CN110783910A - 系统功率监控 - Google Patents

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Abstract

在包括多个电源的系统中实施的系统功率监控电路和方法按电源输出电压和基准电压的比值，于每一电源处测量并缩放电源输出电流数值。经缩放的电源输出电流数值经组合后提供单一系统电流信号，成为系统电压信号同一基准电压数值的参照。通过系统电流信号和系统电压信号确定系统功率。在某些示例中，选定电源的电源输出电压被用作基准电压。

Description

系统功率监控
技术领域
本发明关联电子系统的功率监控，尤其是具有多个电源的系统功耗的监控系统和方法。
背景技术
电子系统的电源模块从电源处接收电力，并将稳定电压或电流传送至电子系统部件。通常来说，电源模块被构建为电压调整器，包括一电压调整控制器和电源切换设备。例如，电压调整器可以是直流对直流转换器，并将稳定直流电压传送至负载。
在典型配置中，电子系统可包括将电力传送至其不同部件的多个电源模块。例如，电子系统可包括多个处理器或者中央处理器(CPU)，其中的每一个处理器都耦合至相应电源模块以从电源接收稳定输入电压。在某些应用中，电子系统可要求电源模块监控处理器的用电或者功耗。电子系统可利用功耗信息来调节系统运行。例如，如果处理器汲取过多电量，则可压制处理器速度或者降低时钟频率，以减小处理器上的电力负荷。在典型系统配置中，电源模块可监控其正在传送至负载的电力，并向系统主机报告用电数据。例如，耦合至处理器的电源模块可监控其正在传送至处理器的电力，并向系统主机报告处理器用电。
电子系统的功耗越来越不受处理器本身支配或限制。相反，整个系统的功耗成为系统经受电力负荷条件的翔实信息。相应地，人们对于测量电子系统的功耗越来越感兴趣。测量系统功率变得具有挑战性，尤其是在系统由多个电源供电的情况下。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一个包括多个电源，将电力传送至相应负载的系统；该系统包括：
多个系统功率监控电路，每个电路均耦合至相应电源，配置用于检测相应电源的电源输出电流和电源输出电压，并接收基准电压，每个电路生成经缩放的电源输出电流数值，该数值得自相应电源输出电流按相应电源输出电压对基准电压的比值进行的缩放；以及
一控制器电路，配置用于可接收关联全部多个电源的经缩放电源输出电流数值，接收作为系统电压信号的基准电压，将作为系统电流信号的经缩放电源输出电流数值进行合计，并依据系统电流信号和系统电压信号提供系统功率输出信号。
本发明的一种系统，其中的基准电压包括预定电压。
本发明的一种系统，其中的基准电压包括多个电源中第一电源的电源输出电压。
本发明的一种系统，其中的控制器电路配置用于将系统电流信号乘以系统电压信号，从而提供系统功率输出信号。
本发明的一种系统，其中的每一系统功率监控电路包括：
一差分放大器，配置用于检测相应电源的电源输出电流，并生成指示电源输出电流的电
压信号；
一跨导放大器，配置用于接收指示电源输出电流的电压信号，并响应跨导放大器的增益数值，生成输出电流信号，该信号为经缩放的电源输出电流数值；以及
一比值增益控制电路，配置用于接收相应电源的电源输出电压和基准电压，并生成指示电源输出电压对基准电压比值的增益控制信号；该增益控制信号耦合至跨导放大器以调节跨导放大器的增益数值，同时跨导放大器响应经调节的增益数值，生成经缩放的电源输出电流数值。
本发明的一种系统，进一步包括串联耦合至每一电源和相应负载之间的检测电阻；每一系统功率监控电路配置用于通过感应相应检测电阻上的电压，检测电源输出电流。
本发明的一种系统，其中的控制器电路包括耦合至系统负载的电压调整器模块中的控制器。
本发明的第二个目的是，提供一个将电力传送至相应负载，包括两个或多个电源的系统，该系统包括：
一基准系统功率监控电路，耦合至第一电源；配置用于检测第一电源的第一电源输出电流，同时该电路生成基准电源输出电流数值；
一个或多个系统功率监控电路，每一该电路耦合至第一电源之外的相应电源，配置用于检测相应电源的电源输出电流和电源输出电压，并接收作为基准电压的第一电源之第一电源输出电压，每一该电路生成经缩放的电源输出电流数值，该数值为按相应电源输出电压对基准电压的比值缩放的相应电源输出电流；以及
一控制器电路，配置用于接收基准电源输出电流数值以及由一个或多个功率监控电路生成的经缩放电源输出电流数值，接收作为系统电压信号的基准电压，将基准电源输出电流数值和经缩放电源输出电流数值合计成系统电流信号，并依据系统电流信号和系统电压信号提供系统功率输出信号。
