CN105379092A - 带有噪声控制的开关电源 - Google Patents

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Abstract

带有噪声自适应电源的设备可包括被配置成接收噪声自适应信号的噪声自适应单元。噪声自适应单元可提供处理(诸如数字滤波处理)以减小电源噪声的影响。可使用反馈信号来调整电源的输出电压。噪声自适应信号可类似于反馈信号。噪声自适应单元可响应于噪声自适应信号而提供处理。

Description

带有噪声控制的开关电源
相关申请
本申请要求于2013年7月11日提交的美国申请S/N.13/940,153的优先权权益。
背景
本发明主题的诸实施例一般涉及电源领域，尤其涉及带有自适应噪声控制的电源配置。
电源被用于向各种各样的电子设备供电。一些电源输出可包括噪声，噪声可表现为叠加到输出电压上的小幅电压变化。例如，如果电源具有五伏DC(直流)输出，则电源输出可包括高频电压尖峰形式的噪声。这些电压尖峰的历时通常在微秒或毫秒的量级上，并且幅度可在100毫伏的量级上。开关电源设计的输出可能由于电源内的固有电流切换而具有比其他电源设计更大的噪声。通常由于低成本和高输出电流能力而选择开关电源设计，而不管其输出有较高噪声。
电源噪声可能不利地影响电子设备的性能。例如，在电子通信设备内，电源噪声可能降低对相对低功率通信信号的灵敏度。在一些设计中，电源噪声可能影响通信信号接收，尤其是在信号接收组件由电源输出供电的情况下。因此，所期望的是一种降低电子设备对电源噪声的敏感度的方式。
概述
本文中公开了带有自适应噪声控制的电源的各种实施例。在一些实施例中，一种设备包括：功率模块，其被配置成提供输出电压，该功率模块包括被配置成从电压源接收输入电压的输入级，以及耦合至该输入级的输出级，该输出级被配置成至少部分地基于指示输出电压与参考电压之差的反馈信号来提供输出电压；以及通信模块，其被配置成处理通信信号，该通信模块包括被配置成从输出级接收输出电压、将反馈信号提供给功率模块、以及至少部分地基于反馈信号来提供噪声自适应信号的电压反馈模块，以及被配置成响应于接收到噪声自适应信号而修改对通信信号的信号处理操作的通信处理块，其中经修改的信号处理操作减小来自功率模块的噪声对通信信号的影响。
在一些实施例中，该通信处理块被配置成至少部分地基于噪声自适应信号来确定至少一个信号处理参数，并且至少部分地基于该至少一个信号处理参数来修改对通信信号的信号处理操作。
在一些实施例中，该通信处理块被配置成至少部分地基于噪声自适应信号来确定该至少一个信号处理参数包括该通信处理块被配置成确定多个信号处理参数、存储该多个信号处理参数、以及至少部分地基于噪声自适应信号来选择该多个信号处理参数的至少子集以修改对通信信号的信号处理操作。
在一些实施例中，该通信处理块包括用于存储该多个信号处理参数的查找表。
在一些实施例中，被配置成至少部分地基于噪声自适应信号来选择该多个信号处理参数的至少子集的该通信处理块被进一步配置成至少部分地基于噪声自适应信号的状态来选择该多个信号处理参数的至少子集。
在一些实施例中，该输入电压是交流(AC)输入电压，并且该输入级被配置成从AC电力线接收该输入电压。
在一些实施例中，该通信模块被配置成提供通信数据以通过AC电力线传输。
在一些实施例中，该噪声自适应信号是该反馈信号。
在一些实施例中，该输出级包括被配置成控制该输出级中的电流的开关组件。
在一些实施例中，该反馈信号耦合至开关组件。
在一些实施例中，在操作该设备之前表征耦合至通信信号的噪声。
在一些实施例中，一种设备包括：功率模块，其包括被配置成通过交流(AC)电力线来接收AC功率并将通信信号耦合至该AC电力线的AC输入级，以及被配置成从该AC输入级接收AC功率并至少部分地基于指示直流(DC)输出电压与参考电压之差的反馈信号来提供该DC输出电压的DC输出级；以及通信模块，其被配置成处理通信信号，该通信模块包括被配置成从DC输出级接收DC输出电压、将反馈信号提供给功率模块、以及至少部分地基于反馈信号来提供噪声自适应信号的电压反馈模块，以及被配置成从功率模块接收通信信号并且响应于接收到噪声自适应信号而修改对通信信号的信号处理操作的通信处理块，其中经修改的信号处理操作减小来自功率模块的噪声对通信信号的影响。
在一些实施例中，该通信处理块被配置成至少部分地基于噪声自适应信号来确定至少一个信号处理参数，并且至少部分地基于该至少一个信号处理参数来修改对通信信号的信号处理操作。
在一些实施例中，该通信处理块被配置成至少部分地基于噪声自适应信号来确定该至少一个信号处理参数包括该通信处理块被配置成确定多个信号处理参数、存储该多个信号处理参数、以及至少部分地基于噪声自适应信号来选择该多个信号处理参数的至少子集以修改对通信信号的信号处理操作。
在一些实施例中，该通信处理块包括用于存储该多个信号处理参数的查找表。
在一些实施例中，该通信处理块被配置成至少部分地基于噪声自适应信号来选择该多个信号处理参数的至少子集包括该通信处理块被配置成至少部分地基于噪声自适应信号的状态来选择该多个信号处理参数的至少子集。
在一些实施例中，该功率模块包括被配置成控制该功率模块中的电流的开关晶体管，其中该反馈信号被配置成操作该开关晶体管。
