CN106200763A - 基于脉宽调制的实时时钟系统以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于脉宽调制的实时时钟系统,包括:电压调节电路,用于当所述电压调节电路被启用时产生调节电压给连接节点;电容,耦接于所述连接节点;实时时钟电路,耦接于所述连接节点;以及开关逻辑,耦接于所述电压调节电路,且用于交替地启用和禁用所述电压调节电路;当所述电压调节电路被禁用时,所述电容对所述实时时钟电路放电。相应地,本发明还提供了一种基于脉宽调制的实时时钟方法。采用本发明,可以提高实时时钟系统的功率效率。
Description
相关申请的交叉引用
本申请的权利要求范围要求如下申请的优先权:2014年8月28日递交的申请号为62/042,874的美国临时案,在此合并参考上述申请案的全部内容。
技术领域
本发明涉及电子技术领域,更特别地,涉及一种基于脉宽调制的实时时钟系统以及方法。
背景技术
实时时钟(real-time clock,RTC)是指保持对当前时间的跟踪的计算机时钟。尽管该术语常常涉及个人计算机、服务器和嵌入式系统中的装置,但在需要保持精确时间的电子装置中均几乎存在实时时钟(RTCs)。实时时钟通常具有一个备用电源(alternate source of power),如电池,因此,当主电源(primary sourceof power)不可用时,它们仍可以继续保持对当前时间的跟踪。电池寿命仍受限于替代电池(alternative battery)的大小。为了延长电池寿命,需要高电源效率的实时时钟系统。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的之一在于提供一种基于脉宽调制的实时时钟系统以及方法,以解决上述问题。
第一方面,本发明提供一种基于脉宽调制的实时时钟系统,包括:
电压调节电路,用于当所述电压调节电路被启用时产生调节电压给连接节点;
电容,耦接于所述连接节点;
实时时钟电路,耦接于所述连接节点;以及
开关逻辑,耦接于所述电压调节电路,且用于交替地启用和禁用所述电压调节电路;
当所述电压调节电路被禁用时,所述电容对所述实时时钟电路放电。
第二方面,本发明提供一种基于脉宽调制的实时时钟方法,包括:
当电压调节电路被启用时,配置所述电压调节电路以产生调节电压给连接节点;以及
交替地启用和禁用所述电压调节电路;其中,所述连接节点耦接于电容和实时时钟电路;
当所述电压调节电路被禁用时,所述电容对所述实时时钟电路放电。
采用本发明,通过交替地启用和禁用电压调节电路,电压调节电路的平均接通时间减少,从而可以减少实时时钟系统的泄露电流,提高实时时钟系统的功率效率。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的一种实时时钟系统的简图;
图2是本发明第二实施例提供的一种基于脉宽调制的实时时钟系统200的简图;
图3是本发明提供的基于脉宽调制的实时时钟系统的信号的波形图;
图4是本发明实施例提供的一种基于脉宽调制的实时时钟方法400的流程图。
具体实施方式
以下描述为本发明实施的较佳实施例。以下实施例仅用来例举阐释本发明的技术特征,并非用来限制本发明的范畴。在通篇说明书及以下权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域技术人员应可理解,制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区别元件的方式,而是以元件在功能上的差异来作为区别的基准。本发明中使用的术语“元件”、“系统”和“装置”可以是与计算机相关的实体,其中,该计算机可以是硬件、软件、或硬件和软件的结合。在以下描述和权利要求书当中所提及的术语“包含”和“包括”为开放式用语,故应解释成“包含,但不限定于…”的意思。此外,术语“耦接”意指间接或直接的电气连接。因此,若文中描述一个装置耦接于另一装置,则代表该装置可直接电气连接于该另一装置,或者透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该另一装置。
其中,除非另有指示,各附图的不同附图中对应的数字和符号通常涉及相应的部分。所绘制的附图清楚地说明了实施例的相关部分且并不一定是按比例绘制。
