CN111181378A - 用于抑制电磁干扰信号的控制电路 - Google Patents

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Abstract

一种用于抑制电磁干扰信号的控制电路。控制电路具有输入和输出。控制电路包括具有可变的第一增益因子的可变增益滤波电路。可变增益滤波电路被布置为接收指示电磁干扰信号的信号，并将信号输出到具有第二增益因子的受控信号源。控制电路还具有与可变增益滤波电路可操作地连接的控制器。控制器被布置为在控制电路的输出处接收指示输出信号的信号，并基于所接收的信号将控制信号输出至可变增益滤波电路，从而控制第一增益因子，以减小或最小化电磁干扰信号。

Description

用于抑制电磁干扰信号的控制电路
技术领域
本发明涉及用于抑制在电路的信号线或电源线中传导的电磁干扰信号。
背景技术
电磁干扰抑制电路是已知的，并且通常用于抑制信号线或电源线上存在的传导的电磁干扰信号。这些传导的电磁干扰信号可以分为差模电磁干扰信号(在电源供应线和电源返回线上以相反方向传导)和共模电磁干扰信号(在电源供应线和电源返回线上以相同方向传导)。
理论上，电磁干扰抑制电路能够产生抑制信号，该信号可以减少甚至消除不期望的电磁干扰信号。为了获得最佳的抑制性能，所产生的抑制信号应为电磁干扰信号的负值(例如，大小相等且反相)，以使两者可以始终彼此完全抵消。
然而，实际上，很难实现大体的或完全的抵消。首先，必须将电路的增益因子精确地控制为一，以使抑制信号的振幅与电磁干扰信号的振幅相匹配。但是，这种增益因子受各种因素影响，包括电路布置在的环境、电路部件的固有参数、电路部件随时间推移的劣化、电路的工作条件等。这些因素在生产过程中以及整个电路的使用寿命中会导致不良的性能变化。其次，必须将抑制信号精确地控制为与电磁干扰信号电压相差约180度(当抑制信号为电压信号时)，或者与电磁干扰电流信号大体同相(当抑制信号是电流信号)。实现电磁干扰抑制电路的另一个困难与反馈控制有关。尤其是，使用具有高增益和良好相位特性的放大器或类似电路部件会容易地给电路带来不希望的副作用，例如不稳定和振荡。
发明内容
本发明的目的是解决上述需求，克服或基本消除上述缺点，或更普遍地，提供一种用于抑制电磁干扰信号的改进的或替代的控制电路。本发明的另一个目的是提供一种电磁干扰信号抑制控制电路，它可以容易地集成到集成电路中。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于抑制电磁干扰(噪音)信号的控制电路，控制电路具有输入和输出，并且包括：可变增益滤波电路，其具有可变的第一增益因子，可变增益滤波电路被布置为：接收指示电磁干扰信号的信号，以及输出信号至具有第二增益因子的受控信号源；以及控制器，其与可变增益滤波电路可操作地连接，控制器被布置为在控制电路的输出处接收指示输出信号的信号；以及基于所接收的信号向可变增益滤波电路输出控制信号，以控制第一增益因子，从而最小化(或至少减小)电磁干扰信号。
优选地，控制电路还包括受控信号源，其被布置为：接收从可变增益滤波电路输出的信号；以及输出抑制信号，抑制信号被布置为抑制电磁干扰信号从第一电路部分到第二电路部分的传输。
优选地，第一电路部分与控制电路的输入连接，并且第一电路部分包括负载电路。此外，优选地，第二电路部分与控制电路的输出连接，并且第二电路部分包括电源供应电路。
在第一方面的一个实施方式中，抑制信号具有第一相位，并且电磁干扰信号具有第二相位。当电磁干扰信号是电压信号时，第一相位和第二相位相差约180度。替代地，当电磁干扰信号是电流信号时，第一相位和第二相位大体上同相。抑制信号具有第一振幅，并且电磁干扰信号具有第二振幅，并且第一振幅和第二振幅可以大体相同。
优选地，控制信号被布置为调节第一增益因子，使得第一增益因子与第二增益因子的乘积大体上等于1，例如在0.9至1.1之间。增益因子影响受控信号源输出的抑制信号的振幅。接近或等于1的因子可确保抑制信号的振幅接近或等于电磁干扰信号的振幅。通过适当的相移，可以通过抑制信号大体上抑制电磁干扰信号。
优选地，可变增益滤波电路是高通滤波电路。
在一个实施方式中，可变增益滤波电路包括：运算放大器，其具有反相输入、同相输入和输出；以及可变电阻电路，其连接在反相输入和输出之间。可变电阻电路提供可以通过控制器控制信号改变的电阻，以改变第一增益因子。
在第一方面的一个实施方式中，可变电阻电路包括多个电阻器，每个电阻器分别与相应的开关并联连接。可选地，可变电阻电路包括开关电容器。