在一些实施例中，该设备进一步包括隔离耦合器，其被配置成将反馈信号耦合至开关晶体管。
在一些实施例中，该功率模块包括启动偏置电路，其被配置成在上电事件期间提供DC输出电压。
在一些实施例中，该设备进一步包括检测电路，其被配置成检测反馈信号活动，其中该检测电路通过隔离耦合器被耦合至反馈信号。
在一些实施例中，该设备进一步包括启动电路，其被配置成在上电事件期间操作开关晶体管，其中在经由检测电路未检测到反馈信号活动时指示上电事件。
在一些实施例中，该启动电路包括振荡扼流电路，其被配置成操作开关晶体管。
在一些实施例中，该噪声自适应信号是该反馈信号。
在一些实施例中，该功率模块包括以共源共栅配置耦合至金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的开关晶体管，其中该开关晶体管和该MOSFET被配置成控制该功率模块中的电流。
在一些实施例中，在操作该设备之前表征来自功率模块的噪声。
在一些实施例中，一种方法包括：在设备的通信模块处接收来自该设备的功率模块的电压；在该通信模块处确定反馈信号，其中该反馈信号调整来自该功率模块的电压；至少部分地基于该反馈信号来确定噪声自适应信号；以及响应于接收到该噪声自适应信号而调整该通信模块中的信号处理操作以减小来自该功率模块的噪声的影响。
在一些实施例中，调整该通信模块中的信号处理操作包括从查找表取回至少一个信号处理参数，并且使用所取回的至少一个信号处理参数来确定经调整的信号处理操作。
在一些实施例中，该反馈信号至少部分地基于来自该功率模块的电压与参考电压之差。
在一些实施例中，所取回的至少一个信号处理参数至少部分地基于对来自该功率模块的噪声的表征。
在一些实施例中，该噪声自适应信号是该反馈信号。
在一些实施例中，该反馈信号是耦合至该功率模块中的开关晶体管的开关信号。
附图简述
通过参照附图，可以更好地理解本发明的诸实施例并使众多目的、特征与优点为本领域技术人员所显见。
图1是描绘功率模块和通信模块的示例系统图。
图2是描绘功率模块和通信模块的另一示例系统图。
图3是非隔离功率模块和通信模块的示例框图。
图4是通信系统中的隔离功率模块和通信模块的示例框图。
图5是带有自适应噪声控制的功率模块和通信模块的示例操作的流程图。
实施例描述
以下描述包括体现本发明主题内容的技术的示例性系统、方法、技术、指令序列、以及计算机程序产品。然而应理解，所描述的实施例在没有这些具体细节的情况下也可实践。例如，尽管诸示例涉及使用电力线作为通信介质的通信系统，但可以使用其他通信系统，诸如无线或有线通信系统。在其他实例中，公知的指令实例、协议、结构与技术未被详细示出以免淡化本描述。
电源噪声可能影响电子装备的性能。例如，电源噪声可能降低电子通信设备中的模拟组件的灵敏度。一些电源设计可能在电源输出上具有与电源的操作有关的噪声。例如，开关电源设计可具有开关组件，诸如控制电源内的电流的开关晶体管。当开关组件在各工作状态之间转换时，噪声可能被引入到电源输入和/或输出中。
代替添加附加组件以对输入电压或输出电压进行滤波，可使用自适应信号处理技术来减小来自电源的噪声的影响。在一个实施例中，可响应于电源中的信号(诸如反馈信号)而自适应地使用数字滤波器。可在耦合至电源输出电压(由电源输出电压供电)的模块内而不是在电源本身内应用这些信号处理技术。
图1是描绘功率模块102和通信模块120的示例系统图100。在一个实施例中，功率模块102可被实现为与通信模块120分开的设备。这样的实施例可具有较低的成本，因为功率组件可与逻辑组件分开。在另一实施例中，功率模块102和通信模块可实现在单个设备内。这样的实施例可以更紧凑(相对于多设备实施例)。功率模块102被配置成从电源104接收功率、处理接收到的功率以及随后提供输出电压112。例如，输入级106可对接收到的功率进行滤波。在一个实施例中，电源104可以是交流(AC)电压源，诸如在北美普遍使用的110伏AC电压。在另一实施例中，电源104可以是直流(DC)电压源。在一些实现中，输入级106可包括用于将AC电压整流成DC电压的整流器。
输出级108耦合至输入级106并且可以提供输出电压112供其他模块(诸如通信模块120)使用。可至少部分地通过在反馈输入110处接收的反馈信号150来确定输出电压112。反馈信号150可将输出电压112调整到更高或更低的电压电平。通常，可通过反馈信号150将输出电压112控制在参考电压电平的容限水平内。在一个实施例中，输出级108可包括开关电源，其中可通过反馈信号150来调整该开关电源的输出电压112。以下结合电压反馈模块122进一步描述反馈信号150。
通信模块120可包括负载130。负载130可包括可耗散来自功率模块102的功率的电子电路、存储器、处理器等。如图1所示，负载130可直接耦合至来自功率模块102的输出电压112。在其他实施例中，负载130可例如通过布置在输出电压112与负载130之间的一个或多个电压调节器(未示出)来间接耦合至输出电压112。