图1是本发明第一实施例提供的一种实时时钟系统的简图。电压调节电路(如低压差稳压器,Low-Dropout Voltage Regulator,LDO)102是位于电池106和实时时钟电路104之间的电源管理元件(power management component)。电容(capacitor)108耦接于电压调节电路(如低压差稳压器)102,且当电池106耗尽或电压调节电路(如低压差稳压器)102被禁用时,电容108可用于对实时时钟电路104放电。与一般情况下的实时时钟电路的电源消耗相比,当给实时时钟电路调节电池供电时,电压调节电路(如低压差稳压器)从电池消耗更多的电源。在本情况下,电压调节电路以低压差稳压器LDO为例,平均来说,LDO电流(IBAT–Iout)可以是5-10uA,而RTC电流(Irtc)可以仅仅是1-2uA,其中,VBAT为电池106的输出电压,VRTC为电容108两端的电压。
图2是本发明第二实施例提供的一种基于脉宽调制(Pulse WidthModulation,PWM)的实时时钟系统200的简图。基于脉宽调制的实时时钟系统200包括电压调节电路(如低压差稳压器)202、实时时钟电路204、电池206、电容208以及开关逻辑(on-off logic)210。电压调节电路(如低压差稳压器)202,用于当电压调节电路被启用时产生调节电压VRTC给连接节点;电容208耦接于该连接节点;实时时钟电路204耦接于该连接节点;开关逻辑210耦接于电压调节电路(如低压差稳压器)202,且用于交替地启用和禁用电压调节电路(如低压差稳压器)202。电压调节电路(如低压差稳压器)202耦接于电池206,且电压调节电路(如低压差稳压器)202用于根据电池206的电池电压VBAT产生调节电压给连接节点。电池206是基于PWM的实时时钟系统200的替代电源(alternative power source),且可以是锂电池(lithium battery),但并不限于锂电池。电容208可以放置在集成电路(integrated circui,IC)外部,其中,电压调节电路(如低压差稳压器)202、实时时钟电路204和开关逻辑210集成在该集成电路内部。在另一实施例中,电容也可以连同其它电路集成在集成电路内部。
电压调节电路(如低压差稳压器)202用于电压调节,且由开关逻辑210产生的控制信号VRTC_EN来启用(enable)或禁用(disable)该电压调节电路(如低压差稳压器)。当电压调节电路(如低压差稳压器)202被启用时,电流Iout将可操作地提供给实时时钟电路204(Irtc)且给电容208(Icap)充电;否则,当电压调节电路(如低压差稳压器)202被禁用(disable)时,电流Iout将停止(halt),以及在电容208放电至某一电平之前,来自电容208的电流将流入实时时钟电路204,从而,电容208对实时时钟电路204放电。因此,即便电压调节电路(如低压差稳压器)被禁用,通过使用电容208作为电源(power source),基于PWM的实时时钟系统200的实时时钟电路204仍可以维持(sustain)。特别地,电容208的大小决定实时时钟电路204在电流Iout停止后能够工作的持续时间。
最初,确定实时时钟电路204是否稳定。一旦实时时钟电路204稳定,则开关逻辑210可操作地产生控制信号VRTC_EN以周期性地启用和禁用电压调节电路(如低压差稳压器)202。例如,当电容208充电至一个预定的上限值时,控制信号VRTC_EN将从逻辑1(如3.7V)变成逻辑0(如0V)以断开(turn-off)高活跃(high active)的电压调节电路(如低压差稳压器)202,即禁用电压调节电路(如低压差稳压器)202,从而,电容208给实时时钟电路放电;当电容208放电至一个预定的下限值时,控制信号VRTC_EN将从逻辑0变成逻辑1以接通(turn-on)电压调节电路(如低压差稳压器)202,即启用电压调节电路(如低压差稳压器)202,从而,给电容208充电。作为一种选择,当电容208充电第一预设时长(predetermined duration)时,控制信号VRTC_EN将从逻辑1变成逻辑0以断开高活跃的电压调节电路(如低压差稳压器)202,即禁用电压调节电路(如低压差稳压器)202;当电容208放电第二预设时长时,控制信号VRTC_EN将从逻辑0变成逻辑1以接通电压调节电路(如低压差稳压器)202,即启用电压调节电路(如低压差稳压器)202,其中,第一预设时长和第二预设时长可以相等,也可以不相等,具体的数值可根据实际需要进行设定,本发明实施例对此不做限制。应当指出的是,开关逻辑的特定逻辑可以通过多样性的方法来实现。
