有效位但不包括數字事件時間信息的一個或更多個最低有效位的部分)相比較。同樣，響應於檢測到事件接近發生，比較器可以執行對高時間解析度計數值的評估，而不是對低時間解析度計數值的評估，其中，評估可以包括基於計數值132的比特子集的比較，該比特子集包括計數值132的最低有效位，但不必包括一個或更多個最高有效位。然而，應當注意，原則上，全計數值可以用於比較，其中，典型地使用子集是有利的。可以將當前考慮的計數值132的比特子集與數字事件時間信息112的比特子集相比較，數字事件時間信息112的比特子集例如包括所述數字事件時間細線的最低有效位但不必包括數字事件時間信息112的一個或更多個最高有效位。比較器140在檢測到事件接近發生之前所評估的當前考慮計數值132的比特子集可以與比較器響應於檢測到事件接近發生所評估的當前考慮的計數值132的比特子集交疊或不交疊。然而，在可能的實現方式中，計數值132的兩個比特子集不交疊，這是因為這樣可以實現非常高的效率。
[0044]根據本公開的可選方面，數字事件發生器100可以配置為基於比較器140執行的低時間解析度比較來檢測事件接近發生。因此，可以用比較少的工作量來檢測事件接近發生，因為低時間解析度比較(例如，計數值132的低時間解析度部分與數字事件時間信息112的低時間解析度部分之間)不需要較高的功率量。使用低時間解析度比較帶來以下優點:每單位時間的比較次數可以保持相對較少，並且比較中評估的計數值132的比特個數也可以保持相對較少。
[0045]根據本公開的可選方面，比較器可以配置為在檢測到事件接近發生之前評估計數器130的當前考慮的計數值(或計數值)132的第一比特子集，並且響應於檢測到事件接近發生來評估計數器的當前考慮的計數值(或計數值)132的第二比特子集。在一個實施例中，第一比特子集描述了比第二比特子集更高的計數值(或多個計數值)有效部分。
[0046]根據本公開的可選方面，比較器140可以配置為在高時間解析度比較中評估相對時間，該相對時間相對於低時間解析度比較確定的時間。換言之，對低時間解析度計數值(或多個計數值)132的評估用作第二步中相對時間評估的基礎，可以在檢測事件接近發生之前執行對低時間解析度計數值(多個計數值)132的評估，以便檢測事件接近發生。可以發現，通過數字事件時間信息的一個或更多個最低有效位的子集來描述檢測事件接近發生與實際的時間發生之間的相對時間差。相應地，檢測到事件接近發生可以指示已經到達由數字事件時間信息的最高有效位的子集描述的時間值(由計數值132描述)。相應地，檢測到事件接近發生的事實指示了檢測事件接近發生與事件實際發生之間的時間間隔由相對時間值(例如，由數字事件時間信息的一個或更多個最低有效位的子集)描述。
[0047]因此，在檢測到實際事件發生之後，足以評估相對時間信息(例如，計數值132和事件時間信息的一個或更多個最低有效位的子集)檢測實際的事件發生。這提高了處理效率。
[0048]根據本公開的可選方面，數字事件發生器可以配置為在提供基於對高時間解析度計數值的評估的事件信號(或者更精確地，事件信號的脈衝或事件信號的邊緣)之後切換回到評估一個或更多個低時間解析度計數值。通過切換回到對低時間解析度計數值的評估，可以在繼續計數操作時降低功耗。在提供事件信號(或者更精確地，事件信號的脈衝或邊緣)之後繼續計數操作中，可以完成計數循環，並且準備提供一個或更多個附加事件信號。
[0049]根據本公開的可選方面，數字事件發生器100可以配置為在計數器130的至少預定數目的計數器步進內保持在評估高時間解析度計數值的模式中。這樣的功能允許響應於到評估高時間解析度計數值的模式的單次切換來提供針對多個事件的事件信號。本構思基於以下發現:在許多情況下，多個事件在時間上幾乎一起發生。相應地，避免在評估低時間解析度計數值的模式與評估高時間解析度計數值的模式之間不必要地頻繁切換。
[0050]根據本公開的可選方面，數字事件發生器可以配置為在切換到評估高時間解析度計數值的模式之後在預定數目的計數器步進內切換回評估低時間解析度計數值。因此，簡化了定時。同樣，可以實現:執行評估高時間解析度計數值的時間段的長度等於對低時間解析度計數值的兩個後續評估之間的時間，或者該時間的倍數。相應地，可以獲得均勻的定時網格，其中，對高時間解析度計數值的一系列評估可以代替對一個或更多個低時間解析度計數值的一次或更多次評估。
[0051]根據本公開的可選方面，比較器140可以配置為響應於從評估低時間解析度計數值的模式到評估高時間解析度計數值的模式的單次切換，將多個事件高時間解析度計數值與關聯於多個事件的數字事件時間信息的多個高時間解析度部分相比較，以提供針對多個事件的事件信號。因此，在一些方面中，能夠高效地提供針對在時間上幾乎同時的多個事件的事件號。
[0052]根據本公開的可選方面，計數器130可以是同步計數器，其中，利用公共時鐘信號時鐘控制多個計數器級。同樣，數字事件發生器100可以包括時鐘分頻器或時鐘門116，來從公共時鐘信號(例如，從時鐘信號110』)中導出計數器130的公共時鐘信號(例如，選通或預縮放的時鐘信號110』)。這樣的實現方式提供了快速且無紋波的計數(由於計數器的同步屬性)。同樣，通過使用可切換的時鐘門或預縮放器116，可以降低功耗，這是因為在低時間解析度操作模式中每單位時間內計數器130的計數操作次數可以保持較少。
[0053]根據本公開的一個方面，數字事件發生器100可以配置為在檢測到事件接近發生之前控制時鐘分頻器(也指示為時鐘預縮放器)或時鐘門提供第一較低時鐘速率的時鐘信號，作為計數器130的公共時鐘信號110』，並且響應於檢測到事件接近發生來提供第二較高時鐘速率的時鐘信號作為計數器130的公共時鐘信號110』。因此，如果預期非常接近的未來沒有事件，則可以降低計數器130的計數速率(在每單位時間的計數操作方面)。這有助於節能。[0054]根據本公開的可選方面，數字事件發生器配置為，使得在檢測到事件接近發生之前在低時間解析度計數值與數字事件時間信息112的第一部分之間單位時間內執行的比較次數小於檢測到事件接近發生之後在高時間解析度計數值與數字事件時間信息112的第二部分之間每單位時間內執行的比較次數。相應地，計數器對於檢測到事件接近發生(當與實際事件的識別相比較)的單位時間內執行較少的計數操作的事實在比較器140處也可以用於節能。
[0055]根據本公開的可選方面，數字事件發生器還可以包括:數字時間轉換器(圖1中未示出)，配置為接收比較器140提供的事件信號作為輸入信號，並且產生精細調節的事件信號作為輸出信號。比較器140可以配置為基於數字事件時間信息112的低時間解析度部分，檢測事件接近發生，並且基於數字事件時間信息112的中間解析度部分產生事件信號。數字時間轉換器可以配置為基於數字事件時間信息的高時間解析度部分提供精細調節的事件信號。相應地，不同時間解析度單位可以協調提供具有更高時間精度的事件信號(或者，更精確地，事件信號的脈衝或邊緣)，而同時保持儘可能低的功耗。