电压反馈模块122可被配置成将输出电压112与参考电压电平进行比较并可将反馈信号150提供给功率模块102。反馈信号150可相对于输出电压与参考电压电平之差而变化。例如，如果输出电压112低于参考电压电平，则反馈信号150可发信号通知功率模块102将输出电压112调整到更高的电压电平。相反，如果输出电压112是高于参考电压电平的电平，则反馈信号150可发信号通知功率模块102将输出电压调整到更低的电压电平。在一个实施例中，输出级108可包括开关晶体管(未示出)，并且反馈信号150可耦合至该开关晶体管。因此，反馈信号150可为开关晶体管提供开关信号。
通信模块120中的通信处理块124可包括用于与通信信号有关的信号处理操作的电子电路系统和组件，诸如用于由规范所描述的在电力线上的通信或通信(诸如由IEEE802.11标准所描述的那些通信)的信号处理电路系统。在一个实施例中，通信数据132由通信处理块124编码以通过通信介质(例如，电力线或Wi-Fi)传送。通信处理块124还可从通信介质接收通信信号、解码通信信号以及提供通信数据132。
在一个实施例中，功率模块102可能在反馈信号150调整输出电压112时在输出电压112上产生电源噪声。例如，电源噪声可表现为输出电压112上与反馈信号150在相同的频率(基频)处的噪声尖峰。输出电压112中的电源噪声还可存在于与反馈信号150谐波相关的频率处。输出级108可包括被配置成接收反馈信号150的开关组件，该开关组件可在输出电压112中引入噪声。一般而言，电源噪声可能降低通信处理块124对低功率(低振幅、低信号强度)通信信号的灵敏度，由此降低通信模块120的性能。在一些实施例中，电源噪声可能干扰由通信处理块124提供的信号处理操作。例如，输出电压112中的噪声可能在接收和解码来自通信介质的通信信号时干扰通信处理块124。
在一个实施例中，电压反馈模块122还可将噪声自适应信号151提供给通信处理块124中的噪声自适应单元128。噪声自适应信号151可以与提供给功率模块102的反馈信号150(例如在频率、振幅或定时上)相关。在一些实现中，噪声自适应信号151可基本上类似于反馈信号。噪声自适应单元128可响应于从电压反馈模块122接收到噪声自适应信号151而修改通信处理块124内的信号处理操作。例如，噪声自适应单元128可响应于接收到噪声自适应信号151而向通信信号的信号处理应用附加的滤波和/或附加的信号处理操作(诸如数字信号处理)。附加的滤波和/或附加的信号处理操作可被配置成响应于接收到反馈信号150而减小由功率模块102产生的电源噪声的影响。可在操作通信模块120之前表征来自功率模块102的电源噪声以确定附加的滤波和/或附加的信号处理操作的参数。例如，可在设计阶段期间仿真功率模块102的操作以表征功率模块102并确定滤波参数。在另一示例中，可使用实验或历史数据来确定滤波参数。在一个实施例中，附加的滤波和/或信号处理操作可提供“粗调”以减小电源噪声的影响。即，这些参数可能不会移除电源噪声的所有影响，但可提供初始设置。可在通信模块124的操作期间通过将反馈信号150与关于电源噪声(诸如通信介质中的噪声)的所收集统计进行相关来确定进一步的参数。这些参数可提供“微调”以进一步减小电源噪声的影响。在另一实施例中，可在功率模块102操作时由噪声自适应单元128“实时”确定滤波和/或信号处理参数。滤波和/或信号处理参数可被存储在通信处理块124、噪声自适应单元128或任何其他技术上可行的存储设备或位置中。附加的滤波和/或信号处理操作可减小归因于功率模块102的电源噪声的影响并为通信处理块124中的信号处理操作提供提高的灵敏度。
在一个实施例中，通信系统可被配置成使用AC电力线作为通信介质。例如，该通信系统可被配置成使用电力线通信(PLC)协议来通信。以下在图2中描述该实施例。
图2是描绘AC-DC功率模块202和通信模块120的另一示例系统图200。在一个实施例中，AC-DC功率模块202可被实现为与通信模块120分开的设备。在另一实施例中，功率模块102和通信模块可实现在单个设备内。AC-DC功率模块202从AC电源204接收功率并提供输出电压112。AC-DC功率模块202通过电磁干扰(EMI)和通信信号块206耦合至AC电源204。EMI和通信信号块206可包括EMI滤波器，其用于对AC功率信号进行滤波以防止可导致对其他设备的干扰的意外辐射或电磁信号传导。另外，EMI和通信信号块206可将通信信号270耦合至AC电力线275(以下将结合通信模块120来描述通信信号270)。
AC-DC模块202中的DC输出模块208耦合至EMI和通信信号块206。DC输出模块208可提供由其他模块(诸如通信模块120)使用的输出电压112。可至少部分地通过在DC反馈输入210处接收的反馈信号150来确定输出电压112。如上所述，反馈信号150可将输出电压112调整到更高或更低的电平。在一个实施例中，DC输出模块208可包括开关电源，其中可通过反馈信号150来调整开关电源的输出电压112。
通信模块120可包括负载130。如上所述，负载130可耗散来自输出电压112的功率。通信模块120包括电压反馈模块122。电压反馈模块122可被配置成将输出电压112与参考电压电平进行比较。在一个实施例中，电压反馈模块122可包括电压比较器(未示出)，该电压比较器被配置成将输出电压112与参考电压进行比较。电压反馈模块122可响应于输出电压112与参考电压电平之差而将反馈信号150提供给DC反馈输入210。在一个实现中，DC输出模块208可包括开关晶体管(未示出)，并且反馈信号150可耦合至该开关晶体管。以下结合图3来更详细地描述开关晶体管。