本发明的一种系统，其中的控制器电路配置用于，将系统电流信号乘以系统电压信号，从而提供系统功率输出信号。
本发明的一种系统，其中的每一系统功率监控电路包括：
一差分放大器，配置用于检测相应电源的电源输出电流，并生成指示电源输出电流的电压信号；
一跨导放大器，配置用于接收指示电源输出电流的电压信号，并响应跨导放大器的增益数值，生成输出电流信号；该输出电流信号为经缩放的电源输出电流数值；以及
一比值增益控制电路，配置用于接收相应电源的电源输出电压和基准电压，并生成指示电源输出电压对基准电压比值的增益控制信号；同时该增益控制信号耦合至跨导放大器以调节跨导放大器的增益数值，且跨导放大器响应经调节增益数值，生成经缩放的电源输出电流数值。
本发明的一种系统，其中的基准系统功率监控电路包括：
一差分放大器，配置用于检测相应电源的电源输出电流，并生成指示电源输出电流的电压信号；以及
一跨导放大器，配置用于接收指示电源输出电流的电压信号，并响应跨导放大器的增益数值，生成输出电流信号；该输出电流信号为基准电源输出电流数值。
本发明的一种系统，进一步包括串联耦合至每一电源和相应负载之间的检测电阻；基准系统功率监控电路和每一系统功率监控电路配置用于可通过感应相应检测电阻上的电压来检测电源输出电流。
本发明的一种系统，其中的控制器电路包括耦合至系统负载的电压调整器模块中的控制器。
本发明的第三个目的是，提供一种包括两个或多个电源将电力传送至相应负载的电子系统中系统功率的确定方法，包括：
选择基准电压；
针对每一电源，生成电源输出电压对基准电压的比值；
针对每一电源，按比值缩放电源输出电流；
将来自所有电源的经缩放电源输出电流合计成系统电流信号；
应用系统电流信号和作为系统电压信号的基准电压，确定系统功率，该系统功率指示由
两个或多个电源转移至负载的功率；以及
提供系统功率的数值作为输出。
本发明的一种方法，其中选择基准电压包括选择预定电压作为基准电压。
本发明的一种方法，其中选择基准电压包括选择第一个电源的电源输出电压作为基准电压。
本发明的一种方法，其中确定系统功率包括：将系统电流信号乘以系统电压信号，确定系统功率。
本发明的第四个目的是，提供一个将电力传送至相应负载，包括至少一个电源的系统，该系统包括：
至少一个系统功率监控电路，该电路耦合至相应电源，配置用于可检测相应电源的电源
输出电流和电源输出电压，并接收基准电压。该系统功率监控电路生成经缩放的电源输出电流数值，该数值为按相应电源输出电压对基准电压的比值缩放的相应电源输出电流；以及
一控制器电路，配置用于可接收关联至少一个电源，作为系统电流信号的经缩放电源输出电流数值；接收作为系统电压信号的基准电压，并依据系统电流信号和系统电压信号提供系统功率输出信号。
本发明的一种系统，其中的系统功率监控电路包括：
一差分放大器，配置用于可检测相应电源的电源输出电流，并生成指示电源输出电流的电压信号；
一跨导放大器，配置用于接收指示电源输出电流的电压信号，并响应跨导放大器增益数值，生成输出电流信号；该输出电流信号为经缩放的电源输出电流数值；以及
一比值增益控制电路，配置用于接收相应电源的电源输出电压和基准电压，并生成指示电源输出电压对基准电压比值的增益控制信号；该增益控制信号耦合至跨导放大器以调节跨导放大器的增益数值，同时跨导放大器响应经调节增益数值，生成经缩放的电源输出电流数值。
本发明的一种系统，其中的控制器电路包括耦合至系统负载的电压调整器模块中的控制器。
附图说明
在以下详细说明和随附图纸中披露了该发明的各类示例。
图1图解说明了包括多个电源的电子系统的配置。
图2是一方框图，它图解说明了本发明示例中包括一个或多个系统功率监控电路的电子系统。
图3是一示意图，它图解说明了本发明示例中包括一个或多个系统功率监控电路的电子系统。
图4是一电路图，它图解说明了某些示例中系统功率监控电路的构造。
图5是一电路图，它图解说明了可选示例中系统功率监控电路的构造。
图6是一流程图，它图解说明了本发明示例中的系统功率监控方法。
图7是一示意图，它图解说明了某些示例中的比值增益控制电路。
图8是一示意图，它图解说明了某些示例中可变增益跨导放大器的执行。
具体实施方式