图3是本发明提供的基于脉宽调制的实时时钟系统的信号的波形图。如所描绘的一样,电池206的输出电压VBAT为3.8V。电容208的电压电平VRTC根据(in response to)控制信号VRTC_EN在2.4-2.8V左右波动。控制信号VRTC_EN的占空比和周期可以基于实际设计规范改变。例如,可以将电池和电容的大小,或,电压调节电路(如低压差稳压器)和实时时钟电路的规范作为考虑因素。
图4是本发明实施例提供的一种基于脉宽调制的实时时钟方法400的流程图。基于脉宽调制的实时时钟方法400可以应用于如图2所示的基于脉宽调制的实时时钟系统200。基于脉宽调制的实时时钟方法400包括下列步骤。
步骤402:当电压调节电路(如低压差稳压器)被启用时,配置电压调节电路(如利用低压差稳压器来配置)以产生调节电压(regulated voltage)给连接节点;以及交替地启用和禁用该电压调节电路,其中,该连接节点耦接于电容和实时时钟电路。其中,交替地启用和禁用该电压调节电路的方式可以如步骤404和步骤406所示。
步骤404:当该连接节点的电压电平高于预定的上限值时,交替地禁用该电压调节电路(如低压差稳压器);
步骤406:当该连接节点的电压电平低于预定的下限值时,交替地启用该电压调节电路(如低压差稳压器)。
值得说明的是,交替地启用和禁用该电压调节电路的方式还可以是:当电容充电第一预设时长时,断开高活跃的电压调节电路(如低压差稳压器),即禁用该电压调节电路(如低压差稳压器),从而,电容给实时时钟电路放电;当电容放电第二预设时长时,接通电压调节电路(如低压差稳压器),即启用电压调节电路(如低压差稳压器),从而,给实时时钟系统提供电流且给电容充电,依此循环。值得说明的是,第一预设时长和第二预设时长可以相等,也可以不相等,具体的数值可根据实际需要进行设定,本发明实施例对此不做限制。
步骤402-406的进一步细节与上述实施例相似,因此,为了简洁起见此处不再赘述。
如上面的方法步骤所示,由于减少了电压调节电路(如低压差稳压器)202的平均接通时间,因此,基于脉宽调制的实时时钟系统200的泄露电流(leakagecurrent)可以大大减少。采用本发明实施例,可以提高实时时钟系统的功率效率。
特别地,按照设想,上述发明构思可以应用在半导体制造业的任何集成电路中。进一步设想,半导体制造业可以采用本发明构思设计单机设备(stand-alonedevice),或特定用途集成电路(application-specific integrated circuit,ASIC)和/或任何其它子系统元件(sub-system element)。
本发明的方面可以以任意合适形式来实现,该任一合适形式包括硬件、软件、固件、或其任意结合。本发明可以被实现,至少部分,如运行在一个或多个数据处理器上的计算机软件,和/或数字信号处理器,或可配置模块组件如FPGA装置。因此,可以以任何合适方式物理、功能和逻辑实现本发明实施例的要素和元件。功能实现可以在单个单元、多个单元或其它功能单元的一部分中实现。
尽管已结合一些实施例对本发明进行了描述,但这并不意味着本发明限于本说明书阐明的具体形式。不如说,本发明的保护范围仅受一同附上的权利要求书的限制。此外,尽管已结合特定实施例对某些特征进行了描述,但本领域技术人员应当承认(recognize):根据本发明可以结合所描述实施例的不同特征。在权利要求书中,术语“包括”不排除其他元件或步骤的存在。
进一步地,尽管单独列出,但多种方法、多个元件或多个方法步骤可以通过如单个单元或处理器或控制器来实现。此外,尽管个别特征可能包括在不同的权利要求中,但可以方便地结合这些特征,以及不同权利要求中所包括的特征并不意味着特征的结合不可行和/或不利。同时,在一类权利要求中所包括的特征并不意味着限于该类权利要求,而意味着该特征同样酌情适用于其它类的权利要求。
进一步地,权利要求中特征的顺序并不意味着这些特征必须执行的任何特定顺序,以及特别的,方法权利要求中个别步骤的顺序并不意味着该步骤必须按照这个顺序执行。不如说,这些步骤可以以任何合适的顺序执行。此外,单数的引用(singular references)不排除多数(plurality)。因此,所提及的“一”、“第一”、“第二”等等不排除多数。