通信模块120包括通信处理块124。通信处理块124可包括用于处理通信信号的电路系统，诸如用于由HomePlug规范所描述的电力线通信(PLC)275的信号处理电路系统。在一个实现中，通信数据132由通信处理块124编码成通信信号270，并且通信信号270通过EMI和通信信号块206耦合至电力线275。通信处理块124还可从电力线275接收通信信号270(在图2的示例中，通过EMI和通信信号块206接收通信信号270)并解码通信信号以及提供通信数据132。
在一个实现中，AC-DC功率模块202可能在反馈信号150调整输出电压112时产生噪声。类似于以上所描述的，来自AC-DC功率模块202的噪声可能干扰由通信处理块124提供的通信。例如，输出电压112中的噪声可能在接收和解码来自通信介质的通信信号270时干扰通信处理块124。在另一实现中，反馈信号150可能在AC-DC功率模块202中引起噪声。所引起的噪声可能影响通信信号270与通信介质之间的耦合。
在一个实施例中，电压反馈模块122可将噪声自适应信号151提供给噪声自适应单元128。噪声自适应信号151可以与提供给AC-DC功率模块202的反馈信号150(例如在振幅、频率或波形形状上)相关，并且在一些实现中，噪声自适应信号151可基本上类似于反馈信号150。噪声自适应单元128可响应于从电压反馈模块122接收到噪声自适应信号151而修改通信处理块124内的信号处理操作。如上所述，通信处理块124可将附加的滤波应用于对通信信号270的处理。附加的滤波可被配置成减小来自AC-DC功率模块202的输出功率112的噪声的影响。
图3是非隔离AC-DC功率模块302和通信模块120的示例框图300。如所描绘的，AC-DC功率模块302在虚线左侧示出，而通信模块120在虚线右侧示出。一些组件和结构未在AC-DC功率模块302和通信模块120两者中详细示出以免混淆该示图。
非隔离功率模块提供了电源与所供应输出电压之间的直接耦合。直接耦合在电源(该示例中的AC电源204)与输出功率112、接地和反馈信号150之间没有电隔离。通常而言，可在用户暴露于可直接耦合至危险电压(诸如由AC电源204提供的那些电压)的信号的机会极小时使用非隔离功率模块。例如，如果系统300是Wi-Fi通信系统，则用户将暴露于危险AC功率的机率非常小，因为没有有线连接将暴露于用户。
AC-DC功率模块302通过电力线275从AC电源204接收AC功率并提供输出电压112。AC电源204通过电力线275耦合至EMI和通信信号模块206。来自AC电源204的AC功率被EMI和通信信号模块206滤波并被耦合至整流器304。整流器304可以是可将AC信号整流成DC信号的全波整流器、半波整流器或任何其他技术上可行的整流器配置。整流器304的输出耦合至变压器306的原边的第一端子。变压器306可被配置成相对于原边步升(增大)或步降(减小)在副边提供的电压。
MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)M1308的栅极可由电阻器351、电容器352和齐纳二极管353来偏置。如图所示，整流器304的输出耦合至电阻器351的第一端子。电阻器351的第二端子耦合至电容器352的第一端子。电容器352的第二端子耦合至接地。电阻器351的第二端子还耦合至MOSFETM1308的栅极。
变压器306的原边的第二端子耦合至MOSFETM1308。MOSFETM1308耦合至开关晶体管Q1309。图3中示出的MOSFETM1308与开关晶体管Q1309的共源共栅耦合配置允许由MOSFET308M1在通过晶体管Q1309被低电压信号控制的同时处置高开关电压。尽管图3中M1308被描绘为MOSFET且Q1309被描绘为双极晶体管，但M1308和/或Q1309可用任何其他技术上可行的半导体或机械开关器件来实现。在一些实现中，可使用仅单个晶体管来替代MOSFETM1308和晶体管Q1309对(放弃共源共栅配置)，尤其是在来自变压器306的电压不超过单个晶体管的工作电压额定值时。尽管图3的实施例中示出的组件安排描绘了可用于DC-DC转换的一种拓扑(即，反激式拓扑)，但要注意，在其他实施例中可使用其他拓扑来提供类似的功能性。
晶体管Q1309可作为开关晶体管来操作，并且可至少部分地基于反馈信号150来传导电流。变压器306的副边产生输出电压112。变压器306的副边可被耦合至二极管354的第一端子。二极管354的第二端子耦合至电容器355的第一端子。电容器355的第二端子耦合至接地。二极管354和电容器355可平滑变压器306的副边的输出。输出电压112耦合至负载130。输出电压112还耦合至电压反馈模块122。电压反馈模块122可至少部分地基于输出电压112与参考电压电平之差将反馈信号150提供给晶体管Q1309。电压反馈模块122还可将噪声自适应信号151提供给噪声自适应单元128。噪声自适应信号151可以与反馈信号150(例如在振幅、频率或波形形状上)相关，并且在一些实现中，噪声自适应信号151可基本上类似于反馈信号150。