优选地，电磁干扰信号是控制电路的输入处的电压信号或电流信号。指示电磁干扰信号的信号可以是电磁干扰信号本身或电磁干扰信号的一部分。
优选地，控制电路还包括检测器电路，该检测器电路被布置成检测控制电路的输出处的输出信号，该检测器电路可操作地连接在控制电路的输出和控制器之间。检测器电路可以是电压检测器电路或电流检测器电路。优选地，检测器电路是高通滤波电路。
在一个实施方式中，检测器电路具有输入和输出，可变增益滤波电路具有输入和输出；控制电路还包括跨检测器电路的输入连接的第一电容器和跨可变增益滤波电路的输入连接的第二电容器。
在第一方面的一个实施方式中，受控信号源是电压源。或者，受控信号源是电流源。优选地，受控信号源是电压源而检测器电路是电压检测器电路，或者，受控信号源为电流源而检测器电路为电流检测器电路。
优选地，受控信号源包括变压器，并且第二增益因子至少与变压器的匝数比相关。
在一种实施方式中，控制电路被布置在电源供应线和电源返回线之间，以用于抑制差模电磁干扰信号。在另一实施方式中，控制电路被布置在电源供应线或电源返回线或两者和参考接地线之间，以用于抑制共模电磁干扰信号。
根据本发明的第二方面，提供了一种包括第一方面的控制电路的集成电路。
附图说明
现在将参考附图通过示例的方式来描述本发明的实施方式，其中：
图1A是根据本发明一个实施方式的用于抑制差模电磁干扰信号的控制电路的简化电路图；
图1B是根据本发明另一实施方式的用于抑制差模电磁干扰信号的控制电路的简化电路图；
图2A是根据本发明一个实施方式的用于抑制共模电磁干扰信号的控制电路的简化电路图；
图2B是根据本发明另一个实施方式的用于抑制共模电磁干扰信号的控制电路的简化电路图；
图3A是根据本发明优选实施方式的用于抑制差模电磁干扰信号的控制电路的简化电路图；
图3B是根据本发明优选实施方式的用于抑制共模电磁干扰信号的控制电路的简化电路图；
图4是根据本发明一个实施方式的可以用在图1A至图3B的控制电路中的可变增益滤波电路的简化电路图；
图5A是根据本发明一个实施方式的图4的可变增益滤波电路中的可变电阻电路的电路图；以及
图5B是根据本发明另一个实施方式的图4的可变增益滤波电路中的可变电阻电路的电路图。
具体实施方式
图1A示出了在本发明的一个实施方式中布置在电源供应线和电源返回线之间的用于抑制差模电磁干扰信号的控制电路100。在图1A中，控制电路100布置在电源供应电路10(标记为“电源”)和负载电路20(标记为“电子电路”)之间。控制电路100具有与负载电路20连接的输入和与电源供应电路10连接的输出。在该实施方式中，电源供应电路10包括二极管整流桥，该二极管整流桥可操作地与AC电源(未示出)连接。
控制电路100包括可变增益滤波电路101，该可变增益滤波电路101被布置为在控制电路100的输入处接收呈电磁干扰信号电压vn形式的电磁干扰信号，并且将信号提供给受控电压源102。可变增益滤波电路101优选是高通滤波器。在该实施方式中，可变增益滤波电路101具有传递函数K1F(s)。可变增益滤波电路101的增益因子K1例如可以通过改变可变增益滤波电路101中的电阻来调节。
受控电压源102布置在控制电路100中在电源供应线中。受控电压源102被布置为接收来自可变增益滤波电路101的输出，并且基于所接收的输出提供输出电压信号以抵消、抑制或消除电磁干扰信号电压vn。由受控电压源102提供的输出电压信号优选地与电磁干扰信号电压vn的相位大体相差180度，但是具有与电磁干扰信号电压vn的振幅相似或相同的振幅。
受控电压源102具有增益因子K2，其可以是固定的或可调节的。受控电压源102优选地包括变压器(未示出)，在这种情况下，增益因子K2至少由变压器的匝数比确定。
控制电路100还包括可操作地与可变增益滤波电路101连接以调节增益因子K1的控制器103。控制器103可以由一个或多个CPU、MCU、控制器、逻辑电路、树莓派芯片等形成。控制器103被布置为在控制电路100的输出处接收指示输出电磁干扰信号的电磁干扰信号并且基于所接收的指示输出电磁干扰信号的信号向可变增益滤波电路101输出控制信号，以控制可变增益滤波电路101的增益因子K1。在该实施方式中，控制器103在其输入处连接有电压检测器电路104，该电压检测器电路104被布置为在控制电路100的输出处检测电压信号vn’形式的输出电磁干扰噪音信号，以用于反馈控制。输出的电磁干扰噪音信号优选地是在控制电路100的输出处的高频电磁干扰噪音信号，其中在输出处包括输出的电磁干扰噪音信号以及真实信号。电压信号vn’反映了控制电路100的性能，特别是它抑制电磁干扰信号的效果如何。电压信号vn’越低，抑制性能越好。电压检测器电路104优选地是高通滤波电路，其跨接在电源供应线和电源返回线上。
尽管未示出，但是可选的存储单元可以与控制器103相关联。该存储单元可以包括一个或多个易失性存储单元(例如随机存取存储器、动态随机存取存储器、静态随机存取存储器)，一个或多个非易失性单元(例如只读存储器可编程只读存储器、可擦可编程只读存储器、电可擦可编程只读存储器、铁电随机存取存储器、磁阻随机存取存储器、闪存、固态硬盘、NAND闪存和非易失性双列直插式内存模块)或其任意组合。存储器单元可以用于存储用于控制增益因子K1的预定控制算法、阈值、值等。
在操作中，控制电路100中的控制器103被布置为控制和调节增益因子K1，使得将K1乘以K2的总增益控制为大体上等于1。该控制和调节是基于输出电压信号(即，输出电磁干扰噪音信号vn’)的。大的输出电磁干扰噪音信号vn’表示需要调节系数K1以改善电磁干扰信号的抑制。通过使用控制器103将增益因子K1和K2的乘积维持在约为1，由受控电压源102输出的电压信号(其大体上是电磁干扰信号电压vn的“负”值)可以有效地抑制和大体上消除了电磁干扰信号电压vn，从而防止了电磁干扰信号电压传播到电源供应电路10。
可以对控制电路100进行各种修改。例如，在一些实施方式中，可以在可变增益滤波电路101和受控电压源102之间添加一个或多个增益级，只要K1乘以K2的总增益乘以所有添加的增益级的总增益被控制为大体上等于1。可替代地，或附加地，可以在控制器103和可变增益滤波电路101之间添加一个或多个增益级。在一些实施方式中，受控电压源102可以被布置在电源返回线处。控制电路100不需要布置在二极管整流桥之后。该电源不必是整流AC电源，而可以是其他类型的电源，例如DC电源。在一个示例中，控制电路100可以被布置在二极管整流器桥之前的AC侧。输入电磁干扰噪音电压的检测可以在电路中包括相关的输入电磁干扰噪音电压的任何点直接或间接进行。同样，反馈(或输出)电磁干扰噪音电压的检测可以在电路中包括相关的反馈电磁干扰噪音电压的任何点直接或间接进行。在某些情况下，特别是在电压感测中，间接感测电磁干扰噪音信号是理想的，因为它可以大大缓解电路部件的高电压击穿要求。
图1B示出了在本发明的一个实施方式中布置在电源供应线和电源返回线之间的用于抑制差模电磁干扰信号的控制电路200。在图1B中，控制电路200布置在电源供应电路10(标记为“电源”)和负载电路20(标记为“电子电路”)之间。控制电路200具有与负载电路20连接的输入和与电源供应电路10连接的输出。在该实施方式中，电源供应电路10包括二极管整流桥，该二极管整流桥可操作地与AC电源(未示出)连接。
控制电路200包括可变增益滤波电路201，该可变增益滤波电路201被布置成在控制电路200的输入处接收呈电磁干扰信号电流in形式的电磁干扰信号，并向受控电流源202提供信号。可变增益滤波电路201优选是高通滤波器。在该实施方式中，可变增益滤波电路201具有传递函数K1F(s)。可变增益滤波电路201的增益因子K1例如可以通过改变可变增益滤波电路201中的电阻来调节。
受控电流源202布置在控制电路200中，在电源供应线中或连接到电源供应线。受控电流源202被布置为接收来自可变增益滤波电路201的输出，并基于所接收到的输出提供输出电流信号，以抵消、抑制或消除电磁干扰信号电流in。由受控电流源202提供的输出信号电流优选地与电磁干扰信号电流in的相位大体相同，并且具有与电磁干扰信号电流in的振幅相似或相同的振幅。基尔霍夫电流定律要求特定电路节点上的电流之和始终为零。因此，通过将受控电流源202提供的输出电流信号布置成与其中的电磁干扰信号电流in的相位大体相同，受控电流源202(或更一般地，控制电路200)提供了用于电磁干扰信号电流in返回到负载电路20循环路径，从而防止电磁干扰信号电流in进入电源供应电路10。
受控电流源202具有增益因子K2，其可以是固定的或可调节的。受控电流源202优选地包括变压器(未示出)，在这种情况下，增益系数K2至少由变压器的匝数比确定。
控制电路200还包括可操作地与可变增益滤波电路201连接以调节增益因子K1的控制器203。控制器203可以由一个或多个CPU、MCU、控制器、逻辑电路、树莓派芯片等形成。控制器203被布置为在控制电路200的输出处接收指示输出电磁干扰信号的电磁干扰信号并且基于所接收的指示输出电磁干扰信号的信号向可变增益滤波电路201输出控制信号，以控制可变增益滤波电路201的增益因子K1。在本实施方式中，控制器203在其输入处连接有电流检测器电路204，该电流检测器电路204被布置为检测在控制电路200的电源返回线处的电流信号in’形式的输出电磁干扰噪音信号，以用于反馈控制。电流信号in’反映了控制电路200的性能，特别是它抑制电磁干扰信号的效果如何。输出的电磁干扰噪音信号优选地是在控制电路200的输出处的高频电磁干扰噪音信号，其中在输出处包括输出的电磁干扰噪音信号以及真实信号。电流信号in’越低，抑制性能越好。电流检测器电路204优选地是布置在电源返回线处的高通滤波电路。