因此,本发明描述了改进的基于PWM的实时时钟系统,其中,可以大大缓减现有技术安排中的上述缺点。
在不脱离本发明的精神以及范围内,本发明可以其它特定格式呈现。所描述的实施例在所有方面仅用于说明的目的而并非用于限制本发明。本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。本领域技术人员皆在不脱离本发明之精神以及范围内做些许更动与润饰。
Claims (15)
1.一种基于脉宽调制的实时时钟系统,其特征在于,该实时时钟系统包括:
电压调节电路,用于当所述电压调节电路被启用时产生调节电压给连接节点;
电容,耦接于所述连接节点;
实时时钟电路,耦接于所述连接节点;以及
开关逻辑,耦接于所述电压调节电路,且用于交替地启用和禁用所述电压调节电路;
当所述电压调节电路被禁用时,所述电容对所述实时时钟电路放电。
2.如权利要求1所述的基于脉宽调制的实时时钟系统,其特征在于,所述电压调节电路耦接于电池,且用于根据所述电池的电池电压产生所述调节电压。
3.如权利要求1所述的基于脉宽调制的实时时钟系统,其特征在于,所述开关逻辑根据所述连接节点的电压电平交替地启用和禁用所述电压调节电路。
4.如权利要求3所述的基于脉宽调制的实时时钟系统,其特征在于,当所述连接节点的电压电平低于预定的下限值时,所述开关逻辑启用所述电压调节电路。
5.如权利要求3所述的基于脉宽调制的实时时钟系统,其特征在于,当所述连接节点的电压电平高于预定的上限值时,所述开关逻辑禁用所述电压调节电路。
6.如权利要求1所述的基于脉宽调制的实时时钟系统,其特征在于,当所述电容充电第一预设时长时,所述开关逻辑禁用所述电压调节电路;
当所述电容放电第二预设时长时,所述开关逻辑启用所述电压调节电路。
7.如权利要求1-6任一项所述的基于脉宽调制的实时时钟系统,其特征在于,所述电压调节电路、所述实时时钟电路以及所述开关逻辑集成在集成电路中,或者,所述电压调节电路、所述实时时钟电路、所述开关逻辑以及所述电容均集成在集成电路中。
8.如权利要求7所述的基于脉宽调制的实时时钟系统,其特征在于,所述电压调节电路包括低压差稳压器。
9.一种基于脉宽调制的实时时钟方法,其特征在于,包括:
当电压调节电路被启用时,配置所述电压调节电路以产生调节电压给连接节点;以及
交替地启用和禁用所述电压调节电路;其中,所述连接节点耦接于电容和实时时钟电路;
当所述电压调节电路被禁用时,所述电容对所述实时时钟电路放电。
10.如权利要求9所述的基于脉宽调制的实时时钟方法,其特征在于,所述电压调节电路耦接于电池,以及当电压调节电路被启用时,配置所述电压调节电路以产生调节电压给连接节点的步骤包括:
根据所述电池的电池电压配置所述电压调节电路以产生所述调节电压给连接节点。
11.如权利要求9所述的基于脉宽调制的实时时钟方法,其特征在于,交替地启用和禁用所述电压调节电路的步骤包括:
根据所述连接节点的电压电平交替地启用和禁用所述电压调节电路。
12.如权利要求11所述的基于脉宽调制的实时时钟方法,其特征在于,根据所述连接节点的电压电平交替地启用和禁用所述电压调节电路的步骤包括:
当所述连接节点的电压电平高于预定的上限值时,禁用所述电压调节电路。
13.如权利要求11所述的基于脉宽调制的实时时钟方法,其特征在于,根据所述连接节点的电压电平交替地启用和禁用所述电压调节电路的步骤包括:
当所述连接节点的电压电平低于预定的下限值时,启用所述电压调节电路。
14.如权利要求9所述的基于脉宽调制的实时时钟方法,其特征在于,交替地启用和禁用所述电压调节电路的步骤包括:
当所述电容充电第一预设时长时,禁用所述电压调节电路;
当所述电容放电第二预设时长时,启用所述电压调节电路。
15.如权利要求9-14任一项所述的基于脉宽调制的实时时钟方法,其特征在于,所述电压调节电路和所述实时时钟电路集成在集成电路中;或者,所述电压调节电路、所述实时时钟电路以及所述电容均集成在集成电路中。
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WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |