TWI828129B - 用於電源的雜訊干擾抑制電路 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露的設備和相關方法涉及一種用於電源的雜訊干擾抑制電路(Noise Disturbance Rejection Circuit，NDRC)，其具有第一電路參考電位(First Circuit Reference Potential，CRP 1)、第二電路參考電位(Second Circuit Reference Potential，CRP 2)和導電連接兩者並為至少一個電流模式信號(Current Mode Signal，CMS)提供非零電阻返回路徑的電流鏈路。在說明性示例中，電源監控電路(Power Supply Monitor Circuit，PSMC)可以參考第一電路參考電位，控制電路可以參考第二電路參考電位。例如，電源監控電路可以產生相對於第一電路參考電位並表示電源電路(Power Supply Circuit，PSC)的輸出參數的電壓模式信號(Voltage Mode Signal，VMS)，並將電壓模式信號轉換為第一電流模式信號。例如，控制電路可以從第一電流模式信號產生用於電源電路的控制信號。各種實施例可以有利地將控制電路處呈現的電流模式信號的雜訊容限相對於等效電壓模式信號衰減至少10倍。

Description

用於電源的雜訊干擾抑制電路
本發明各個實施例主要涉及電源電路中的雜訊干擾抑制，且具體涉及一種用於電源的雜訊干擾抑制電路。
電子設備以多種方式接收電力。例如，消費性電子設備可以從牆壁插座(例如電源)或各種可攜式電源(例如電池、可再生能源、發電機)接收電力。電池供電設備的工作時間取決於電池容量和平均電流消耗。電池驅動設備的製造商可能會努力降低其產品的平均電池電流，以在電池更換或充電操作之間提供更長的設備使用時間。在一些示例中，市電供電設備的製造商可能會努力提高其產品的功率效率，以最小化熱負荷及/或最大化每瓦特耗電的性能。
在一些電子設備中，輸入電壓電源(例如，電池輸入、整流電源、中間直流電源)可以透過各種電壓轉換電路轉換成不同的電壓。開關模式電源由於其高效率而作為電壓轉換電路得到了廣泛的應用，且因此被廣泛應用於各種電子設備中。
開關模式電源使用開關器件轉換電壓，開關器件以極低的電阻接通，且以極高的電阻關斷。開關模式電源可以在一段時間內對輸出電感器充電，並可以在隨後的時間段內釋放部分或全部電感器能量。輸出能量可以被傳送至 一組輸出電容器，這些電容器提供濾波以產生直流輸出電壓。在降壓型開關電源中，穩態下的輸出電壓可近似為輸入電壓乘以一個工作週期，其中工作週期是一個通斷開關的接通時間除以一個開關週期內通斷開關的總接通時間和斷開時間。
本發明提供的設備和相關方法涉及一種用於電源的雜訊干擾抑制電路(Noise Disturbance Rejection Circuit，NDRC)，其具有第一電路參考電位(First Circuit Reference Potential，CRP1)、第二電路參考電位(Second Circuit Reference Potential，CRP2)和導電連接第一電路參考電位和第二電路參考電位並為至少一個電流模式信號(Current Mode Signal，CMS)提供非零電阻返回路徑的電流鏈路。在說明性示例中，電源監控電路(Power Supply Monitor Circuit，PSMC)可以參考第一電路參考電位，控制電路可以參考第二電路參考電位。例如，電源監控電路可以產生相對於第一電路參考電位並表示電源電路(Power Supply Circuit，PSC)的輸出參數的電壓模式信號(Voltage Mode Signal，VMS)，並將電壓模式信號轉換為第一電流模式信號。例如，控制電路可以從第一電流模式信號產生用於電源電路的控制信號。各種實施例可有利地將控制電路處呈現的電流模式信號的雜訊容限相對於等效電壓模式信號衰減至少10倍。