尽管未示出，但是可选的存储单元可以与控制器203相关联。该存储单元可以包括一个或多个易失性存储单元(例如随机存取存储器、动态随机存取存储器、静态随机存取存储器)，一个或多个非易失性单元(例如只读存储器可编程只读存储器、可擦可编程只读存储器、电可擦可编程只读存储器、铁电随机存取存储器、磁阻随机存取存储器、闪存、固态硬盘、NAND闪存和非易失性双列直插式内存模块)或其任意组合。存储器单元可以用于存储用于控制增益因子K1的预定控制算法、阈值、值等。
在操作中，控制电路200中的控制器203被布置成控制和调节增益因子K1，使得K1乘以K2的总增益被控制为大体上等于1。该控制和调节是基于输出电磁干扰电流信号in’的。大的输出电磁干扰噪音信号in’表示需要调节因子K1以改善干扰抑制效果。通过使用控制器203将增益因子K1乘以K2的乘积维持在约为1，由受控电流源202输出的电流信号(其与电磁干扰电流信号具有大体上相同的相位和相同的振幅)能有效地抑制并大体消除电磁干扰信号电流in，从而防止电磁干扰信号电流传播到电源供应电路10。
可对控制电路200中进行各种修改。例如，在一些实施方式中，可以在可变增益滤波电路201和该受控电流源202之间添加一个或多个增益级，只要K1乘以K2的总增益乘以所有添加的增益级的总增益被控制为大体上等于1。可替代地，或附加地，可以在控制器203和可变增益滤波电路201之间附加一个或多个增益级。在一些实施方式中，电流检测器电路204可以替代地连接在电源供应线上。控制电路200不需要布置在二极管整流桥之后。该电源不必是整流AC电源，而可以是其他类型的电源，例如DC电源。在一个示例中，控制电路200可以被布置在二极管整流桥之前的AC侧。输入电磁干扰噪音信号的检测可以在电路中包括相关的输入电磁干扰噪音信号的任何点直接或间接进行。同样，反馈(或输出)电磁干扰噪音信号的检测可以在电路中包括相关的反馈电磁干扰噪音信号的任何点直接或间接进行。
图2A示出了在本发明的一个实施方式中布置在电源返回线和接地线之间的用于抑制共模电磁干扰信号的控制电路300。在图2A中，控制电路300布置在电源供应电路10(标记为“电源”)和负载电路20(标记为“电子电路”)之间。控制电路300具有与负载电路20连接的输入和与电源供应电路10连接的输出。在该实施方式中，电源供应电路10包括二极管整流桥，该二极管整流桥可操作地与AC电源(未示出)连接。高频旁路电容器350跨接在电源供应线和电源返回线之间，以使得这两条线可以被认为是AC短路。
控制电路300包括可变增益滤波电路301，该可变增益滤波电路301被布置成在控制电路300的输入处接收呈电压信号vn形式的电磁干扰信号(跨电源返回线和接地线)并向受控电压源302提供信号。可变增益滤波电路301最好是高通滤波器。在该实施方式中，可变增益滤波电路301具有传递函数K1F(s)。可变增益滤波电路301的增益因子K1例如可以通过改变可变增益滤波电路301中的电阻来调节。
受控电压源302被布置在控制电路300中在接地线中。受控电压源302被布置为接收来自可变增益滤波电路301的输出，并基于所接收的输出提供输出电压信号，以抵消、抑制或消除电磁干扰信号电压vn。由受控电压源302提供的输出电压信号优选地与电磁干扰信号电压vn的相位大体相差180度，但是具有与电磁干扰信号电压vn的振幅相似或相同的振幅。
受控电压源302具有增益因子K2，其可以是固定的或可调的。受控电压源302优选地包括变压器(未示出)，在这种情况下，增益因子K2至少由变压器的匝数比确定。
控制电路300还包括可操作地与可变增益滤波电路301连接以调节增益因子K1的控制器303。控制器303可以由一个或多个CPU、MCU、控制器、逻辑电路、树莓派芯片等形成。控制器303被布置为在控制电路300的输出处接收指示输出电磁干扰信号的电磁干扰信号，并且基于所接收的表示输出电磁干扰信号的信号向可变增益滤波电路301输出控制信号，以控制可变增益滤波电路301的增益因子K1。在该实施方式中，控制器303在其输入处连接有电压检测器电路304，该电压检测器电路304被布置成检测在控制回路300的输出处(跨电源返回线和接地线)的电压信号vn’形式的输出电磁干扰噪音信号，以用于反馈控制。输出的电磁干扰噪音信号优选地是在控制电路300的输出处的高频电磁干扰噪音信号，其中在输出处包括输出的电磁干扰噪音信号以及真实信号。输出的电磁干扰电压信号vn’反映了控制电路300的性能，特别是它抑制电磁干扰信号的效果如何。电磁干扰电压信号vn’越低，抑制性能越好。电压检测器电路304优选地是高通滤波电路，其跨接在电源返回线和接地线之间。