如上所述，通信处理块124可编码和解码在AC电力线275上携带的通信信号并提供(或接受)通信数据132。噪声自适应单元128可响应于接收到噪声自适应信号151而修改通信处理块124内的信号处理操作。如上所述，信号处理操作可被修改成包括附加的滤波和/或附加的信号处理操作，该附加的滤波和/或附加的信号处理操作被配置成在接收到反馈信号150时减小由AC-DC功率模块302产生的噪声的影响。可通过针对操作AC-DC功率模块302的仿真、实验或历史数据来确定附加的滤波和/或附加的信号处理操作的参数。附加的滤波和/或附加的信号处理操作的参数可被存储在通信处理块124、噪声自适应单元128或任何其他技术上合适的存储器或存储设备中。在一个实施例中，参数可被存储在噪声自适应单元128中所包括的查找表(LUT)320中。LUT320可被配置成存储可由通信处理块124使用以减小来自AC-DC功率模块302的噪声的影响的信号处理参数。例如，可响应于接收到噪声自适应信号151而从LUT320取回信号处理参数。在一个实施例中，可基于归因于功率模块302对通信信号270的噪声(诸如因反馈信号150产生的噪声)的统计而将多个信号处理参数存储于LUT320中。可在示图200中示出的系统的表征期间或在该系统正使用受控的递归测试进行操作时分析噪声(收集统计)。可响应于通信信号270的不同信号电平和/或统计而从LUT320取回不同的信号处理参数。
在一些实现中，可使用启动偏置模块310来在上电事件期间提供输出电压112，直至反馈信号150稳定且变压器306的输出(即，输出电压112)变得稳定。在变压器306的输出稳定之后，启动偏置模块310可被关闭并被置于高阻抗模式。在一个实施例中，启动偏置模块可包括高值电阻器和/或耗尽模式场效应晶体管(FET)。在高值电阻器的情形中，可在输出电压112首次被连接以供电时使用小电流(通常小于1mA)来建立输出电压112。负载130应汲取小于所供应的电流直至开关晶体管Q1309开始导电。一旦开关晶体管Q1响应于反馈信号150而导电，变压器306就提供负载130所需的所有电流。此时，负载130可汲取大于由高值电阻器所供应的电流。一旦变压器306向负载130供应电流，就可结合高值电阻器使用耗尽模式FET来断开启动偏置模块310以提高整体效率。
图4是隔离AC-DC功率模块402和通信模块420的示例框图400。如所描绘的，AC-DC功率模块402在虚线左侧示出，而通信模块420在虚线右侧示出。不同于非隔离功率模块，隔离功率模块在进入或离开该隔离功率模块的任何信号与通信模块420之间不具有直接耦合。隔离功率模块可比非隔离功率模块更安全，因为没有提供至危险电压(在该示例中，AC电源204)的直接耦合路径。
AC-DC功率模块402从AC电源204接收AC功率。AC电源204通过电力线275耦合至EMI和通信信号模块206。来自AC功率源204的AC功率被EMI和通信信号模块206滤波并被耦合至整流器304。整流器304的输出耦合至变压器306的原边的第一端子。如上所述，MOSFETM1308的栅极可由电阻器351、电容器352和齐纳二极管353来偏置。变压器306的原边的第二端子耦合至MOSFETM1308。MOSFETM1308以共源共栅配置耦合至开关晶体管Q1309。以上结合图3描述了MOSFETM1308和开关晶体管Q1309的配置和操作。
来自变压器306的副边的输出电压112耦合至负载130。如上所述，二极管354和电容器355可平滑变压器306的副边的输出。反馈信号150间接耦合至晶体管Q1309。电压反馈模块122还可将噪声自适应信号151提供给噪声自适应单元128。噪声自适应信号151可以与反馈信号150(例如在振幅、频率或波形形状上)相关，并且在一些实现中，噪声自适应信号151可基本上类似于反馈信号150。
在一些实施例中，尽管晶体管Q1309直接控制变压器306的原边中的电流，但反馈信号150并未直接耦合至晶体管Q1309。反馈信号150通过晶体管Q3432和隔离耦合器(诸如第二变压器430)耦合至开关晶体管309。第二变压器430可防止将危险电压(即，AC电源204)耦合至通信模块420。在一个实施例中，第二变压器430可以是具有1:1绕组比的隔离变压器。可使用其他技术上可行的隔离方法来替代第二变压器430。例如，可使用光电耦合，诸如光电二极管或光电晶体管(未示出)。
如上所述，通信处理块124可编码和解码在AC电力线275上携带的通信信号270并提供(或接受)通信数据132。噪声自适应单元128可修改通信处理块124内的信号处理操作。例如，信号处理操作可被修改成包括附加的滤波，该附加的滤波被配置成在接收到反馈信号150时减小由AC-DC功率模块402产生的噪声的影响。在一个实施例中，噪声自适应单元128可包括LUT320。如上所述，LUT320可被配置成存储可由通信处理块124使用以减小来自AC-DC功率模块302的噪声的影响的信号处理参数。