為了達到上述目的，本發明透過以下技術方案實現：一種雜訊干擾抑制電路，包含：電源監控電路，可操作地參考第一電路參考電位，並配置以產生相對於第一電路參考電位的第一電壓模式信號，第一電壓模式信號對應於從電源電路輸送至負載的電源輸出的第一輸出參數，以及將第一電壓模式信 號轉換為第一電流模式信號；控制電路，可操作地參考第二電路參考電位，並配置為從第一電流模式信號產生控制信號，控制電路可操作地耦合至電源電路，使得電源電路基於控制信號確定第一輸出參數；以及電流鏈路，其導電連接第一電路參考電位和第二電路參考電位，電流鏈路配置為經由非零電阻路徑傳遞第一電流模式信號的返回路徑；其中，在控制電路處呈現的第一電流模式信號的雜訊容限，其小於或等於等效電壓模式信號的雜訊容限的百分之十。
可選地，第一輸出參數包含電源電路的輸出電壓。
可選地，電源監控電路包含配置一電壓-電流轉換器電路，以將第一電壓模式信號轉換成第一電流模式信號。
可選地，配置電源監控電路，以產生與功率輸出的第二輸出參數成比例的第二電流模式信號。
可選地，第二輸出參數包含電源電路的輸出功率。
可選地，第二輸出參數包含電源電路的輸出電流。
可選地，電源監控電路進一步配置為產生與第二輸出參數成比例的第二電壓模式信號，並將第二電壓模式信號轉換為第二電流模式信號。
可選地，進一步配置電源監控電路，使得：透過測量相對於第一電路參考電位的功率輸出第一電壓基準，以產生第一電壓模式信號，以及，透過測量相對於功率輸出第二電壓基準的功率輸出第一電壓基準，以產生第二電壓模式信號。
可選地，第二電流模式信號表示功率輸出端的電流；以及配置電源監控電路，透過將第一電流模式信號和第二電流模式信號相乘以產生表示功率輸出的功率的第三電流模式信號。
可選地，控制電路將第一電流模式信號轉換成接收到的電壓模式信號。
本發明與現有技術相比具有以下優點：本發明的各種實施例可以實現一個或多個優點。例如，一些實施例可以有利地將輸出參數的雜訊干擾減少到經由電壓模式信號發送的輸出參數雜訊干擾的至少百分之十(10%)。因此，控制信號可以更準確地回應電源的電流輸出參數。
本發明的各種實施例可以有利地滿足或超過負載的電源信號參數要求，例如高性能處理器，其僅作為示例，但不作為限制。在本發明的各種實施例中，例如，電源電路在向負載提供電源信號時可以有利地滿足比在電壓模式下跨一個或多個電路參考域發送輸出參數信號的電源電路更嚴格(例如，更小)的誤差容限。本發明的各種實施例可有利地提供，例如，在比電壓模式輸出參數信號可實現的任意更高頻率下改進的雜訊抑制。
100:說明性實施例場景
105:伺服器
110:電源電路
115:負載
116:負載電路
117A:處理器
117B:記憶體
117C:週邊設備
120A,120B,120C:電源單元
125:多電位電源控制電路
130:系統功率監視器電路
135:電壓轉換器電路
140:功率級
145:控制器
150A:第一電路參考域
150B:第二電路參考域
155:電流電路參考電位鏈路
205,205A,205B,205N:監視器模組
210,210A,210B,210N:電壓-電流轉換器電路
215,216:放大器
220:控制電路
305A:第一電壓-電流轉換器
305B:第二電壓-電流轉換器
310:乘法器電路
315:連接線路
320:多工器電路
405A,405B:採樣電路
410:類比數位轉換器
415:測量電路
420:功率計算模組
425:輸出模組
430A:第一電壓-電流轉換器電容電壓係數電路
430B:第二電壓-電流轉換器電容電壓係數電路