可以数种方式实施本发明，包括：作为过程；作为器械；作为系统；作为组成物；作为在计算机可读存储媒介上实施的计算机程序产品；和/或作为处理器，例如硬件处理器或者处理器设备，配置用于可以执行存储在耦合处理器的存储器上和/或由其提供的说明。在本规范中，这些实施或者本发明所呈现的任何其他形式，都可被称作技艺。一般来说，可以在本发明范围内修改公布过程步骤的顺序。除非另有说明，被描述成配置用于执行任务的处理器或者存储器之类的部件可以作为一般部件得到实施，此时该部件得到临时配置，在给定时间执行任务；它也可以作为制造出来以供执行任务的特定部件得到实施。这里所用的术语“处理器”指的是配置用于处理计算机程序说明之类数据的一个或多个设备、电路和/或处理内核。
以下提供一项或多项发明实施的详细说明以及图解说明发明原理的随附图表。本发明的说明结合这类实施，但是本发明不限于任何实施。发明的范围仅受到要求的限制且包括许多替代、修改和等价物。在以下说明中陈述了许多特定细节，以便促成对于本发明的彻底理解。提供这些细节是为了举例，且本发明可以在不具有某些或全部此类特定细节信息的情况下，按照要求加以实行。为了表达清楚，没有详细描述与本发明相关的技术领域中已知的技术材料，以避免不必要的模糊不清。
按照本发明的一个方面，包括多个电源的电子系统中系统功率的确定方法通过按电源输出电压和基准电压的比例缩放每一输出电流数值，将电源输出电流数值合并。然后可以将经缩放的电源输出电流数值合计以提供与当作系统电压信号的基准电压相关的单一系统电流信号。通过这一方式，该方法提供单一系统电流信号和单一系统电压信号，借以确定系统功率。
按照本发明的另一方面，在包括多个电源的电子系统中实施系统功率监控电路，按电源输出电压和基准电压的比例，在每一电源处测量并缩放电源输出电流数值。相应地，所有电源的电源输出电流数值被缩放至同一基准电压数值，且可以组合经缩放的电源输出电流数值，以提供单一系统电流信号，同时基准电压被当作系统电压信号。然后可以通过系统电流信号和系统电压信号确定系统功率。在某些示例中，将经缩放的电源输出电流数值报告至电子系统中的电源模块；经缩放的电流数值于此得到组合，并由此确定系统功率。
按照该说明，电子系统通常指的是构建在印刷电路板上的系统，且包括一个或多个处理器(或者中央处理器(CPU))和其他电子元件，如模拟或数字集成电路、存储器集成电路、存储器设备或硬盘驱动器。电子系统的例子包括计算系统的母板或服务器主机板。按照该说明，电子系统通常包括形成于机板上的一个或多个处理器，且电子系统通常由一个或多个电源供电。
图1图解说明了包括多个电源的电子系统的配置。参照图1，电子系统10可包括一个或多个处理器或CPU和其他电子元件。可以将CPU和电子元件安装在印刷电路板12上。在当前实例中，电子系统10包括第一处理器CPU1、第二处理器CPU2、闪速存储器15、放大器电路16和硬盘驱动器17。电子系统10中的元件仅供举例说明。在某些实例中，电子系统10可以是计算系统的服务器主机板或者母板。电子系统10可由多个电源供电。在当前实例中，电子系统10得到第一电源PS1供电，同时提供电源输出电压VS1；同时它还得到第二电源PS2供电，同时提供电源输出电压VS2。电源PS1和PS2可以都提供同一输出电压数值，例如12V；也可以提供不同输出电压数值，例如12V和5V。
在典型系统配置中，处理器通过电压调整器模块(VRM)18接收稳压电源。特别地，每一处理器被耦合至从电源接收输入功率的相应电压调整器模块18。电压调整器模块18提供诸如稳定电压之类的稳定电源，给处理器供电。电压调整器模块18通常包括一电压调整控制器(“控制器”)和电源切换设备，以依据来自电源的输入电压生成稳定电压。
退出系统的操作通常要求监控处理器功耗。可以应用处理器功耗，响应处理器功耗等级，来压制处理器速度或降低时钟频率。由于每一处理器均耦合至相应的电压调整器模块，可以在电压调整器模块处测量处理用电。相应地，现有系统操作通常依赖电压调整器模块，来测量它正在传送至处理器的功率，并报告作为处理器功耗的测得功率。
近来，人们对于测量整个电子系统的功耗越来越感兴趣，而不是仅仅处理器的功耗。这是因为：只要系统的功率不受限，处理器功耗就不会成为系统的限制。测量系统功率，即整个电子系统的功耗因而成为人们的关注焦点。但是，测量包括多个电源的电子系统中的功耗面临挑战。
更具体地说，功率(P)等于电压(V)乘以电流(I)。即P＝V*I。但是，在具有多个电源的系统中，需要以某种方式将系统电压和系统电流合并，提供关于整个系统的有意义功率数值。在本发明的示例中，提供系统功率监控电路和方法，以确定包括两个或多个电源的电子系统的系统功率；其具体做法是参照单一系统电流数值信号和单一系统电压数值信号，借以确定系统功率。
图2是一方框图，它图解说明了本发明示例中包括一个或多个系统功率监控电路的电子系统。参照图2，电子系统20可包括在一个或多个印刷电路板22上形成的处理器和电子元件。电子系统20得到第一电源PS1的供电，提供电源输出电压VS1；它还得到第二电源PS2的供电，提供电源输出电压VS2。电子系统20中的不同元件分别得到第一和第二电源PS1、PS2的供电。在当前实例中，负载1和负载2体现了正在得到第一和第二电源PS1和PS2供电之电子系统的处理器和电子元件的不同组合。负载1得到第一电源PS1的供电，而负载2得到第二电源PS2的供电。
电源PS1和PS2可提供同一输出电压数值，例如12V；也可提供不同输出电压数值，例如12V和5V。但是，尽管可以对电源PS1和PS2进行编程，以生成同一电源输出电压数值，两个独立的电源却绝对不会生成完全相同的输出电压数值。例如，即便电源PS1和PS2均得到编程以生成12V输出电压，其中的一个可生成12V，而另一个却生成12.0001V。
为了促成确定系统用电或功耗，将系统功率监控电路30耦合至每一电源PS1、PS2。特别地，系统功率监控电路30串联耦合至电源和负载。系统功率监控电路30耦合至电源，以检测相应电源传送至相应负载的电源输出电流和电源输出电压。例如，耦合至第一电源PS1的系统功率监控电路30-1测量第一电源PS1的电源输出电流IS1和电源输出电压VS1。同时，耦合至第二电源PS2的系统功率监控电路30-2测量第二电源PS2的电源输出电流IS2和电源输出电压VS2。
系统功率监控电路30按相应电源输出电压和基准电压的比例，缩放测得的电源输出电流数值，以生成经缩放的电源输出电流数值。相应地，系统功率监控电路30-1生成经缩放的电源输出电流数值IM1，系统功率监控电路30-2生成经缩放的电源输出电流数值IM2。
在一个示例中，基准电压为预定电压，被提供给系统功率监控电路或者为其所知。所有系统功率监控电路都应用同一基准电压，对电源输出电流进行缩放。
在另一示例中，来自电源其中之一的电源输出电压被选作基准电压。在此情况下，对应于选定电源的系统功率监控电路被称为基准系统功率监控电路。基准系统功率监控电路不需要缩放来自选定电源的电源输出电流。另一方面，基准系统功率监控电路可以按比例1缩放电源输出电流。其他的系统功率监控电路按相应电源输出电压和作为选定电源之电源输出电压的基准电压，缩放相应的电源输出电流数值。
每一系统功率监控电路生成参照同一基准电压的经缩放电源输出电流数值；在此情况下，可以对经缩放电流数值进行合计，以生成指示系统电流的系统电流信号。基准电压被当作系统电压信号。在系统电流信号和系统电压信号由此确定的情况下，可以通过对系统电流信号和和系统功率信号做乘法来确定系统功率。在某些示例中，可将经缩放的电源输出电流数值IMX提供给电子系统20控制器电路之类的主机，加以组合并确定系统功率。在电源输出电压被选作基准电压的情况下，也可将电源输出电压提供给主机以确定系统功率。
更具体地说，系统功率监控电路的电流缩放操作生成经缩放的电源输出电流数值，该数值可用于确定系统功率如下。在第一种示例中，系统功率监控电路将预定电压用作基准电压VREF。对于提供电源输出电压VSX的每一电源，电源输出电流按比例VSX/VREF缩放电源输出电流。在具有两个电源的情况下，给出系统电流ISYS如下：
系统电流ISYS代表可用于确定系统功率的单一电流信号。因而可以确定系统功率PSYS如下：
Psys＝VREF*Isys＝IS1*VS1+IS2*VS2。
在第二种示例中，电源其一(例如VS1)被选作基准电压VREF。对于提供电源输出电压VSX的每一其他电源，电源输出电流按比例VSX/VREF缩放。在具有两个电源的情况下，给出系统电流ISYS如下：
系统电流ISYS代表可用于确定系统功率的单一电流信号。因而可以确定系统功率PSYS如下：
Psys＝VREF*Isys＝IS1*VS1+IS2*VS2。
图3是示意图，图解说明了本发明示例中包括一个或多个系统功率监控电路的电子系统。参照图3，将系统功率监控电路30耦合至每一电源，以检测电源输出电压和电源输出电流，并生成经缩放的电源输出电流数值。例如，系统功率监控电路30-1耦合至第一电源PS1，而系统功率监控电路30-2耦合至第二电源PS2。在当前示例中，系统功率监控电路30应用电流检测电阻Rsense检测电源输出电流。电流检测电阻Rsense串联耦合至电源和相应负载之间。系统功率监控电路30测量作为指示电源输出电流的电压信号的电流检测电阻Rsense上电压。在其他示例中，可以应用检测电源输出电流的其他手段。同时，系统功率监控电路30还检测电源输出电压并接收基准电压VREF。基准电压VREF可以是预定电压或者从电源之一处选择的电源输出电压。