尽管未示出，但是可选的存储单元可以与控制器303相关联。该存储单元可以包括一个或多个易失性存储单元(例如随机存取存储器、动态随机存取存储器、静态随机存取存储器)，一个或多个非易失性单元(例如只读存储器可编程只读存储器、可擦可编程只读存储器、电可擦可编程只读存储器、铁电随机存取存储器、磁阻随机存取存储器、闪存、固态硬盘、NAND闪存和非易失性双列直插式内存模块)或其任意组合。存储器单元可以用于存储用于控制增益因子K1的预定控制算法、阈值、值等。
在操作中，控制电路300中的控制器303被布置为控制和调节增益因子K1，使得将K1乘以K2的总增益控制为大体上等于1。该控制和调节是基于输出电磁干扰电压信号vn’的。大的输出电磁干扰噪音信号vn’表示需要调节因子K1以改善干扰抑制。通过使用控制器303将增益因子K1和K2的乘积维持在约为1，由受控电压源302输出的电压信号(大体上是电磁干扰信号电压的“负”值)可以有效地抑制并大体上消除电磁干扰信号电压vn，防止电磁干扰信号电压传播到电源供应电路10。
可以对控制电路300进行各种修改。例如，在一些实施方式中，可以在可变增益滤波电路301和受控电压源302之间添加一个或多个增益级，只要K1乘以K2的总增益乘以所有添加的增益级的总增益被控制为大体上等于1。可替代地，或附加地，可以在控制器303和可变增益滤波电路301之间添加一个或多个增益级。在一些实施方式中，受控电压源302可以被布置在电源供应线、电源返回线处、或者同时布置在电源供应线和电源返回线处。控制电路300不需要布置在二极管整流桥之后。该电源不必是整流AC电源，也可以是其他类型的电源，例如DC电源。在一个示例中，控制电路300可以被布置在二极管整流器桥之前的AC侧。输入电磁干扰噪音信号的检测可以在电路中包括相关的输入电磁干扰噪音信号的任何点直接或间接进行。同样，反馈(或输出)电磁干扰噪音信号的检测可以在电路中包括相关的反馈电磁干扰噪音信号的任何点直接或间接进行。在某些情况下，尤其是在电压感测中，间接感测电磁干扰噪音信号是理想的，因为它可以大大改善电路部件的高电压击穿要求。
图2B示出了在本发明的一个实施方式中布置在电源返回线和接地线之间的用于抑制共模电磁干扰信号的控制电路400。在图2B中，控制电路400布置在电源供应电路10(标记为“电源”)和负载电路20(标记为“电子电路”)之间。控制电路400具有与负载电路20连接的输入以及与电源供应电路10连接的输出。在该实施方式中，电源供应电路10包括二极管整流桥，该二极管整流桥可操作地与AC电源(未示出)连接。高频旁路电容器450跨接在电源供应线和电源返回线之间，使得这两条线可以视为AC短路。
控制电路400包括可变增益滤波电路401，该可变增益滤波电路401被布置为在控制电路400的输入处接收呈电流信号in形式的电磁干扰信号，并向受控电流源402提供信号。可变增益滤波电路401优选是高通滤波器。在该实施方式中，可变增益滤波电路401具有传递函数K1F(s)。可变增益滤波电路401的增益因子K1例如可以通过改变可变增益滤波电路401中的电阻来调节。
受控电流源402布置在控制电路400中，在电源供应线中或连接到电源供应线。受控电流源402被布置为接收来自可变增益滤波电路401的输出，并基于所接收的输出提供输出电流信号，以抵消、抑制或消除电磁干扰信号电流in。由受控电流源402提供的输出电流信号优选地与电磁干扰信号电流in的相位大体相同，并且具有与电磁干扰信号电流in相似或相同的振幅。基尔霍夫电流定律要求特定电路节点上的电流之和始终为零。因此，通过将受控电流源402提供的输出电流信号布置成与其中的电磁干扰信号电流in的相位大体相同，受控电流源402(或更一般地，控制电路400)提供了用于电磁干扰信号电流in返回到负载电路20的循环路径，从而防止电磁干扰信号电流in进入电源供应电路10。
受控电流源402具有增益因子K2，其可以是固定的或可调节的。受控电流源402优选地包括变压器(未示出)，在这种情况下，增益系数K2至少由变压器的匝数比确定。