500:雜訊干擾抑制電路
505:傳輸鏈路電阻
VPSU,VPSU-1,VPSU-2,VPSU-N:電壓信號
VOUT:電壓輸出
VSYS:電壓輸出參數信號
VISYS:電壓模式電流信號
VSYS_S,VISYS_S,VSYS_SCALED,VISYS_SCALED:縮放電壓模式信號
IIN:第一電流輸出信號
ISYS,ISYS-N:電流輸出參數信號
IVSYS:電流模式電壓信號
Idistance:距離
PIN:第三電流輸出信號
PSYS:功率輸出參數信號
CS:控制信號
CRP1:第一電路參考電位
CRP2:第二電路參考電位
RT:傳輸電阻
RS1,RS2,RSENSE,RTRACE,RPLANE,RScale1,RScale2:電阻
RL:非零電阻
dV:電壓差
G1:跨導
GND:接地
PGND:電源接地
AGND:類比接地
在附圖和下面的說明中闡述了各種實施例的細節。其他特徵和優點將從說明書和附圖以及申請專利範圍中而變得顯而易見。
圖1為本發明在向負載供電的電源電路的說明性示例場景中的例示性雜訊干擾抑制電路(Noise Disturbance Rejection Circuit，NDRC)的示意圖，其中雜訊干擾抑制電路配置為在兩個電路參考域(Circuit Reference Domain，CRD)之間發送輸出參數作為電流模式信號； 圖2為本發明的一個多電位電源電路中的例示性雜訊干擾抑制電路的示意圖；圖3為本發明的雜訊干擾抑制電路的例示性監視模組電路的方塊圖，其配置為在電壓模式下檢測至少一個輸出參數並轉換為電流模式；圖4為本發明的雜訊干擾抑制電路的例示性數位監視器模組電路的方塊圖，其配置為在電壓模式下檢測至少一個輸出參數並轉換為電流模式；以及圖5為本發明的雜訊干擾抑制電路的一個例示性實施例的示意圖，雜訊干擾抑制電路配置為在當前模式下從功率電路參考域向類比電路參考域發送輸出參數。
在各種圖式中的相似的元件符號表示相似的元件。
為了便於理解，本說明書的組織如下所述。首先，為了幫助介紹各種實施例的討論，參考圖1闡述配置為在電流模式下跨至少兩個電路參考域(Circuit Reference Domains，CRDs)發送輸出參數的雜訊干擾抑制電路(Noise Disturbance Rejection Circuit，NDRC)。並且，闡述引入參考圖2至圖5對雜訊干擾抑制電路和相關電路的一些例示性實施例的說明。最後，本說明書討論了與雜訊干擾抑制電路相關的進一步實施例、例示性應用和態樣。
圖1繪示出配置為在兩個電路參考域之間發送輸出參數作為電流模式信號的例示性雜訊干擾抑制電路。在所說明的示例中，雜訊干擾抑制電路用於向負載供電的電源電路的說明性實施例場景中。在所繪示的說明性實施例 場景100中，伺服器105由電源電路110提供電源。電源電路110向伺服器105的負載115提供電源(例如，經由電壓輸出VOUT)。作為示例，但不作為限制，電源電路110可以包含一個或多個開關電源。如圖1所繪示，伺服器105的負載115包含負載電路116。作為示例，但不作為限制，所繪示的負載電路116包含處理器117A(標記為CPU)、記憶體117B、其他相關週邊設備117C或其組合。
如圖1所繪示，電源電路110包含各個電源單元120A、120 B、...、120N。各電源單元輸出相應的電源電壓(例如，12V DC)信號VPSU-1、VPSU-2、...、VPSU-N。電源電壓輸入至多電位電源控制電路125。多電位電源控制電路125包含系統功率監視器電路130和電壓轉換器電路135。系統功率監視器電路130監視至少一個電源單元的電源輸出的至少一個電壓信號VPSU-N。電壓轉換器電路135可以配置為在電壓信號VPSU上操作並向負載115提供經調節的電壓輸出VOUT。在所說明的示例中，電壓轉換器電路135的功率級140將電壓信號VPSU轉換為電壓輸出VOUT。功率級140例示性地可以包含交錯開關功率級、降壓變壓器、升壓變壓器或其組合。