系统功率监控电路30包括电流缩放电路34，该电路配置用于可按电源输出电压对基准电压VREF的比例缩放测得电源输出电流。在某些示例中，电流缩放电路34作为功率监控集成电路31形成。每一系统功率监控电路30生成一经缩放电源输出电流数值IMX。例如，在电源PS1处，系统功率监控电路30-1测量电源输出电流IS1并检测电源输出电压VS1。系统功率监控电路30-1按电源输出电压VS1和基准电压VREF的比例生成经缩放的电源输出电流数值IM1。在另一实例中，系统功率监控电路30-2于电源PS2处测量电源输出电流IS2并检测电源输出电压VS2。系统功率监控电路30-2按电源输出电压VS2和基准电压VREF的比例生成经缩放的电源输出电流数值IM2。
在本发明的示例中，经缩放的电源电流数值IMX耦合至控制器电路，经组合后生成系统功率数值。在当前示例中，应用电子系统20电压调整器模块中的控制器来处理经缩放电源电流数值，生成系统功率数值。特别地，电子系统20通常包括至少一个电压调整器模块，例如VRM1，它经耦合后可提供通向负载1之类负载的稳定电压。负载1可以是系统的处理器或者CPU。电子系统20可包括诸如VRM2之类的其他电压调整器模块。仅指定使用电压调整器模块之一，来生成系统功率数值。
在本发明的示例中，电压调整器模块VRM1的控制器配置用于可以接收经缩放电流数值IM1和IM2。电压调整器模块VRM1的控制器组合或合计经缩放电流数值，以生成作为系统电流信号的单一电流信号。电压调整器模块VRM1的控制器配置用于可接收作为信号系统电压信号的基准电压VREF。在某些示例中，基准电压为预定基准电压，且可为控制器所知，因而不需要提供。另一方面，可将基准电压提供给控制器。在其他示例中，基准电压为选定的电源输出电压，可通过诸如基准系统功率监控电路提供给控制器。电压调整器模块VRM1的控制器应用系统电流信号和系统电压信号来生成系统功率输出信号PSYS。在一示例中，电压调整器模块VRM1通过将系统电流信号乘以系统电压信号，生成系统功率PSYS输出信号。
图4是电路图，图解说明了某些示例中系统功率监控电路的构造。参照图4，系统功率监控电路30-A耦合至电源PS1，系统功率监控电路30-B耦合至电源PS2。在当前示例中，电源PS1被选作基准电源，电源输出电压VS1被当作基准电压。在当前示例中，系统功率监控电路30-A被配置成基准系统功率监控电路，且来自基准电源的电源输出电流不需要被缩放。相应地，可以在没有电流缩放电路系统的情况下构建系统功率监控电路30-A。
在一示例中，系统功率监控电路30-A包括一差分放大器32，用以检测电流检测电阻Rsense上的电压，并生成指示流过检测电阻Rsense之电流IS1的输出电压VM1。差分放大器32的输出电压VM1耦合至将电压信号VM1转换成输出电流信号IM1(节点36-1)的跨导放大器33。在此情况下，输出电流信号IM1未经缩放，且被称作基准电源输出电流IM1，或者在比例VS1/VREF为1的情况下按因数1进行缩放，从而可被描述成经缩放电源输出电流。
对于不用作基准的其他电源，可应用系统功率监控电路30-B。例如，系统功率监控电路30-B耦合至电源PS2。系统功率监控电路30-B包括差分放大器32，用以检测电流检测电阻Rsense上的电压，并生成指示流过检测电阻Rsense之电流IS2的输出电压VM2。差分放大器32的输出电压VM2耦合至将电压信号VM2转换成输出电流信号IM2(节点36-2)的跨导放大器33。系统功率监控电路30-B进一步包括比值增益控制电路35，配置用于可调节与电源输出电压VS2对基准电压VREF的比值成比例的跨导放大器33增益。在此情况下，基准电压为电源输出电压VS1。向比值增益控制电路35提供电源输出电压VS2和基准电压VREF(或者VS1)。比值增益控制电路35响应电源输出电压VS2和基准电压VREF(或者VS1)的比值，生成增益控制信号(节点37)。应用增益控制信号，调节跨导放大器33的增益，以便缩放检测到的电流数值。应用该方法，输出电流信号IM2按相应电压比值得到缩放，是电源输出电流IS2的缩放型式。
在一示例中，比值增益控制电路35被构建成电压分压器电路。增益控制电路35在运行时将相应电源输出电压VSX除以基准电压VREF。增益控制信号是VSX对VREF的电压比。图7是某些示例中比值增益控制电路的示意图。如图7中所示的示例子，应用于带运算放大器62的反馈环路中配置的电压倍增器，构建比值增益控制电路。图7中的比值增益控制电路仅供图解说明，并不起限制作用。在其他示例中，可以应用其他电路和方法来生成电源输出电压对基准电压的比值。
此外，在一示例中，跨导放大器33为可变增益跨导放大器，其中的增益可以由增益控制信号(节点37)予以调节。图8是示意图，图解说明在某些示例中对于可变增益跨导放大器的执行。在如图8所示的示例子中，通过将电压倍增器38耦合至跨导放大器的输入，调节跨导放大器33的增益。电压倍增器38将比值增益控制电路35生成的电压信号VMX乘以增益控制信号37。应用该方法，通过相对于基准电压的比值，调节跨导放大器33的增益。图8中的可变增益跨导放大器仅供图解说明，并不起限制作用。在其他示例中，可以应用其他电路和方法来调节跨导放大器的增益。
经过这样的配置，通过应用基准系统功率监控电路30-A和一个或多个系统功率监控电路30-B，可以将来自所有电源的基准电源输出电流和经缩放电源输出电流合计在一起，以生成单一系统电流信号ISYS。可以应用系统电流信号ISYS连同作为系统电压信号的基准电压VS1，来确定系统功率PSYS。图4中合计电流的加法器40仅供图解说明。在实际示例中，于控制器电路处执行电流合计，例如电压调整器模块的控制器电路。
在一实例中，电源PS1生成被用作基准电压VREF的12V电源输出电压VS1。也可以对电源PS2进行编程，以生成12V电源输出电压VS2；但由于电源的精确度会有变化(最多可达到+/-10％)，电源输出电压VS2实际可能为13.2V。在此情况下，给出系统功率监控电路30B处电源输出电压VS2对基准电压VREF的比值为13.2/12＝1.1。在此情况下，系统功率监控电路30-B的比值增益控制电路35按比值1.1调节跨导放大器33的增益。也就是说，经缩放的电流信号IM2等于1.1(IS2)。电流信号IM2因而与来自系统功率监控电路30-A的电流信号IM1加和。合计电流乘以基准电压VS1，得到系统功率数值。
在如图4中所示示例中，使用了两种不同类型的系统功率监控电路。基准系统功率监控电路30-A用于被选作基准电源的电源。在此情况下，基准电源输出电流不需要进行缩放，且比值增益控制电路可以忽略。用于其他电源的系统功率监控电路30-B通过比值增益控制电路得以构建，从而依据电源输出电压和基准电压的比值，缩放电源输出电流。
在本发明的替代示例中，可将同一系统功率监控电路应用于电子系统中的所有电源。图5是电路图，图解说明了替代示例中系统功率监控电路的构造。参照图5，电子系统中的每一电源都被耦合至系统功率监控电路30。例如，第一系统功率监控电路30-1耦合至电源PS1，且第二系统功率监控电路30-2耦合至电源PS2。系统功率监控电路30以相同的方式构建。每一系统功率监控电路30都包括差分放大器32，用以检测相应电流检测电阻Rsense上的电压，并生成指示流过检测电阻Rsense之电流ISX的输出电压VMX。差分放大器32的输出电压VMX耦合至跨导放大器33，后者将输入电压信号VMX转换成输出电流信号IMX。系统功率监控电路30进一步包括比值增益控制电路35，后者配置用于可以调节与电源输出电压VSX和基准电压VREF的比值成比例的跨导放大器33之增益。比值增益控制电路35响应电源输出电压VSX和基准电压VREF，生成增益控制信号(节点37)。增益控制信号用来调节跨导放大器33之增益，从而可以缩放检测到的电流数值。应用这种方式，输出电流信号IMX按相应电压比值得到缩放，因而是电源输出电流ISX的缩放型式。
在一示例中，基准电压VREF是提供给系统功率监控电路30的预定电压。在其他示例中，基准电压VREF是选定电源的电源输出电压。例如，电源PS1的电源输出电压VS1可被选作基准电压VREF。在此情况下，电源输出电压VS1于电子系统中所有系统功率监控电路30中被提供给比值增益控制电路35。对于电源PS1，比值增益控制电路35接收同一输入电压，因而其缩放比为1。缩放电源输出电流IM1实际上按比值1进行缩放，因而没有得到技术意义上的缩放。
经过这样的配置，可以将系统功率监控电路的同一构造应用于电子系统中的所有电源，无论电源之一是否被用作基准电源。
通过应用系统功率监控电路30，来自所有电源的经缩放电源输出电流可以被合计在一起，以生成单一系统电流信号ISYS。可以应用系统电流信号ISYS连同作为系统电压信号的基准电压VREF，来确定系统功率PSYS。图5中用于合计电流的加法器40仅供图解说明。在实际示例中，于控制器电路处执行电流合计，例如电压调整器模块的控制器电路。