[0056]根據本公開的一個方面，數字時間轉換器可以包括抽頭延遲線，其中抽頭延遲線配置為接收比較器140提供的事件信號，並且數字時間轉換器配置為，使得選擇抽頭延遲線的抽頭以基於數字事件時間信息的高時間解析度部分提供精細調節的事件信號。相應地，可以獲得特別高的時間解析度。
[0057]根據可選方面，計數器可以配置為循環地從開始值重新開始。相應地，例如，能夠實現具有恆定循環持續時間的高精度脈寬調製。
[0058]總之，以上已經描述了數字事件發生器100。然而，應當注意在一些實施例中不需要實現上述方面。同樣，可選地上述改進可以引入到以下描述的數字事件發生器中。
[0059]圖2示出了根據本公開實施例的比較器200的示意框圖。
[0060]應當注意比較器200實質上與參照圖1詳細描述的比較器140相同。相應地，具體參照以上討論。然而，應當注意，即使比較器200與傳統計數器一起使用，也可以實現本文描述的至少一些優點。
[0061]與傳統比較器相比，該比較器在評估低時間解析度計數值以檢測事件接近發生與響應於檢測到事件接近發生來評估高時間解析度計數值來確定實際的事件發生之間的切換時實現了顯著降低的功耗。因此，根據圖2的比較器200本身是有用的部件。
[0062]圖3示出了根據本公開一個方面的示例開關模式能量轉換器300的示意框圖。開關模式能量轉換器300配置為接收電輸入能量310(例如，從電壓源或電流源)，並且基於電輸入能量310提供電輸出量312。例如，電輸出量可以是電壓或電流。
[0063]能量轉換器300包括:功率級320，在一個實施例中包括一個或更多個開關。功率級320典型地配置為執行實際能量轉換，其中，一個或更多個開關可以與一個或更多個無源部件(例如，電感器、電容器、二極體等)相互作用。
[0064]能量轉換器300還包括:數字控制電路330，配置為產生數字事件時間信息332，並且控制或調節電輸出量312。數字事件時間信息332例如可以描述功率級320的開關的期望接通時間、功率級320的開關的期望斷開時間、或用於採樣電輸出量312或中間量的模數轉換器的米樣時間。一般而言，數字事件時間信息332可以描述在能量轉換器300內使用的控制時間。[0065]能量轉換器300還包括:數字事件發生器340，接收數字事件時間信息332，並且產生事件信號342。事件信號342例如可以是用於驅動功率級320的一個或更多個開關的驅動信號。備選地，或附加地，數字事件發生器340提供的事件信號344可以控制數字控制電路的定時，或者用於採樣電量的模數轉換器的定時，以控制或調節電輸出量312等。數字事件發生器340可以與上述數字事件發生器100相同，例如可以包括如上所述的比較器200。
[0066]能量轉換器300基於以下發現，使用數字控制電路330對能量轉換器的數字控制帶來實現優點。數字控制電路330通常可以以比模擬控制電路更低的成本和/或更低的功耗來實現。同樣，控制算法(或調節算法)典型地適合於這種數字控制電路中低工作量的要求。
[0067]此外，通過使用根據本公開的數字事件發生器340能夠顯著地提高能量轉換器的功率效率(當與傳統數字控制能量轉換器相比較時)。已經發現數字事件發生器340實現了以高定時精度提供一個或更多個事件信號，而不會陷入高功耗。這帶來低負載條件下的特定優點，因為數字事件發生器340的功耗構成該負載條件下總功耗的重要部分。
[0068]總之，在能量轉換器300中使用數字事件發生器340帶來實質上的效率提高。
[0069]圖4示出了根據本公開一個方面的事件發生器的框圖以及事件發生器的時鐘的信號表不。
[0070]事件發生器400接收輸入時鐘信號410，輸入時鐘信號410例如但不必要地包括固定頻率。此外，事件發生器400典型地接收事件時間信息412，事件時間信息412可以採用二進位編碼值的形式。同樣，事件發生器400提供事件信號420，其中，例如事件信號420的脈衝或邊緣描述了事件。
[0071]事件發生器400包括時鐘選通單元440,時鐘選通單元440配置為輸入時鐘信號410，並且基於輸入時鐘信號410產生選通時鐘信號442。時鐘選通單元440例如可以接收時鐘選通控制信號444。例如，時鐘選通單元440可以配置為以開關方式傳遞輸入時鐘信號410的所有時鐘脈衝，使得選通時鐘信號442包括與輸入時鐘信號410相同的頻率(高時間解析度操作模式)；或者抑制(選通掉(gate out))輸入時鐘信號410的一個或更多個脈衝，使得選通時鐘信號442的頻率小於輸入時鐘信號410的頻率(低時間解析度操作模式)。例如，時鐘選通單元440可以配置為基於時鐘選通控制信號444的狀態傳遞輸入時鐘信號410的每個脈衝，或者僅傳遞輸入時鐘信號410的i個脈衝中的一個(例如，每第i個脈衝)。因此，可以基於時鐘選通控制信號在比較高的值和比較低的值之間切換選通時鐘信號442的頻率。
[0072]事件發生器400還包括:計數器450，接收選通時鐘信號442作為計數時鐘。計數器450例如可以是同步計數器。計數器450典型地提供一系列計數值452，其中計數器450提供的計數值452可以響應於選通時鐘信號442的邊緣而改變。計數器450還接收計數器步長控制信號454。計數器450可以配置為，使得基於計數器步長控制信號454選擇計數器步長。因此，計數器例如可以在高時間解析度操作模式下以步長I遞增計數或遞減計數，並且可以在低時間解析度操作模式下以步長i遞增計數或遞減計數。操作模式可以由計數器步長控制信號454來指示。
[0073]事件發生器400還包括比較器460。比較器460從計數器450接收計數值452的序列，並且還提供時鐘選通控制信號442和計數器步長控制信號454。此外，比較器從事件分路器470接收粗糙事件時間信息462和精細事件時間信息464。比較器460還提供事件信號420。
[0074]此外，事件發生器400包括事件分路器470，事件分路器470基於輸入事件時間信息412提供粗糙事件時間信息462和精細事件時間信息464。
[0075]比較器460配置為評估低時間解析度計數值(例如，計數器452提供的一個或更多個計數值的低時間解析度部分)，以檢測事件接近發生，並且響應於檢測到事件接近發生來評估高時間解析度計數值(例如，計數器450提供的一個或更多個計數值452的高時間解析度部分)，並且基於對高時間解析度計數值的評估提供事件信號。比較器460還配置為當提供事件信號420時利用粗糙事件時間信息462和精細事件時間信息464。