可在上电事件期间并且在反馈信号150通过第二变压器430被耦合之前使用启动电路421(在图4的虚线框中示出)来为MOSFETM1308提供初始开关通路。在一个实施例中，启动电路421可以是通过将电感器427耦合至变压器306并进一步耦合至电容器428以及电阻器425和429而形成的振荡扼流(ringingchoke)电路，其被配置成以至少部分地由它们的分量值和任何寄生分量值所确定的频率来振荡。该振荡即使在晶体管Q1309保持关断时也可操作晶体管Q2426，并且由此控制变压器306的原边中的电流。注意，在所描绘的配置中，晶体管Q1309的发射极和集电极耦合至Q2426。
启动电路421可由检测电路(诸如峰值检测器422)和晶体管Q4424来禁用。峰值检测器422可被配置成根据反馈信号150通过用组件(诸如电阻器和电容器)对该信号进行滤波来确定信号活动。在一个实施例中，峰值检测器422包括电容器452和两个串联的电阻器(电阻器450和电阻器451)以及二极管453。二极管453的第一端子耦合至第二变压器430的输出。二极管453的第二端子耦合至电容器452的第一端子。电容器452的第二端子耦合至接地。电容器452的第一端子还耦合至电阻器451的第一端子。电阻器451的第二端子耦合至电阻器450的第一端子和晶体管Q4424的基极。电容器450的第二端子耦合至接地。
当反馈信号150变得活跃时，晶体管Q3432进行操作并且类似于反馈信号150的信号被耦合至第二变压器430。第二变压器430的输出耦合至晶体管Q1309。如以上在图3中所描述的，晶体管Q1309充当用于变压器306中的电流的开关晶体管。来自第二变压器430的输出的信号被耦合至峰值检测器422。当所耦合的信号进入峰值检测器422时，晶体管Q4424被启用并将晶体管Q2426的基极耦合至低电势(接近于接地)，从而禁用晶体管Q2426，并由此禁用启动电路421。
图5是带有自适应噪声控制的功率模块和通信模块的示例操作的流程图500。图5的方法是参考图1–4中所描述的系统和组件来描述的(出于解说目的而非限制)。示例操作可由这些附图中的一个或多个组件(诸如但不限于，AC-DC功率模块202、通信模块120和噪声自适应单元128)来执行。
该流程可在框502始于从功率模块102接收电压之时。在一个实施例中，可在通信模块120处接收电压，并且该功率模块也可以是AC-DC功率模块302或AC-DC功率模块402。功率模块102可被配置成将输出电压112提供给其他模块，诸如通信模块120或通信模块420。
前进至框504，确定反馈信号150以调整来自功率模块102的电压。在一个实施例中，可通过电压反馈模块122来确定反馈信号150。如上所述，反馈信号150可描述输出电压112与参考电压电平之差并可将输出电压112调整到更高或更低的电平。例如，如果输出电压112低于参考电压电平，则反馈信号150可将输出电压112调整到更高的电压电平(高于当前输出电压112的电压)。相反，如果输出电压112是高于参考电压电平的电压，则反馈信号150可将输出电压112调整到更低的电压电平(低于当前输出电压112的电压)。
前进至框506，确定噪声自适应信号151。噪声自适应信号151可以与反馈信号150相关。例如，噪声自适应信号可以在振幅、频率或波形形状上类似于反馈信号150。在一个实施例中，噪声自适应信号151可基本上类似于反馈信号150。
前进至框508，响应于接收到噪声自适应信号151而执行降噪处理，并且该流程可结束。在一个实施例中，降噪处理可对通信信号270执行，并且可包括将附加的滤波或信号处理操作(诸如数字信号处理)应用于在通信模块120中执行的对通信信号的信号处理操作。在另一实施例中，对通信信号的信号处理操作是在通信处理模块124中执行的。降噪处理可减小从功率模块102耦合至通信信号270的噪声的影响。在一个实施例中，来自功率模块102的电压的噪声可能与反馈信号150相关。可在操作通信模块120或通信处理模块124之前表征从功率模块102耦合的噪声。由于表征了噪声，因此可通过附加的信号处理来减小噪声的影响。
应理解，图1-5和本文所描述的操作是旨在帮助理解各实施例的示例，而不应被用于限制各实施例或限制权利要求的范围。诸实施例可执行附加操作、执行较少操作、以不同次序执行操作、并行地执行操作、以及以不同方式执行一些操作。
如本领域技术人员将领会的，本发明主题内容的各方面可体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明主题内容的各方面可采取全硬件实施例、软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)、或组合了软件与硬件方面的实施例的形式，其在本文可全部被统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本发明主题内容的各方面可采取体现在其上含有计算机可读程序代码的一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式。