控制电路400还包括可操作地与可变增益滤波电路401连接以调节增益因子K1的控制器403。控制器403可以由一个或多个CPU、MCU、控制器、逻辑电路、树莓派芯片等形成。控制器403被布置为在控制电路的输出处接收指示输出电磁干扰信号的电磁干扰信号并且基于所接收的指示输出电磁干扰信号的信号向可变增益滤波电路401输出控制信号，以控制可变增益滤波电路401的增益因子K1。在本实施方式中，控制器403在其输入处连接有电流检测器电路404，该电流检测器电路404被布置成检测在控制电路400的接地线的电流信号in’形式的输出电磁干扰噪音信号，以用于反馈控制。电流信号in’反映了控制电路400的性能，特别是它抑制电磁干扰信号的效果如何。输出的电磁干扰噪音信号优选地是在控制电路400的输出处的高频电磁干扰噪音信号，其中在输出处包括输出的电磁干扰噪音信号以及真实信号。电磁干扰电流信号in’越低，抑制性能越好。电流检测器电路404优选是布置在接地线的高通滤波电路。
尽管未示出，但是可选的存储单元可以与控制器403相关联。该存储单元可以包括一个或多个易失性存储单元(例如随机存取存储器、动态随机存取存储器、静态随机存取存储器)，一个或多个非易失性单元(例如只读存储器可编程只读存储器、可擦可编程只读存储器、电可擦可编程只读存储器、铁电随机存取存储器、磁阻随机存取存储器、闪存、固态硬盘、NAND闪存和非易失性双列直插式内存模块)或其任意组合。存储器单元可以用于存储用于控制增益因子K1的预定控制算法、阈值、值等。
在操作中，控制电路400中的控制器403被布置为控制和调节增益因子K1，使得K1乘以K2的总增益被控制为大体上等于1。该控制和调节是基于输出电磁干扰噪音信号in’的。大的输出电磁干扰噪音信号in’表示需要调节因子K1以改善干扰抑制效果。通过使用控制器403将增益因子K1乘以K2的乘积维持在约1，由受控电流源402输出的电流信号(其与电磁干扰电流信号具有大体相同的相位)可以有效地抑制并大体消除电磁干扰信号电流in，防止电磁干扰信号电流传播到电源供应电路10。
可以对控制电路400进行各种修改。例如，在一些实施方式中，可以在可变增益滤波电路401和受控电流源402之间添加一个或多个增益级，只要K1乘以K2的总增益乘以所有添加的增益级的总增益被控制为大体上等于1。可替代地，或附加地，可以在控制器403和可变增益滤波电路401之间添加一个或多个增益级。在一些实施方式中，电流源402可以布置在电源供应线、电源返回线处、或者同时布置在电源供应线和电源返回线两者处。电流检测器电路404可以布置在电源供应线、电源返回线处、或者同时布置在电源供应线和电源返回线两者处。控制电路400不需要布置在二极管整流桥之后。该电源不必是整流AC电源，也可以是其他类型的电源，例如DC电源。在一个示例中，控制电路400可以被布置在二极管整流桥之前的AC侧。输入电磁干扰噪音信号的检测可以在电路中包括相关的输入电磁干扰噪音信号的任何点直接或间接进行。同样，反馈(或输出)电磁干扰噪音信号的检测可以在电路中包括相关的反馈电磁干扰噪音信号的任何点直接或间接进行。
图3A示出了在本发明的一个实施方式中布置在电源供应线和电源返回线之间的用于抑制差模电磁干扰信号的控制电路500。该实施方式中的控制电路500类似于图1A的控制电路100。主要区别在于，在本实施方式中，实现了间接电磁干扰噪音信号感测。为简单起见，以下仅描述这些差异。本领域的技术人员将理解，电路500的其他方面与电路100及其变形相同。可以应用于控制电路100的修改同样可以尽可能地应用于控制电路500，而不会妨碍这些差异的实现。
在控制电路500中，经由由电容器C1、C2和Csense形成的电容分压器来间接地执行对控制电路500的输入处的电磁干扰噪音信号和在控制电路500的输出处的反馈电磁干扰噪音信号的感测或检测。电容器C1和C2串联连接在电源供应线和电源返回线之间。电容器Csense作为LC谐振器(LC tank)的一部分串联在电源返回线上。在该实施方式中，可变增益滤波电路501将跨LC谐振器的电压信号vsense作为输入。电压检测器电路504将跨电容器C2的电磁干扰电压信号作为输出电磁干扰噪音信号，以用于反馈控制。在本实施方式中，电压信号vsense与电磁干扰噪音信号vn的关系为：
Figure BDA0002267561930000121
因此，实现电磁干扰噪音信号的完美(理论)消除的条件是：
Figure BDA0002267561930000122
由控制器503控制的可变增益优选为
Figure BDA0002267561930000123
可以对控制电路500进行各种修改。例如，可以在不同的位置使用更多的电容器来实现电容分压器。LC谐振器可以替代地布置在电源供应线中。
图3B示出了在本发明的一个实施方式中设置在电源返回线和接地线之间的用于抑制共模电磁干扰信号的控制电路600。该实施方式中的控制电路600类似于图2A的控制电路300。主要区别在于，在该实施方式中，实现了间接电磁干扰噪音信号感测。为简单起见，以下仅描述这些差异。本领域的技术人员将理解，电路600的其他方面与电路300及其变形相同。可以应用于控制电路300的修改同样可以尽可能地应用于控制电路600，而不会妨碍这些差异的实现。
在控制电路600中，经由由电容器Ccm和Csense形成的电容分压器间接地执行对控制电路600的输入处的电磁干扰噪音信号和在控制电路600的输出处的反馈电磁干扰噪音信号的感测或检测。电容器Ccm跨接在电源返回线和接地线之间。电容器Csense作为LC谐振器的一部分串联在电源返回线上。在该实施方式中，可变增益滤波电路601将跨LC谐振器的电压信号vsense作为输入。电压检测器电路604将跨电容器C2的电压信号作为用于反馈控制的输出电磁干扰噪音信号。在本实施方式中，电压信号vsense与电磁干扰噪音信号vn的关系为：
Figure BDA0002267561930000124
因此，实现电磁干扰噪音信号的完美(理论)消除的条件是：
Figure BDA0002267561930000125
由控制器603控制的可变增益优选为
Figure BDA0002267561930000126
可以对控制电路600进行各种修改。例如，可以在不同的位置使用更多的电容器来实现电容分压器。LC谐振器可以替代地布置在接地线上。
图4示出了在本发明的一个实施方式中可以在图1A至图3B的控制电路中使用的可变增益滤波电路700。在该实施方式中，可变增益滤波电路700包括具有反相输入、同相输入和输出的运算放大器720。滤波电路连接到同相输入。接地的第一电阻器724连接到反相输入。第二电阻器726和可变电阻电路728连接在运算放大器720的反相输入和输出之间。可变电阻电路提供可以由诸如来自控制器的控制信号改变的电阻，以改变增益系数K1。
可变增益滤波电路700可以使用具有电阻器网络、电容器网络、电感器网络或其任意组合的电路来实现。
图5A示出了在本发明的一个实施方式中的图4的可变增益滤波电路中的可变电阻电路800。可变电阻电路800包括三个电阻器R、2R、4R，每个分别与开关S1、S2、S3并联连接。开关S1、S2、S3中的每个被布置成接收相应的控制信号C1、C2、C3。通过选择性地控制开关S1、S2、S3的接通和断开，可以改变可变电阻电路800的等效电阻，以影响增益因子K1。在该实施方式中，电路800的等效电阻可以以R的递增量从0改变到7R。
图5B是本发明的另一实施方式中的图4的可变增益滤波电路中的可变电阻电路900。在该实施方式中，电路900包括开关电容器，即其两端可操作地连接到相应的开关S4、S5的电容器C。开关S4、S5中的每个布置成接收相应的控制信号。通过选择性地控制开关S4、S5的接通和断开，可以改变可变电阻电路900的等效电阻，以影响增益因子K1。在该实施方式中，电路900的等效电阻是开关频率的函数。
可以对可变电阻电路800、900进行各种修改。例如，可以基于应用来修改电路800中的电阻器的数量和电阻。可以基于应用来修改电路900中的电容器的数量和电容。
所有上述实施方式中的控制电路可以容易地体现在集成电路中。
在上面的描述中，使用诸如“约”，“大体上”等的等级术语来清楚地说明与各种电路部件相关联的一般公差以及在实践中不可避免的微小信号波动。
本发明的上述实施方式提供了一种可变增益控制电路，其增益因子可以根据需要进行调节，以确保电路的总增益可以保持在或大体保持在1，以改善干扰抑制性能。这方面是特别有利的，因为总的增益或增益乘积会受到各种因素的影响，例如
·电阻比以及所用电阻的容差(电阻匹配)；
·不同工作温度下电阻匹配的变化；
·由于不同的退化效应，电阻匹配随时间的变化；以及
·变压器的匝数比(如果受控电压或电流源包括变压器)
并会在生产过程中以及在产品的整个使用寿命中引起性能变化。通过根据需要灵活方便地调节增益因子，电阻失配、组件容差(例如，电容器或电阻器容差)、部件随时间变化或退化(例如，电容或电阻随时间变化)、变压器的匝数比变化等，都可以随时得到适当的补偿。
本领域技术人员将理解的是，在不脱离如广泛描述的本发明的精神或范围的情况下，可以对具体实施方式中所示的本发明进行多种变化和/或修改。
因此，本发明的所描述的实施方式在所有方面都应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (23)

1.一种用于抑制电磁干扰信号的控制电路，所述控制电路具有输入和输出，并且包括：
可变增益滤波电路，其具有可变的第一增益因子，所述可变增益滤波电路被布置为：
接收指示电磁干扰信号的信号；以及
输出信号至具有第二增益因子的受控信号源；以及
控制器，其与所述可变增益滤波电路可操作地连接，所述控制器被布置为：
在所述控制电路的输出处接收指示输出信号的信号；以及
基于所接收的信号向所述可变增益滤波电路输出控制信号，以控制所述第一增益因子。
2.根据权利要求1所述的控制电路，还包括所述受控信号源，其中，所述受控信号源被布置为：
接收从所述可变增益滤波电路输出的所述信号；以及
输出抑制信号，所述抑制信号被布置为抑制电磁干扰信号从第一电路部分到第二电路部分的传输。
3.根据权利要求2所述的控制电路，其中，所述第一电路部分与所述控制电路的所述输入连接，并且所述第一电路部分包括负载电路；以及所述第二电路部分与所述控制电路的所述输出连接，并且所述第二电路部分包括电源供应电路。
4.根据权利要求2所述的控制电路，其中，所述抑制信号具有第一相位，并且所述电磁干扰信号具有第二相位，并且其中，当所述电磁干扰信号是电压信号时，所述第一相位和所述第二相位相差约180度，并且其中当所述电磁干扰信号是电流信号时，所述第一相位和所述第二相位大体上同相。
5.根据权利要求4所述的控制电路，其中，所述抑制信号具有第一振幅，并且所述电磁干扰信号具有第二振幅，所述第一振幅和所述第二振幅大体相同。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的控制电路，其中，所述控制信号被布置为调节所述第一增益因子，以使得所述第一增益因子和所述第二增益因子的乘积大体上等于1。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的控制电路，其中，所述可变增益滤波电路是高通滤波电路。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的控制电路，其中，所述可变增益滤波电路包括：
运算放大器，其具有反相输入、同相输入和输出；以及
可变电阻电路，其连接在所述反相输入和所述输出之间；
所述可变电阻电路具有可被改变以改变所述第一增益因子的电阻。
9.根据权利要求8所述的控制电路，其中，所述可变电阻电路包括多个电阻器，每个所述电阻器分别与相应开关并联连接。
10.根据权利要求8所述的控制电路，其中，所述可变电阻电路包括开关电容器。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的控制电路，其中，所述电磁干扰信号是在所述控制电路的所述输入处的电压信号或电流信号。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的控制电路，其中，所述指示电磁干扰信号的信号是所述电磁干扰信号或其一部分。
13.根据权利要求1至5中任一项所述的控制电路，还包括检测器电路，所述检测器电路被布置成检测所述控制电路的所述输出处的输出信号，所述检测器电路可操作地连接在所述控制电路的所述输出与所述控制器之间。
14.根据权利要求13所述的控制电路，其中，所述检测器电路是电压检测器电路。
15.根据权利要求13所述的控制电路，其中，所述检测器电路是电流检测器电路。
16.根据权利要求13所述的控制电路，其中，所述检测器电路是高通滤波电路。
17.根据权利要求13所述的控制电路，其中，所述检测器电路具有输入和输出，所述可变增益滤波电路具有输入和输出；以及其中所述控制电路还包括跨所述检测器电路的输入连接的第一电容器和跨所述可变增益滤波电路的输入连接的第二电容器。
18.根据权利要求2至5中任一项所述的控制电路，其中，所述受控信号源是电压源。
19.根据权利要求2至5中任一项所述的控制电路，其中，所述受控信号源是电流源。
20.根据权利要求2至5中任一项所述的控制电路，其中，所述受控信号源包括变压器，并且所述第二增益因子至少与所述变压器的匝数比相关联。
21.根据权利要求1至5中任一项所述的控制电路，其中，所述控制电路被布置在电源供应线和电源返回线之间，以用于抑制差模电磁干扰信号。
22.根据权利要求1至5中任一项所述的控制电路，其中，所述控制电路被布置在电源供应线或电源返回线或两者与参考接地线之间，以用于抑制共模电磁干扰信号。
23.一种集成电路，包括权利要求1至22中任一项所述的控制电路。
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