[0076]當比較器460例如基於一個或更多個計數值452的低時間解析度部分與事件分路器470提供的粗糙事件時間信息462之間的比較檢測到在接近的未來(事件時間信息412描述的時間)會發生事件時，比較器向計數器450發信號通知使用較小步長(計數器450的高時間解析度操作模式)。在這種情況下，比較器還向時鐘選通單元發信號通知提供高頻率的選通時鐘信號442,即，傳遞輸入時鐘信號410的每個脈衝(時鐘選通單兀440的高時間解析度操作模式)。因此，比較器460響應於檢測到對事件接近發生，高效地將時鐘選通單元440和計數器450切換至高時間解析度操作模式。在檢測到事件接近發生之前，時鐘選通單元440和計數器450典型地在低時間解析度操作模式下操作，這意味著時鐘選通單元440提供較低頻率的選通時鐘信號442 (例如，通過選通掉輸入時鐘信號410的多數脈衝)，並且還意味著計數器450以較大步長計數。因此，可以看出，低時間解析度操作模式中計數器450提供的計數值452僅構成低時間解析度計數值，這是由於計數器450的步長大於1，並且時鐘控制計數器450的選通時鐘信號442具有比較低的頻率。因此，比較器460可以忽略對計數器450提供的計數值452的一個或更多個最低有效位的評估，這是因為一個或更多個最低有效位在時鐘選通單元440和計數器450的低時間解析度操作模式中是無意義的(或至少關聯性低)。然而，當比較器460基於低時間解析度計數值452與粗糙事件時間信息462之間的比較檢測到事件接近發生時，時鐘選通單元440和計數器均切換到高時間解析度操作模式。相應地，在高時間解析度操作模式下計數器450提供的計數值452具有較高時間精度，並且單位時間內改變更頻繁(當與低時間解析度操作模式相比較時)。相應地，比較器460典型地考慮高時間解析度操作模式下計數器450提供的計數值452的最低有效位。比較器460典型地將高時間解析度計數值與精細事件時間信息464相比較，並且響應於高時間解析度計數值等於精細事件時間信息464來提供事件信號420的脈衝或邊緣。然而，應當注意，在高時間解析度操作模式下不必評估計數器提供的全計數值452。相反，評估包括一個或更多個最低有效位的部分就足夠，這是因為最低有效部分實際上執行相對高時間解析度信息(而更高有效部分承載當檢測到事件接近發生時已經評估的低時間解析度信息)。換言之，檢測到事件接近發生時已經評估的那些更高有效位不需要在執行高時間解析度比較時被重新評估。
[0077]因此，比較器460將包括一個或更多個最低有效位在內的計數值452部分與粗糙事件時間信息462相比較就足夠，以確定實際的事件發生，並從而提供事件信號的脈衝或邊緣。然而，比較器460備選地可以在檢測事件接近發生之後，將全計數值452與「全」事件實際信息412相比較。[0078]還應當注意，粗糙事件時間信息462和精細事件時間信息464可以是事件時間信息412的數字表示(例如，二進位編碼表示)的非交疊部分。備選地，然而，粗糙事件時間信息462和精細事件時間信息464可以是事件時間信息412的數字表示的交疊部分。相應地，在低時間解析度操作模式下將粗糙事件時間信息462與計數器450提供的計數值452相比較(即，在檢測到事件接近發生之前)，並且響應於(即，之後)檢測到事件接近發生將精細事件時間信息464與計數器提供的計數值452的對應部分相比較。因此，粗糙事件時間信息462可以用於確定事件接近發生，並且精細事件時間信息464可以用於確定實際(精確)事件時間。
[0079]為了進一步便於理解,參照輸入時鐘信號410和選通時鐘信號442的圖形表不480說明計數器時鐘信號的定時。第一信號表示482描述輸入時鐘信號。第二信號表示484描述選通時鐘信號442。如所見，時鐘選通單元440和計數器450在直到時間tl的時間段內在低時間解析度操作模式下操作。在直到時間tl的時間段內，計數器時鐘(選通時鐘信號)442的頻率僅是輸入時鐘信號410的頻率的四分之一(也簡要地指示為「時鐘」)。換言之，時鐘選通單兀440僅傳遞輸入時鐘信號410的四個時鐘脈衝中的一個,而通過時鐘選通單元440選通掉(阻擋)輸入時鐘信號410的四個時鐘脈衝中的三個。因此，計數器450利用輸入時鐘信號的僅四分之一頻率的計數速率來計數(每單位時間的計數操作次數)。然而，在時間段490的一些時間處，檢測到事件接近發生。這種對事件接近發生的檢測基於以下發現:時鐘脈衝492到達的計數值(或該計數值的最高有效部分)與粗糙事件時間信息462描述的事件時間一致。相應地，檢測到事件接近發生的比較器460將時鐘選通單元和計數器二者切換到高時間解析度操作模式。例如，在時間tl處或者在時間tl之前不久將時鐘選通單元切換到通過輸入時鐘信號410的所有時鐘脈衝的模式。這種切換可以由時鐘選通控制信號444來實現。類似地，可以使用計數器步長控制信號454在時間tl處或者在時間tl之前不久(但是典型地小於時間tl之前的一個時鐘周期)將計數器450設置到小計數步長，例如，計數步長I。相應地，在時間tl與t2之間時鐘選通單元440和計數器450均可以在高時間解析度操作模式下操作。計數器450可以在選通時鐘信號442定義的(比較)高時鐘速率遞增計數或遞減計數，但是按照小步長(例如，I)。相應地，在時間tl和t2之間提供的計數值452包括特別高的時間解析度，並且可以通過比較器460來評估，以確定事件的實際時間。例如，實際時間可以位於時間tl與t2之間的某處。在時間t2處，比較器460可以將時鐘選通單元440和計數器450切換回低時間解析度操作模式。相應地，選通時鐘信號442的頻率再次減小。
[0080]為了進一步便於理解，參照圖5描述計數值以及其他相關信號的的時間演進。
[0081]圖5示出了計數器450的計數值、時鐘選通控制信號444的狀態、計數器步長控制信號454的狀態以及事件信號420的圖形表不。橫坐標510描述時間。縱坐標512描述計數器450提供的計數值452。縱坐標514描述時鐘選通控制信號444和計數器步長控制信號454的狀態，縱坐標514描述事件信號420的狀態。換言之，圖5示出了根據本發明的數字事件發生器(DPWM計數器)的操作。僅在事件附近(即，在事件發生附近)使用高速率和高精度，如以下更詳細描述。
[0082]如所見，在時間t0處將計數器設置為初始值。隨後，計數器在時間t0與tl之間遞減計數。例如，在時間to與tl之間計數器以步長4 (或者，更一般地，步長i)遞減計數。例如，計數器450可以每輸入時鐘信號410的i個脈衝遞減計數一次。