本发明主题内容的各方面是参照根据本发明主题内容的各实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图解说和/或框图来描述的。将理解，这些流程图解说和/或框图中的每个框、以及这些流程图解说和/或框图中的框的组合可以通过计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器以用以制造机器，从而经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令构建用于实现这些流程图和/或框图的一个或多个框中所指定的功能/动作的装置。
这些计算机程序指令也可存储在计算机可读介质中，其可以指导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定方式起作用，从而存储在该计算机可读介质中的指令制造出包括实现这些流程图和/或框图的一个或多个框中所指定的功能/动作的指令的制品。
计算机程序指令也可被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上以使得在该计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作步骤以产生由计算机实现的过程，从而在该计算机或其他可编程装置上执行的这些指令提供用于实现这些流程图和/或框图的一个或多个框中所指定的功能/动作的过程。
可为本文中描述为单数实例的组件、操作、或结构提供复数个实例。最后，各种组件、操作和数据存储之间的边界在某种程度上是任意的，并且在具体解说性配置的上下文中解说了特定操作。其他的功能性分配是已预见的并且可落在本发明主题内容的范围内。一般而言，在示例性配置中呈现为分开的组件的结构和功能性可被实现为组合式结构或组件。类似地，被呈现为单个组件的结构和功能性可被实现为分开的组件。这些以及其他变体、修改、添加及改进可落在本发明主题内容的范围内。

Claims (31)

1.一种设备，包括：
功率模块，其被配置成提供输出电压，所述功率模块包括：
输入级，其被配置成从电压源接收输入电压，以及
耦合至所述输入级的输出级，所述输出级被配置成至少部分地基于指示所述输出电压与参考电压之差的反馈信号来提供所述输出电压；以及
通信模块，其被配置成处理通信信号，所述通信模块包括：
电压反馈模块，其被配置成
从所述输出级接收所述输出电压，
将所述反馈信号提供给所述功率模块，以及
至少部分地基于所述反馈信号来提供噪声自适应信号，以及
通信处理块，其被配置成响应于接收到所述噪声自适应信号而修改对所述通信信号的信号处理操作，其中经修改的信号处理操作减小来自所述功率模块的噪声对所述通信信号的影响。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述通信处理块被配置成：
至少部分地基于所述噪声自适应信号来确定至少一个信号处理参数；以及
至少部分地基于所述至少一个信号处理参数来修改对所述通信信号的信号处理操作。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述通信处理块被配置成至少部分地基于所述噪声自适应信号来确定所述至少一个信号处理参数包括所述通信处理块被配置成：
确定多个信号处理参数；
存储所述多个信号处理参数；以及
至少部分地基于所述噪声自适应信号来选择所述多个信号处理参数的至少子集以修改对所述通信信号的信号处理操作。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述通信处理块包括用于存储所述多个信号处理参数的查找表。
5.如权利要求3所述的设备，其特征在于，被配置成至少部分地基于所述噪声自适应信号来选择所述多个信号处理参数的至少子集的所述通信处理块被进一步配置成至少部分地基于所述噪声自适应信号的状态来选择所述多个信号处理参数的至少子集。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述输入电压是交流(AC)输入电压，并且所述输入级被配置成从AC电力线接收所述输入电压。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述通信模块被配置成提供通信数据以通过所述AC电力线传输。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述噪声自适应信号是所述反馈信号。
9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述输出级包括被配置成控制所述输出级中的电流的开关组件。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述反馈信号耦合至开关组件。
11.如权利要求1所述的设备，其特征在于，在操作所述设备之前表征耦合至所述通信信号的噪声。
12.一种设备，包括：
功率模块，所述功率模块包括：
交流(AC)输入级，其被配置成通过AC电力线来接收AC功率并将通信信号耦合至所述AC电力线，以及
直流(DC)输出级，其被配置成从所述AC输入级接收AC功率并至少部分地基于指示DC输出电压与参考电压之差的反馈信号来提供所述DC输出电压；以及
通信模块，其被配置成处理所述通信信号，所述通信模块包括：
