[發明專利]數字事件發生器、比較器、開關模式能量轉換器和方法

有效

• 申請號: 201310181350.8
• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN103560783B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·漢茲勒
• 申請（專利權）人: 英特爾德國有限責任公司
• 主分類號: H03K21/38
• 分類號: H03K21/38;H02M3/00;H02M3/157
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 張懿,王忠忠

技術領域

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，本公開涉及基于數字事件時間信息提供事件信號的方法。

背景技術

在許多應用中，期望基于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回路的開關模式電源。除了數字補償器(控制器)以外，數字脈寬調制器也是控制回路是核心部件，并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占空比信息翻譯成脈寬調整信號。這通常由響應于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。當計數器值等于該控制值時，觸發事件。在數字脈寬調制器的特定示例中，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并創建其他事件的附加比較器。對反饋模數轉換器(ADC)的采樣是這種附加事件的示例：控制值指示期望的采樣點。當計數器(或計數器值)等于該控制信號(或控制值)時，發起采樣事件。

開關模式電源(DCDC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)，并且更頻繁地進行每次比較。已經發現缺點是數字控制回路的功耗增大，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。對于移動產品，低負載電流下的效率尤其重要。不幸地，已經發現由于數字控制回路而引起的效率降低在低負載電流下尤其可見。

相應地，在一些傳統數字控制DCDC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，并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于高速轉換器(例如，用于包絡跟蹤)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。

在一些其他傳統DCDC轉換器中，應用異步或模擬技術。例如，計數器以減小但恒定的頻率運行，并且通過延遲元件或多相時鐘來異步地實現高分辨率。這種構思的缺點在于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。

鑒于這種情況，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

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，配置為基于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)，響應于檢測到事件接近發生，評估第二計數值的第二部分，并且基于評估和數字事件時間信息提供事件信號。

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，基于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，配置為基于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，響應于檢測到事件接近發生，評估第二計數值的第二部分，并且基于評估和數字事件時間信息提供事件信號。

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分辨率部分，以檢測事件接近發生，響應于檢測到事件接近發生來評估第二計數值的高時間分辨率部分，并且基于對計數值的高時間分辨率部分的評估產生事件信號。

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：基于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，響應于檢測到事件接近發生，評估第二計數值的第二部分，并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。

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，配置為基于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，響應于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，并且基于評估和數字事件時間信息提供事件信號。