[0083]然而，在時間tl處，或者在時間tl之前不久，或時間tl之後不久，可以檢測事件接近發生。例如，緊鄰時間tl之前存在的計數值與粗糙事件時間信息462之間的比較可以指示事件接近發生。然而，備選地，時間tl處到達的計數值與粗糙事件時間信息462之間的比較可以指示事件接近發生。相應地，在時間tl處激活時鐘選通控制信號444和計數器步長控制信號454，例如這指示了應當去激活輸入時鐘信號410中選通掉的時鐘脈衝(使得，例如將輸入時鐘信號410的所有時鐘信號傳遞至選通時鐘信號442)，並且應當縮減計數器450的步長(例如，縮短到最小步長I)。相應地，在時間tl與t2之間，時鐘選通單元440和計數器450均在高時間解析度操作模式下。如所見，計數器以增加的計數頻率(例如，每輸入時鐘信號410的脈衝一次)並且以縮減的步長(例如，縮減到步長I)遞減計數。因此，時間tl與t2之間計數器450提供的計數值具有較高時間解析度並且更精確。 [0084]在時間t2處，再次去激活時鐘選通控制信號444和計數器步長控制信號454，從而將時鐘選通單元440和計數器450 二者切換回到低時間解析度操作模式。例如，在時間t2處對時鐘選通控制信號444和計數器步長控制信號454的去激活可以由以下檢測來實現:檢測到由於切換到高時間解析度操作模式，已經發生了輸入時鐘信號410的預定數目個脈衝。然而，其他機制也可以用於去激活時鐘選通控制信號444和計數器步長控制信號454。
[0085]如所見，當與時間t0和tl之間的計數器步長Λ Nc^se相比，例如，在時間tl與t2之間計數器步長縮減到ANfine= I。因此，計數器值在時間tl和t2之間以比在時間t0和tl之間更小的步長減小。然而，當與時間t0和tl之間的計數速率相比，時間tl和t2之間計數速率(每單位時間計數操作次數)增加。相應地，當與時間to和tl之間的提供計數值相比，在時間tl和t2之間提供具有較高時間解析度的計數值。將時間tl和t2之間提供的計數值或者至少該計數值的高時間解析度部分與事件時間信息(或者至少該事件時間信息的高時間解析度部分)相比較。
[0086]如圖5所見，比較器在時間te處檢測到計數器的(高時間解析度)計數值到達事件時間信息(或其高時間解析度部分)定義的值。相應地，激活事件信號。在時間tf處，計數器的計數值再次改變(減小)，使得計數器的計數值不再等於事件時間信息(或其高時間解析度部分)定義的計數值。因此，比較器再次去激活事件信號，使得在時間te和tf之間提供事件信號的短脈衝。
[0087]如上所述，在時間t2處，計數器和比較器切換回到低時間解析度操作模式。例如，切換回可以基於以下事實:比較器發現自時間tl( 即，自向低時間解析度操作模式的切換)起已經過去預定時間。例如，比較器發現，計數值的低時間解析度部分與事件時間信息描述的時間的低時間解析度部分不同。換言之，如果比較器發現計數值的低時間解析度部分與事件時間信息的低時間解析度部分(或者多於一個數字事件時間信息項)不同，則計數器可以發起切換回到低時間解析度操作模式。換句話，可以在比較器發現沒有預期到事件接近發生時執行切換回到低時間解析度操作模式。
[0088]在時間t2之後，計數器以低計數速率(即，以每單位時間較少次數的計數操作)遞減計數，例如，以在時間to和tl期間使用的相同計數速率。同樣，在時間t2處當切換回到低時間解析度操作模式時計數步長再次增加。例如，在時間t2處計數步長可以切換回到在時間t0和tl之間使用的相同計數步長。通過去激活時鐘選通控制信號444和計數器步長控制信號454來發信號通知切換回到低時間解析度操作模式。相應地，例如，計數器從時間t2計數(例如，遞減計數)，直到在時間t3處達到預定的最小計數值為止。最小計數值可以是預定值，並且可以任意定義。然而，備選地，最小計數值可以由欠運行計數器(或過運行計數器)來定義。在檢測到達到最小計數值時，可以將計數器重置到開始值，使得實現循環計數處理。備選地，計數器可以通過欠運行計數器(或過運行計數器)從開始值計數。然而，可以通過控制電路改變最小計數值，從而改變計數循環的持續時間。
[0089]在備選實現方式中，計數器可以以第三計數速率計數(例如，遞減計數)，第三計數速率與時間to和tl之間以及時間tl和t2之間的計數速率不同。換言之，可以在時間t0和tl之間使用第一計數速率(頻率_1)和第一計數步長(遞減_1)，在時間tl和t2之間使用第二計數速率(頻率_2)和第二計數步長(遞減_2)，可以在時間t2和t3之間使用第三計數速率(頻率_3)和第三計數步長(遞減_3)。因此，可以使用三個甚至更多的不同計數速率，這可以例如在需要不同時間解析度來計數周期內提供第一事件信號和一個或更多個後續事件信號的情況下帶來優點。
[0090]應當注意，能夠在計數器的周期(即，時間t0和t3之間)期間，多次切換到高時間解析度操作模式。相應地，可以在計數周期期間為多個事件提供事件信號(事件信號的脈衝或邊緣)。同樣，可以響應於從低時間解析度操作模式到高時間解析度操作模式的單次切換提供多個事件信號(事件信號的脈衝或邊緣)。
[0091]圖6示出了根據本發明實施例的事件發生器的示意框圖。事件發生器600配置為接收輸入時鐘信號610，輸入時鐘信號610也指示為「快速時鐘」。同樣事件發生器接收事件時間信息612，事件時間信息612典型地包括較高有效位部分和較低有效位部分。事件時間信息612可以以數字形式(例如，二進位形式或二進位編碼十進位形式)來編碼。此外，事件發生器600提供例如可以描述事件的事件信號620，事件信號620的脈衝或邊緣。換言之，通過發生事件信號620的脈衝或邊緣的時間來描述事件的時間。
[0092]事件發生器600包括:時鐘選通單元640，接收輸入時鐘信號610 (快速時鐘)和使能信號644。時鐘選通單元640提供選通時鐘信號642，其中如果時鐘選通使能信號644是有效的，則由時鐘選通單元640執行時鐘選通。
[0093]事件發生器600還包括計數器650，計數器650配置為接收選通時鐘信號642和粗糙/精細選擇信號654，粗糙/精細選擇信號654也可以視為計數器步長控制信號。計數器650提供一系列計數值652。計數器650例如可以包括:時鐘控制的多比特寄存器652，從開關(或復用器)650c接收輸入值650b,並且響應於選通時鐘信號642 (例如，響應於所述選通時鐘信號642的邊緣)接管或存儲在其輸入處提供的輸入值650b。相應地，多比特寄存器650a可以包括利用相同時鐘信號(B卩，選通時鐘信號642)作為時鐘的多個I比特鎖存器或觸發器。多比特寄存器650a提供輸出值650d，輸出值650c是輸入值650b的鎖存版本。輸出值650d可以是表示計數值652的多比特值。可以將輸出值650d反饋到加法器或減法器650e，加法器或減法器650e將步長值650f與多比特寄存器650a的輸出值650d相加，或者從輸出值650d中減去步長值650f，從而提供更新值650g。可以從開關或復用器650h向加法器或加法器650e提供步長值650f，開關或復用器650h可以基於粗糙/精細選擇信號654的狀態選擇性地提供也被指示為「粗糙」值的比較大的步長值(遞增值或遞減值)或者也被指示為「精細」值的比較小的步長值(遞增值或遞減值)。換言之，步長值650f根據粗糙/精細選擇信號654取比較小的值(例如，i = I的值)或比較大的值(例如，i > I的值)。開關或復用器650c根據重置信號或設置信號選擇性地提供更新值650g或重置值，例如，重置值0，作為至多比特鎖存器650a的輸入值650b。作為重置值的備選，開關或復用器650c可以在每循環將計數器設置為重新加載值一次的情況下提供期望的重新加載值。相應地，響應於選通時鐘信號642的每個脈衝或邊緣通過當前選擇的步長值650f來遞增或遞減計數值652，除非設置信號或重置信號是有效的。如果設置信號或重置信號是有效的，則將計數值652設置或重置為取施加於開關或復用器650c的重置值。