电压反馈模块，其被配置成
从所述DC输出级接收所述DC输出电压，
将所述反馈信号提供给所述功率模块，以及
至少部分地基于所述反馈信号来提供噪声自适应信号，以及
通信处理块，其被配置成
从所述功率模块接收所述通信信号，并且响应于接收到所述噪声自适应信号而修改对所述通信信号的信号处理操作，其中经修改的信号处理操作减小来自所述功率模块的噪声对所述通信信号的影响。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述通信处理块被配置成：
至少部分地基于所述噪声自适应信号来确定至少一个信号处理参数；以及
至少部分地基于所述至少一个信号处理参数来修改对所述通信信号的信号处理操作。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述通信处理块被配置成至少部分地基于所述噪声自适应信号来确定所述至少一个信号处理参数包括所述通信处理块被配置成：
确定多个信号处理参数；
存储所述多个信号处理参数；以及
至少部分地基于所述噪声自适应信号来选择所述多个信号处理参数的至少子集以修改对所述通信信号的信号处理操作。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述通信处理块包括用于存储所述多个信号处理参数的查找表。
16.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述通信处理块被配置成至少部分地基于所述噪声自适应信号来选择所述多个信号处理参数的至少子集包括所述通信处理块被配置成至少部分地基于所述噪声自适应信号的状态来选择所述多个信号处理参数的至少子集。
17.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述功率模块包括被配置成控制所述功率模块中的电流的开关晶体管，其中所述反馈信号被配置成操作所述开关晶体管。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，进一步包括隔离耦合器，其被配置成将所述反馈信号耦合至所述开关晶体管。
19.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述功率模块包括启动偏置电路，其被配置成在上电事件期间提供所述DC输出电压。
20.如权利要求18所述的设备，其特征在于，进一步包括检测电路，其被配置成检测反馈信号活动，其中所述检测电路通过所述隔离耦合器被耦合至所述反馈信号。
21.如权利要求20所述的设备，其特征在于，进一步包括启动电路，其被配置成在上电事件期间操作所述开关晶体管，其中在经由所述检测电路未检测到反馈信号活动时指示所述上电事件。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述启动电路包括被配置成操作所述开关晶体管的振荡扼流电路。
23.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述噪声自适应信号是所述反馈信号。
24.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述功率模块包括以共源共栅配置耦合至金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的开关晶体管，其中所述开关晶体管和所述MOSFET被配置成控制所述功率模块中的电流。
25.如权利要求12所述的设备，其特征在于，在操作所述设备之前表征来自功率模块的噪声。
26.一种方法，包括：
在设备的通信模块处接收来自所述设备的功率模块的电压；
在所述通信模块处确定反馈信号，其中所述反馈信号调整来自所述功率模块的所述电压；
至少部分地基于所述反馈信号来确定噪声自适应信号；以及
响应于接收到所述噪声自适应信号而调整所述通信模块中的信号处理操作以减小来自所述功率模块的噪声的影响。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，调整所述通信模块中的信号处理操作包括从查找表取回至少一个信号处理参数，并且使用所取回的至少一个信号处理参数来确定经调整的信号处理操作。
28.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述反馈信号至少部分地基于来自所述功率模块的所述电压与参考电压之差。
29.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所取回的至少一个信号处理参数至少部分地基于对来自所述功率模块的噪声的表征。
30.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述噪声自适应信号是所述反馈信号。
31.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述反馈信号是耦合至所述功率模块中的开关晶体管的开关信号。
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