在一实例中，提供12V基准电压VREF。可以对电源PS1进行编程，以生成12V电源输出电压VS1；但由于电源的精确度会有变化(最多可达到+/-10％)，电源输出电压VS1实际可能为11V。可以对电源PS2进行编程，以生成12V电源输出电压VS2；但由于电源的精确度会有变化(最多可达到+/-10％)，电源输出电压VS2实际可能为12.6V。在此情况下，给出系统功率监控电路30-1处电源输出电压VS1对基准电压VREF的比值为11/12＝0.92。在此情况下，系统功率监控电路30-1的比值增益控制电路35按比值0.92调节跨导放大器33的增益。也就是说，经缩放的电流信号IM1等于0.92(IS1)。同时，给出系统功率监控电路30-2处电源输出电压VS2对基准电压VREF的比值为12.6/12＝1.05。在此情况下，系统功率监控电路30-2的比值增益控制电路35按比值1.05调节跨导放大器33的增益。也就是说，经缩放的电流信号IM2等于1.05(IS2)。如此生成的电流信号IM2与电流信号IM1合计，再将合计电流乘以基准电压(12V)，得到系统功率数值。
图6是流程图，图解说明了本发明示例中的系统功率监控方法。可以在包括多个电源的电子系统中实施系统功率监控方法100，向一个或多个负载提供电力。参照图6，系统功率监控方法100从选择基准电压VREF(102)开始。基准电压可以是电源之一的预定电压或者选定电源输出电压。然后，方法100针对每一电源生成电源输出电压对基准电压(104)的比值。方法100又应用比值(106)，于每一电源处缩放电源输出电流。之后，方法100又对来自所有电源的缩放电源输出电流进行合计，得到系统电流(108)。然后它又应用系统电流和作为系统电压(110)的基准电压确定系统功率。该方法又提供作为输出(112)的系统功率。
在某些示例中，上述系统功率监控电路可以应用于仅包括单一电源的电子系统。在单一电源的情况下，可以按与系统功率监控电路30-1(图5)类似的方式实施系统功率监控电路，此时的电源输出电压VS1连同预定基准电压VREF耦合至比值增益控制电路35。系统功率监控电路提供经缩放的电源输出电流数值IM1，可以应用它，通过将电流数值IM1乘以作为系统电压信号的基准电压，计算出系统功率。在一实例中，电流数值IM1耦合至控制器，以执行功率计算。例如，可以将电流数值IM1提供至电子系统电压调整器模块中的控制器电路。
提供上述详细说明，用以图解说明本发明的具体实施，并不起限制作用。可能会有本发明范围内的许多修改和变化。在所附要求中定义了本发明。

Claims (20)

1.一个包括多个电源，将电力传送至相应负载的系统；该系统包括：
多个系统功率监控电路，每个电路均耦合至相应电源，配置用于检测相应电源的电源输出电流和电源输出电压，并接收基准电压，每个电路生成经缩放的电源输出电流数值，该数值得自相应电源输出电流按相应电源输出电压对基准电压的比值进行的缩放；以及
一控制器电路，配置用于可接收关联全部多个电源的经缩放电源输出电流数值，接收作为系统电压信号的基准电压，将作为系统电流信号的经缩放电源输出电流数值进行合计，并依据系统电流信号和系统电压信号提供系统功率输出信号。
2.如权利要求1所述之系统，其中的基准电压包括预定电压。
3.如权利要求1所述之系统，其中的基准电压包括多个电源中第一电源的电源输出电压。
4.如权利要求1所述之系统，其中的控制器电路配置用于将系统电流信号乘以系统电压信号，从而提供系统功率输出信号。
5.如权利要求1所述之系统，其中的每一系统功率监控电路包括：
一差分放大器，配置用于检测相应电源的电源输出电流，并生成指示电源输出电流的电
压信号；
一跨导放大器，配置用于接收指示电源输出电流的电压信号，并响应跨导放大器的增益数值，生成输出电流信号，该信号为经缩放的电源输出电流数值；以及
一比值增益控制电路，配置用于接收相应电源的电源输出电压和基准电压，并生成指示电源输出电压对基准电压比值的增益控制信号；该增益控制信号耦合至跨导放大器以调节跨导放大器的增益数值，同时跨导放大器响应经调节的增益数值，生成经缩放的电源输出电流数值。
6.如权利要求1所述之系统，进一步包括串联耦合至每一电源和相应负载之间的检测电阻；每一系统功率监控电路配置用于通过感应相应检测电阻上的电压，检测电源输出电流。
7.如权利要求1所述之系统，其中的控制器电路包括耦合至系统负载的电压调整器模块中的控制器。
8.一个将电力传送至相应负载，包括两个或多个电源的系统，该系统包括：
一基准系统功率监控电路，耦合至第一电源；配置用于检测第一电源的第一电源输出电流，同时该电路生成基准电源输出电流数值；
一个或多个系统功率监控电路，每一该电路耦合至第一电源之外的相应电源，配置用于检测相应电源的电源输出电流和电源输出电压，并接收作为基准电压的第一电源之第一电源输出电压，每一该电路生成经缩放的电源输出电流数值，该数值为按相应电源输出电压对基准电压的比值缩放的相应电源输出电流；以及
一控制器电路，配置用于接收基准电源输出电流数值以及由一个或多个功率监控电路生成的经缩放电源输出电流数值，接收作为系统电压信号的基准电压，将基准电源输出电流数值和经缩放电源输出电流数值合计成系统电流信号，并依据系统电流信号和系统电压信号提供系统功率输出信号。
9.如权利要求8所述之系统，其中的控制器电路配置用于，将系统电流信号乘以系统电压信号，从而提供系统功率输出信号。
10.如权利要求8所述之系统，其中的每一系统功率监控电路包括：
一差分放大器，配置用于检测相应电源的电源输出电流，并生成指示电源输出电流的电压信号；
一跨导放大器，配置用于接收指示电源输出电流的电压信号，并响应跨导放大器的增益数值，生成输出电流信号；该输出电流信号为经缩放的电源输出电流数值；以及
一比值增益控制电路，配置用于接收相应电源的电源输出电压和基准电压，并生成指示电源输出电压对基准电压比值的增益控制信号；同时该增益控制信号耦合至跨导放大器以调节跨导放大器的增益数值，且跨导放大器响应经调节增益数值，生成经缩放的电源输出电流数值。
11.如权利要求8所述之系统，其中的基准系统功率监控电路包括：
一差分放大器，配置用于检测相应电源的电源输出电流，并生成指示电源输出电流的电压信号；以及
一跨导放大器，配置用于接收指示电源输出电流的电压信号，并响应跨导放大器的增益数值，生成输出电流信号；该输出电流信号为基准电源输出电流数值。
12.如权利要求8所述之系统，进一步包括串联耦合至每一电源和相应负载之间的检测电阻；基准系统功率监控电路和每一系统功率监控电路配置用于可通过感应相应检测电阻上的电压来检测电源输出电流。
13.如权利要求8所述之系统，其中的控制器电路包括耦合至系统负载的电压调整器模块中的控制器。
14.一种包括两个或多个电源将电力传送至相应负载的电子系统中系统功率的确定方法，包括：
选择基准电压；
针对每一电源，生成电源输出电压对基准电压的比值；
针对每一电源，按比值缩放电源输出电流；
将来自所有电源的经缩放电源输出电流合计成系统电流信号；
应用系统电流信号和作为系统电压信号的基准电压，确定系统功率，该系统功率指示由
两个或多个电源转移至负载的功率；以及
提供系统功率的数值作为输出。
15.如权利要求14所述之方法，其中选择基准电压包括选择预定电压作为基准电压。
16.如权利要求14所述之方法，其中选择基准电压包括选择第一个电源的电源输出电压作为基准电压。
17.如权利要求14所述之方法，其中确定系统功率包括：将系统电流信号乘以系统电压信号，确定系统功率。
18.一个将电力传送至相应负载，包括至少一个电源的系统，该系统包括：
至少一个系统功率监控电路，该电路耦合至相应电源，配置用于可检测相应电源的电源
输出电流和电源输出电压，并接收基准电压。该系统功率监控电路生成经缩放的电源输出电流数值，该数值为按相应电源输出电压对基准电压的比值缩放的相应电源输出电流；以及
一控制器电路，配置用于可接收关联至少一个电源，作为系统电流信号的经缩放电源输出电流数值；接收作为系统电压信号的基准电压，并依据系统电流信号和系统电压信号提供系统功率输出信号。
19.如权利要求18所述之系统，其中的系统功率监控电路包括：
一差分放大器，配置用于可检测相应电源的电源输出电流，并生成指示电源输出电流的电压信号；
一跨导放大器，配置用于接收指示电源输出电流的电压信号，并响应跨导放大器增益数值，生成输出电流信号；该输出电流信号为经缩放的电源输出电流数值；以及
一比值增益控制电路，配置用于接收相应电源的电源输出电压和基准电压，并生成指示电源输出电压对基准电压比值的增益控制信号；该增益控制信号耦合至跨导放大器以调节跨导放大器的增益数值，同时跨导放大器响应经调节增益数值，生成经缩放的电源输出电流数值。
20.如权利要求1所述之系统，其中的控制器电路包括耦合至系统负载的电压调整器模块中的控制器。
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