[0094]事件發生器600還包括:比較器660，接收事件時間信息612和計數值652。比較器660基於事件時間信息612和計數值652提供事件信號620和精度選擇信號662。例如，比較器660包括較高有效位分析器660a和較低有效位比特分析器660b。較高有效位分析器660a例如可以接收計數值652的較高有效位的子集652a和事件時間信息612的較高有效位的子集612a。相應地，較高有效位分析器660a可以將計數值652的較高有效位的子集652a (被視為計數值652的低時間解析度部分)與事件時間信息612的較高有效位的子集612a(可以被視為事件時間信息612的低時間解析度部分)相比較。響應於該比較，較高有效位分析器660a可以提供對事件接近發生加以指示的信號。換言之，如果計數值652的比特子集652a的比特與事件時間信息612的子集612a的比特相同，則可以發信號通知事件發生。相應地，如果較高有效位分析器660a識別出由計數值652的較高有效位表示的值與事件時間信息612的較高有效位一致，則提供精度選擇信號662以指示高精度(高時間解析度)。此外，較低有效位比特分析器660b典型地配置為將計數值652的最低有效位與事件時間信息612的最低有效位612b相比較。換言之，通過較低有效位比特分析器660b將計數值652的高時間解析度部分652b與事件時間信息612的高時間解析度部分相比較，並且假設已經檢測到事件接近發生(即，在較高有效位分析器660a執行的在前低時間解析度比較中已經檢測到計數值的最高有效位652a與事件時間信息612的最高有效位612a之間的一致)，比較器660響應於計數值652的最低有效位652b與事件時間信息612的最低有效位612b的一致提供事件信號620的脈衝或邊緣。
[0095]事件發生器600還包括:控制單元680，配置為從比較器660接收精度選擇信號662，並且基於精度選擇信號662提供使能信號644和粗糙/精細選擇信號654。例如，如果精度選擇信號662指示期望高時間精度操作模式，則禁用時鐘選通，並且如果精度選擇信號662指示期望低時間解析度，則可以啟用周期性時鐘選通(以選通掉快速時鐘信號610的脈衝)。例如，如果啟用(周期性)時鐘選通，則可以向計數器傳遞i個時鐘脈衝中的一個。換言之，當啟用時鐘選通時，典型地不會完全選通掉時鐘。類似地，可以設置粗糙/精細選擇信號654以在期望高時間解析度或精細操作模式(也指示為高時間精度模式)的情況下指示精細計數步長，在期望低時間解析度或粗糙操作模式(也指示為低時間精度模式)的情況下指示比較大的計數步長。
[0096]還應當注意，最高有效位分析器660a可以用於檢測事件接近發生，其中，響應於檢測到事件接近發生，執行向高精度操作模式的切換。較低有效位比特分析器660b在低時間解析度操作模式下可以無效，並且在高時間解析度操作模式下可以有效，即，響應於檢測到事件接近發生。相反，較高有效位分析器660a可以在高時間解析度操作模式下繼續操作，以確定離開高時間解析度操作模式的時間(通過切換回到低時間解析度操作模式)。例如，當計數值652的最高有效位652a不再與事件時間信息612的最高有效位612a —致時，可以執行切換回到低時間解析度操作模式。
[0097]此外，應當注意，事件發生器600可以履行事件發生器100和/或事件發生器400的功能。然而，本文討論的附加可選改進也可以應用於事件發生器600。
[0098]圖7示出了根據本發明另一實施例的事件發生器的框圖。事件發生器700類似於事件發生器600，因此這裡不再描述相同的裝置和信號。
[0099]事件發生器700接收與輸入時鐘信號610相等同的輸入時鐘信號(快速時鐘)710。此外，事件發生器700接收事件時間信息712，事件時間信息712類似於事件時間信息612，但是可以包括甚至更高的時間解析度。同樣，事件發生器700提供事件信號720，事件信號720類似於事件信號620，但是可以包括更高的時間解析度。
[0100]事件發生器700包括與時鐘選通單元640等同的時鐘選通單元740。事件發生器700包括可以與控制器650等同的計數器750。同樣事件發生器700包括可以與比較器660等同的比較器760。然而，比較器760接收可以與事件時間信息612的低時間解析度部分612a( 即，事件時間信息612的最高有效位)等同的粗糙事件時間信息712a。此外，比較器760接收與事件時間信息612的高時間解析度部分612b (即，事件時間信息612的最低有效位)等同的精細事件時間信息712b。比較器760提供可以與比較器660提供的事件信號620等同的(相對)粗糙事件信號762。
[0101]除了事件發生器600的元件以外，事件發生器700還包括:定時精細調節電路，接收粗糙事件信號762，並且基於粗糙事件信號762提供精細事件信號720，使得當與粗糙事件信號762的定時調節精度相比可以提高精細事件信號720的定時調節精度。例如，事件發生器700包括:數字時間轉`換器780，在數字時間轉換器780的正常操作模式下經由復用器或開關764接收粗糙事件信號762。此外，數字時間轉換器在正常操作模式下基於粗糙事件信號762提供精細事件信號720。同樣，數字時間轉換器780接收超精細事件時間信息712c，超精細事件時間信息712c在與粗糙事件信號762 (或者更具體地，粗糙事件信號762的脈衝或邊緣)相比較時確定精細事件信號720 (或者更具體地，精細事件信號720的脈衝或邊緣)的定時。
[0102]事件發生器還包括:事件分路器790，接收事件時間信息712，並且將事件時間信息712分成多個分量，即分成粗糙事件時間信息712a、精細事件時間信息712b和超精細事件時間信息712c。相應地，粗糙事件時間信息712a可以是事件時間信息712的低時間解析度部分，例如，事件時間信息712的最高有效位子集。此外，精細事件時間信息712b可以是事件時間信息712的中間時間精度部分，例如，事件時間信息712的中間有效位子集(即，不包括事件時間信息的一個或更多個最高有效位並且不包括一個或更多個最低有效位的比特子集)。此外，超精細事件時間信息712c可以是事件時間信息712的高時間解析度部分，即，可以包括事件時間信息712的最低有效位子集。相應地，事件時間分路器790可以將事件時間信息712分成不同時間精度的三個分量712a、712b、712c。在對事件時間信息712進行二進位編碼的情況下，事件分路器可以將事件時間信息分成二進位表示的不同非交置部分，使得粗糖事件時間?目息712a包括最聞有效位子集，並且使得超精細事件時間/[目息712c包括一個或更多個最低有效位子集。
[0103]數字時間轉換器780例如可以包括:串聯成電路的延遲元件780a至780f的鏈，並且還可以整體上被指示為延遲線。延遲元件鏈(延遲線)包括多個抽頭780g至7801。延遲元件鏈中的第一延遲元件在正常操作模式中經由開關(或復用器)764接收粗糙事件信號762。數字時間轉換器780還包括:選擇器780m，選擇延遲元件鏈的一個抽頭(也指示為抽頭延遲線)，並且基於抽頭延遲元件鏈的所選抽頭(抽頭延遲線)處存在的信號，提供精細事件信號720。相應地，基於超精細事件時間信息712c調節在比較器760的輸出與針對精細事件信號720的輸出之間切換的抽頭延遲元件鏈的多個延遲元件。通過使用抽頭延遲線，可以獲得特別高的時間解析度。換言之，可以基於超精細事件時間信息712c，通過調節粗糙事件信號762和精細事件信號720之間的延遲來進一步提高(相對粗糙的)事件信號762的時間解析度。粗糙/精細分開的優點在於，將更少的粗糙事件注入數字時間轉換器，因此降低了數字時間轉換器中的功耗。
[0104]應當注意，事件發生器700還可以包括調諧和校準單元796。調諧和校準單元796例如可以接收輸入時鐘信號710 (快速時鐘)。此外，調諧和校準單元796可以在數字時間轉換器780的調諧操作模式中經由開關(或復用器)764向數字時間轉換器780 (或者更精確地，向數字時間轉換器780的抽頭延遲元件鏈)提供輸入信號。在這種情況下，調諧和校準單元796還可以接收抽頭延遲元件鏈的輸出信號。相應地，調諧和校準單元例如可以確定延遲元件鏈的總延遲，或者基於該總延遲的信息。相應地，可以提供校準信息，校準信息用於基於超精細事件時間信息712c選擇延遲元件鏈的適當抽頭，或者調諧延遲元件的延遲。
[0105]總之，事件發生器700可以使用數字時間轉換器780提高精細事件信號720的定時精度(與(相對)粗糙事件信號762的定時精度相比較)，數字時間轉換器780可以使用事件分路器790接收根據總事件時間信息712獲得的(分離出來的)超精細事件時間信息712c。可選地，可以在校準操作模式下，通過調諧和校準單元796來執行數字時間轉換器780的校準。
[0106]因此，可以提供甚至比輸入時鐘信號710的周期時間更高的定時精度(其中，例如，粗糙事件信號762的定時精度可以等於輸入時鐘信號710的周期時間(或是輸入時鐘信號710的周期時間的量級))。
[0107]圖8示出了根據本發明實施例的能量轉換器的示意框圖。根據圖8的能量轉換器800類似於根據圖3的能量轉換器300。
[0108]能量轉換器800接收電輸入能量，並且基於該電輸入能量提供電輸出量812，例如，電輸出電壓或電輸出電流。
[0109]能量轉換器800包括:功率級820，配置為基於電輸入能量提供電輸出量812。功率級例如可以包括降壓轉換器、升壓轉換器或升降壓轉換器。然而，也可以使用其他開關模式電路。能量轉換器800還包括:數字控制電路830，可以配置為經由模數轉換器826接收對米樣的輸出電壓(或米樣的輸出電流)加以表不的數字信息832。模數轉換器826的輸入例如耦合至功率級820的輸出(或備選地，耦合至中間節點)。例如，模數轉換器826可以對功率級的輸出電壓進行採樣，以提供採樣的輸出電壓信息832。
[0110]數字控制電路830例如可以包括比例積分差分控制(PID控制)和數字脈寬調製控制。然而，也可以使用其他類型的穩壓器(除了 PID控制以外)。數字控制電路830使用數字脈寬調製控制，來提供表示以下的數位訊號:功率級的開關的接通時間和/或功率級的開關的斷開時間和/或模數轉換器的採樣時間和/或任何其他控制時間(例如，描述開始事件應當發生的時間)。描述接通時間和/或斷開時間和/或採樣時間和/或控制時間的數字信息可以視為數字事件時間信息832。
[0111]能量轉換器800還包括:數字事件發生器840，接收輸入時鐘信號(快速時鐘)840a和數字事件時間信息832。數字事件發生器840包括時鐘選通842a、計數器842b和比較器842c。時鐘選通842a可以等同於時鐘選通116或時鐘選通440，並且計數器842b可以等同於計數器130或計數器450。比較器842c可以等同於比較器140或比較器460。同樣，時鐘選通842a、計數器842b和比較器842c的交互可以如上所述。然而，比較器842c可以提供接通事件信號844a、關斷事件信號844b、採樣事件信號844c和控制事件信號844d。接通事件信號844a的定時可以由接通時間信息來定義，並且斷開事件信號844b的定時可以由關斷時間信息來定義，採樣事件信號844c的定時可以由採樣時間信息來定義，並且控制事件信號844d的定時可以由控制時間信息來定義。換言之，比較器可以配置為對接通時間、關斷時間、採樣時間和控制時間加以描述的多個數字事件時間值提供多個事件信號。
[0112]換言之，數字事件發生器840可以配置為基於多個數字事件時間值832提供多個事件信號844a、844b、844c、844d。典型地，一些事件可能在時間上接近，因此提供事件信號844a、844b、844c、844d中的一些作為從低時間解析度操作模式到高時間解析度操作模式的單次切換的結果。
[0113]通過使用如本文所述的數字事件發生器840，在能量轉換器800中，甚至可以在低負載條件下實現能量轉換器800的高效率。然而，應當注意，本文描述的數字事件發生器也可以在許多不同應用中使用。
[0114]在下文中，可以參照圖9描述根據本發明實施例的方法，圖9示出了方法900的流程圖。
[0115]方法900包括:基於時鐘信號提供910計數值。應當注意，提供910計數值可以與以下描述的其他步驟並行執行。
[0116]方法900還包括:評估920低時間解析度計數值以檢測事件接近發生。例如以比較形式執行確定，以判定是否檢測到事件接近發生。如果沒有檢測到事件接近發生，則重複步驟920,如附圖標記924所指示的。
[0117]然而，如果檢測到事件接近發生，則隨後評估高時間解析度計數值(步驟940)。相應地，例如，使用比較944確定是否檢測到事件。如果沒有檢測到事件，則重複評估高時間解析度計數值的步驟940。
[0118]然而，如果檢測到事件，則提供事件信號(步驟960)。
[0119]換言之，重複對低時間解析度計數值的評估，直到檢測到事件接近發生為止。如果檢測到這種事件接近發生，則評估一個或更多個高時間解析度計數值，直到檢測到實際事件為止。當檢測到實際事件時，提供事件信號(或事件信號的脈衝或轉變)。
[0120]應當注意，根據圖9的方法900可以通過本文描述的任何特徵和功能來得到補充。例如，關於設備描述的這種特徵和功能也可以引入到方法900。
[0121]在下文中，參照圖10和11簡要描述參考示例。
[0122]圖10示出了根據參考示例的傳統事件發生器的示意框圖。事件發生器1000接收輸入時鐘信號1010和事件時間信息1012。事件發生器1000基於輸入時鐘信號1010和事件時間信息1012提供事件信號1020。事件發生器1000包括:計數器1030，在時鐘輸入處接收輸入時鐘信號1010，時鐘輸入向比較器1040提供一系列計數值1032。比較器還接收事件時間信息1012，並且將計數值1032與事件時間信息1012相比較。當比較器1040發現計數值等於事件時間信息1012時，比較器提供事件信號1020的脈衝或邊緣。如在信號表示1080中所見，計數器1030根據其計數的計數器時鐘等於輸入時鐘1010。因此，計數器在輸入時鐘信號1010的每個上升沿或每個下降沿處計數。
[0123]相應地，為了接收高定時精度，必須使計數器1030持久地以非常高計數頻率計數。這帶來高能耗。
[0124]現在考慮計數器的計數值的圖形表示1100，可以看出所述計數值的時間演進。橫坐標1110描述時間，縱坐標1112描述計數值，如所見，計數器在時間UO和til之間從開始值遞減計數。當計數值達到事件時間信息描述的值時，產生事件信號的脈衝，其時間演進以附圖標記1140不出的。
[0125]然而，可以看出計數器以高計數頻率(每單位時間的計數步的數目)以及比較小的步長技術。這引起了不必要的高功耗，在根據本發明的實施例中可以避免這種不必要的
聞功耗。
[0126]在下文中，簡要概述本發明的一些關鍵構思。
[0127]根據本發明，已經發現在事件發生器中通常預先已知將要發生的事件的時刻在切換循環(或計數循環)的開始處。根據本發明的構思，已經得到結論，計數器不需要在所有時間以全精度並且從而以全時鐘速率運行。同樣，已經發現，在確保(或者等同地，可以確定)沒有發生(或者將不會發生)事件的階段期間，計數器可以遞增或遞減較大值，但是以較低時鐘頻率遞增或遞減。高效地，計數值的變化速率(即，每單位時間內計數值的改變)可以不變。換言之，計數值的變化速率在以下兩個階段中可以相同:已知將不會發生事件的階段，和預期會發生事件的階段。然而，存在的時鐘事件越少，計數器本身的切換事件就越少，並且比較器的比較任務也越少(如果計數器遞增/遞減較大值，但是以較低時鐘頻率遞增/遞減)。因此，功耗降低了時鐘頻率減小和遞增/遞減值增大的倍數。在事件附近(即，接近事件發生)，時鐘切換回到原始速率(例如，切換回到全速率)，並且同樣將遞增/遞減值設置到其原始值(例如，設置到較小值，例如，設置到值I)。這意味著計數器工作快速，但遞增/遞減較小(即，精細)。換言之，計數值在保證(或者通過對低時間解析度計數值的適當評估來確定)沒有事件發生的情況下以較低精度工作(例如，較低時間精度)，並且在確保(或者至少非常可能)事件很快(例如，在預定時間內)發生的情況下以高精度工作。通過該方法，數字電路僅在事件發生附近(即，接近事件發生)具有比較高的功耗。極大地降低了平均功耗。
[0128]在實施例中，並不通過時鐘驅動器而是通過時鐘選通來減小時鐘頻率。這避免了附加同步並簡化了合成。
[0129]應當注意，根據本發明的實施例在期望移至較高切換頻率時在未來會更重要。然而，當今數字控制邏輯電路中比較高的功耗已經構成問題，使得可以通過使用本文公開的事件產生構思來實現改進。
[0130]在下文中，簡要描述根據本發明的數字事件發生器的實施例。數字事件發生器的簡單實施例包括對準周期序列內的階段加以指示的計數器。通過與計數器連續(或準連續)比較的數字值來描述一個或更多個事件的出現。當預期沒有事件時，計數器以較低速率和粗糙步長運行。此外，當將要出現事件時計數器以較高速率和精細步長運行。
[0131]可選地該事件發生器可以通過使用事件分路器來得到改進，事件分路器從每個事件產生粗糙事件和精細事件。粗糙事件(或粗糙事件時間信息)用於在計數器的粗糙操作期間與計數值相比較。精細事件(或精細事件時間信息)用於在計數器的精細操作期間與計數值相比較。
[0132]根據可選改進，在計數器的粗糙操作期間啟用粗糙比較器，在計數器的精細操作期間禁用粗糙比較器。
[0133]根據另一可選改進，在計數器的精細操作期間啟用精細比較器，在計數器的粗糙操作期間禁用精細比較器。
[0134]根據另一可選改進，精細比較器可以僅解決關於計數器的粗糙步長的相對事件。
[0135]根據另一可選改進，內部中斷可以將計數器切換到特定操作模式。
[0136]根據另一可選改進，在新周期開始之後的第一步中，將計數器從其初始值切換到下一粗糙遞增/遞減的倍數。
[0137]總之，本公開的各個方面實現了在能量轉換器中提供低負載電流下的高效率。數字事件發生器的功耗比較小。僅在事件附近，需要略微增加功耗，使得可以實現良好的總功率效率。
[0138]本發明的各個方法創建了低功率數字脈寬和事件發生器。本發明可以在功率管理單元中使用。
【權利要求】
1.一種數字事件發生器，包括: 計數器，配置為基於時鐘信號提供至少一個計數值，以及 比較器，配置為評估第一計數值的第一部分以檢測事件接近發生，響應於檢測到事件接近發生，評估第二計數值的第二部分，並且基於評估和數字事件時間信息來提供事件信號。
2.根據權利要求1所述的數字事件發生器，其中，第一部分和第二部分是相同部分。
3.根據權利要求1所述的數字事件發生器，其中，第一計數值和第二計數值是相同計 數值。
4.根據權利要求1所述的數字事件發生器，其中，第一部分或第二部分包括至少一個計數值的數值表示的最高有效部分、至少一個計數值的數值表示的最低有效部分、或者至少一個計數值的數值表示的中間部分。
5.根據權利要求1所述的數字事件發生器，其中，比較器配置為，通過執行低時間解析度比較來評估第一部分,並且通過執行高時間解析度比較來評估第二部分。
6.根據權利要求1所述的數字事件發生器，其中，數字事件發生器配置為響應於檢測到事件接近發生來縮減計數器步長，響應於檢測到事件接近發生來增大計數器時鐘速率。
7.根據權利要求6所述的數字事件發生器，其中，比較器配置為通過在檢測到事件接近發生之前執行低時間解析度比較來評估第一部分，並且通過響應於檢測到事件接近發生執行高時間解析度比較來評估第二部分。
8.根據權利要求7所述的數字事件發生器，其中，數字事件發生器配置為基於低時間解析度比較來檢測事件接近發生。
9.根據權利要求1所述的數字事件發生器，其中，第一部分包括第一比特集合，第二部分包括第二比特集合， 其中，第一比特集合描述了至少一個計數值中比第二比特集合更高的有效部分。
10.根據權利要求7所述的數字事件發生器，其中，比較器配置為在高時間解析度比較中評估相對於低時間解析度比較所確定的時間的相對時間。
11.根據權利要求5所述的數字事件發生器，其中，數字事件發生器配置為，在基於通過執行高時間解析度計數值比較對第二部分的評估來提供事件信號之後，通過執行低時間解析度計數值比較切換回到評估第一部分。
12.根據權利要求11所述的數字事件發生器，其中，數字事件發生器配置為，在第二模式中操作，以通過針對至少預定數目的計數器步執行高時間解析度計數值比較來評估第二部分。
13.根據權利要求5所述的數字事件發生器，其中，數字事件發生器配置為在切換到第二模式通過執行高時間解析度計數值比較來評估第二部分之後，切換回到通過針對預定數目的計數器步執行低時間解析度計數值比較來評估第一部分。
14.根據權利要求1所述的數字事件發生器，其中，數字事件發生器配置為，響應於單次切換第二模式以通過執行高時間解析度計數值比較來評估第二部分，提供多個事件的事件信號。
15.根據權利要求1所述的數字事件發生器，其中，比較器配置為通過將高時間解析度計數值與關聯於多個事件的多個數字事件時間信息相比較來提供多個事件信號。
16.根據權利要求1所述的數字事件發生器，其中，計數器是同步計算器，其中多個計數器級以公共時鐘信號為時鐘，並且 數字事件發生器包括從輸入時鐘信號中導出計數器的公共時鐘信號的時鐘分頻器或時鐘門。
17.根據權利要求16所述的數字事件發生器，其中，數字事件發生器配置為控制時鐘分頻器或時鐘門，以在檢測到事件接近發生之前提供第一較低時鐘速率的時鐘信號作為計數器的公共時鐘信號，並且以響應於檢測到事件接近發生提供第二較高時鐘速率的時鐘信號作為計數器的公共時鐘信號。
18.根據權利要求1所述的數字事件發生器，其中，數字事件發生器配置為，與響應於檢測到事件接近發生相比，在檢測到事件接近發生之前每單位時間內執行較少次數的比較。
19.根據權利要求1所述的數字事件發生器，其中，數字事件發生器還包括:數字時間轉換器，配置為接收比較器提供的事件信號作為輸入信號，並且提供精細調節事件信號作為輸出信號， 其中，比較器配置為基於數字事件時間信息的低時間解析度部分來檢測事件接近發生，並且基於數字事件時間信息的中間時間解析度部分來提供事件信號，以及 數字時間轉換器配置為基於數字事件時間信息的高時間解析度部分提供時間調節的事件號。
20.根據權利要求19所述的數字事件發生器，其中，數字時間轉換器包括抽頭延遲線， 其中，抽頭延遲線配置為接收比較器提供的事件信號，並且 其中，數字時間轉換器配置為選`擇抽頭延遲線的抽頭，以基於數字事件時間信息的高時間解析度部分提供精細調節的事件信號。
21.根據權利要求1所述的數字事件發生器，其中，計數器配置為循環地從開始值重新開始。
22.—種開關模式能量轉換器，包括: 功率級，包括一個或多個開關； 數字控制電路，配置為提供數字事件時間信息，以控制或調節電輸出量；以及 數字事件發生器，基於數字事件時間信息產生事件信號，數字事件發生器包括: 計數器，配置為基於時鐘信號提供至少一個計數值；以及 比較器，配置為評估第一計數值的第一部分，以檢測事件接近發生，響應於檢測到事件接近發生，評估第二計數值的第二部分，並且基於評估和數字事件時間信息提供事件信號。
23.根據權利要求22所述的能量轉換器，其中，數字事件時間信息描述功率級的開關的接通時間、功率級的開關的關斷時間、模數轉換器的採樣時間、或控制時間。
24.一種提供事件信號的比較器，其中，所述比較器配置為評估第一計數值的低時間解析度部分，以檢測事件接近發生，並且 響應於檢測到事件接近發生，評估第二計數值的高時間解析度部分，並且基於對計數值的高時間解析度部分的評估產生事件信號。
25.根據權利要求24所述的比較器，其中，比較器配置為基於第一計數值的低時間解析度部分與數字事件時間信息的低時間解析度部分之間的比較，檢測事件接近發生。
26.根據權利要求24所述的比較器，其中，比較器配置為在檢測到事件接近發生之前評估至少第一計數值的第一比特子集，並且響應於檢測到事件接近發生來評估第二計數值的第二比特子集，其中第一比特子集描述比第二比特子集更高的計數值有效部分。
27.根據權利要求24所述的比較器，其中，比較器配置為在高時間解析度比較中評估相對於低時間解析度比較所確定的時間的相對時間。
28.一種提供事件信號的方法，所述方法包括: 基於時鐘信號提供多個計數值； 評估第一計數值的第一部分，以檢測事件接近發生； 響應於檢測到事件接近發生，評估第二計數值的第二部分；並且 根據對第二計數值的第二部分的評估和數字事件時間信息產生事件信號。
29.根據權利要求28所述的方法，其中，根據其提供計數值的時鐘速率響應於檢測到事件接近發生從第一時鐘值切換到第二時鐘值，第二時鐘值小於第一時鐘值。
30.一種數字事件發生器，包括: 計數器，配置為基於時鐘信號提供多個計數值；以及 比較器，配置為評估第一計數值的第一部分，以檢測事件接近發生，響應於檢測到事件接近發生，評估第二計數值的第二部分，並且基於評估和數字事件時間信息提供事件信號; 其中，數字事件發生器配置為響應於檢測到事件接近發生來縮短計數器步長，並且響應於檢測到事件接近發生來增大計 數器時鐘速率； 比較器配置為在檢測到事件接近發生之前執行低時間解析度比較，並且響應於檢測到事件接近發生來執行高時間解析度比較； 數字事件發生器配置為基於低時間解析度比較來檢測事件接近發生； 比較器配置為在檢測到事件接近發生之前評估第一計數值的第一比特子集，並且響應於檢測到事件接近發生來評估第二計數值的第二比特子集； 第一比特子集描述比第二比特子集更高的計數值有效部分；並且比較器配置為在高時間解析度比較中評估相對於低時間解析度比較所確定的時間的相對時間。
31.一種數字事件發生器，基於數字事件時間信息提供事件信號，所述數字事件發生器包括: 計數器，配置為根據時鐘信號提供計數值； 比較器，配置為評估計數器提供的低時間解析度計數值以檢測事件接近發生，並且響應於檢測到事件接近發生，評估計數器提供的高時間解析度計數值，並且基於對高時間解析度計數值的評估以及根據數字事件時間信息來提供事件信號。
【文檔編號】H02M3/00GK103560783SQ201310181350
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年5月16日 優先權日:2012年5月16日
【發明者】史蒂芬·漢茲勒 申請人:英特爾移動通信有限責任公司