在所繪示的示例中，功率級140回應來自控制器145的控制信號CS。控制器145從系統功率監視器電路130接收電流輸出參數信號ISYS和電流模式電壓信號IVSYS。控制器145可以將控制信號CS確定為至少一個輸出參數信號的函數。系統功率監視器電路130和控制器145之間的路徑具有非零阻抗，其可包含傳輸電阻RT作為其真實分量。可作為示例，但不作為局限，傳輸電阻RT包含追蹤電阻、導體電阻、導線電阻、背板電阻、接地層電阻或其組合。在各種實施例中，電阻可以包含例如，電阻、電感及/或電容的實部及/或虛部的組合。
在所繪示的示例中，系統功率監視器電路130和功率級140位於可操作地參考第一電路參考電位CRP1的第一電路參考域中。控制器145位於可操作地參考第二電路參考電位CRP2的第二電路參考域中。第一電路參考電位CRP1和第二電路參考電位CRP2透過電流電路參考電位鏈路155進行電氣連接。電流輸出參數信號ISYS和電流模式電壓信號IVSYS中的至少一個輸出參數信號在被發送至控制器145之前在電壓模式中被感測並轉換為電流模式。例如，電流電路參考電位鏈路155可以為輸出參數信號提供非零電阻返回路徑。
因此，透過以當前模式發送輸出參數信號並在第一電路參考電位CRP1和第二電路參考電位CRP2之間提供電流電路參考電位鏈路155，輸出參數的雜訊干擾(例如，直流偏移、損耗、阻抗不連續性及串擾)可以有利地減少至經由電壓模式信號傳輸的輸出參數的至少百分之十(10%)。因此，控制信號CS可以更準確地回應電壓信號VPSU的電流輸出參數(例如，其中VPSU-N=VPSU)。因此，可以向負載115提供更穩定的功率輸出即電壓輸出VOUT。例如，處理器117A可以透過改善傳輸至控制器145的輸出參數信號中的雜訊抑制以配備增加的穩定性電源。
圖2表示多電位電源電路中的一個例示性雜訊干擾抑制電路。多電位電源控制電路125的系統功率監視器電路130包含與輸入電壓信號VPSU-1至VPSU-N相對應的監視器模組205A、205B、...、205N。各監視器模組205包含電壓-電流轉換器電路210(其中，電壓-電流轉換器電路210A、210B、...、210N與監視器模組205A、205B、...、205N相對應)。在所說明的示例中，電壓平行，使得電壓信號VPSU-1=VPSU-2=...VPSU-N=VPSU。作為示例，但不作為局限，各種實施例可以串聯配置，例如，電壓信號VPSU=VPSU-1+VPSU-2+...+VPSU_N。各電壓-電流 轉換器電路210可以參考V+和第一電路參考電位CRP1(例如，電壓信號VPSU)以及參考V+和V-(例如，透過電阻RSENSE的電阻器以產生對應於電源輸出的電流及/或功率的信號)來測量電源輸出的一個或多個輸出參數。電壓-電流轉換器電路210可以測量電源在電壓模式下輸出的輸出參數，並在將結果信號從第一電路參考域發送出去之前將其轉換為電流模式。
在所繪示的示例中，各監視器模組205輸出電流模式輸出參數ISYS。例如，電流輸出參數信號ISYS可以對應於功率輸出的電流、功率輸出的功率或其組合。例如，可以對各個電流輸出參數信號ISYS-N信號求和。例如，可以選擇單個電流輸出參數信號ISYS-N進行監控。在所繪示的示例中，單個監視器模組205N進一步輸出與電壓輸出參數信號(VPSU)的電壓相對應的電流模式電壓信號IVSYS(例如，其中VPSU=VPSU-1=VPSU-2=VPSU-N)。在各種實施例中，如圖所示，可以從單個電源單元(例如，VPSU-N)測量電流模式電壓信號IVSYS。在各種實施例中，可以從電壓輸出參數信號(VPSU)測量電流模式電壓信號IVSYS。在所繪示的示例中，轉換器電路210N在電壓輸出參數信號(VPSU)和電流模式電壓信號IVSYS之間具有跨導G1。相應地，電源輸出的電壓由公式1得出，其中電流模式電壓信號IVSYS是轉換器電路210N處的電流，且電壓信號VPSU=VPSU-N：公式1：VPSU=IVSYS * G1。
電流模式電壓信號IVSYS透過具有傳輸電阻RT的鏈路傳輸至控制器145。如果電壓信號以電壓模式傳輸，則其到達時的電壓將小於原始電壓，且其損耗與傳輸電阻RT成比例。透過以電流模式傳輸，控制器145看到(接收)的電流(IVSYSR)實質上等於來自轉換器210N的電流(IVSYS)。其中，二次效應(例如，對雜訊的被動耦合)可以忽略，如公式2所示。
Figure 111116248-A0305-02-0012-1
如圖所示，控制器145配備有放大器215，放大器215配置為透過參考第二電路參考電位CRP2和電阻RS1將電流模式電壓信號IVSYS轉換為電壓輸出參數信號VSYS以重構電源輸出的電流電壓，從而得出：公式3：VSYS=IVSYSR * RS1；公式1可替換為公式3，以IVSYS表示VSYS，
Figure 111116248-A0305-02-0012-2
 公式1可由IVSYS求解得出公式5，公式5：IVSYS=VPSU/G1；將公式5代入公式4得到公式6，其中用電源輸出電壓和跨導表示VSYS，
Figure 111116248-A0305-02-0012-3
 求解VPSU的公式6得到公式7，
Figure 111116248-A0305-02-0012-4
例如，放大器215可以配置為依照實質上等於跨導G1的因數縮放電壓輸出參數信號VSYS。因此，控制器145可以有利地從當前模式下在第一電路參考域150A和第二電路參考域150B之間傳輸的信號以重構電壓信號VPSU。
如圖所示，控制器145配備有放大器216，放大器216配置為透過參考第二電路參考電位CRP2和電阻RS2將電流輸出參數信號ISYS轉換為電壓模式電流信號VISYS來表示電壓模式下電源輸出的測量電流，從而得出：公式8：VISYS=ISYS * RS2。
例如，放大器216可以配置為按因數縮放電壓模式電流信號VISYS，以產生表示電流輸出參數信號ISYS的縮放的電壓模式電流信號VISYS。
在各種實施例中，電流電路參考電位鏈路155可以例如，為電流模式指令引數信號(例如，IVSYS、ISYS)提供具有非零電阻的返回路徑。因此，透過在參考不同電路參考電位的電路參考域之間以電流模式傳輸輸出參數，可以有利地拒絕顯著雜訊(例如，90%或更多)。
圖3繪示出雜訊干擾抑制電路的例示性監視模組電路的方塊圖，其配置為在電壓模式下檢測至少一個輸出參數並轉換為電流模式。監視器模組205電路透過壓差(例如，透過諸如電阻RSENSE的電阻)可操作地連接至節點(V+和V-)。監視器模組205可以進一步操作地參考第一電路參考電位CRP1。
第一電壓-電流轉換器305A將參考電壓的電壓V+轉換為第一電流輸出信號IIN(例如，對應於電源輸出的電流)。第二電壓-電流轉換器305B將參考第一電路參考電位CRP1的電壓V+轉換為第二電流輸出信號IVSYS(例如，對應於電源輸出的電壓VPSU)。乘法器電路310可以將V+(例如，表示VSYS)和第一電流輸出信號IIN(例如，表示ISYS)相乘以產生第三電流輸出信號PIN(例如，對應於電源輸出的功率)。在各種實施例中，乘法器電路310例如可以參考V+、V-、V+和V-之間的差或其組合。多工器電路320可以經由單個節點選擇性地發送第一電流輸出信號IIN和第三電流輸出信號PIN作為電流輸出參數信號ISYS和功率輸出參數信號PSYS。因此，監視器模組205電路可以有利地發送與電源輸出的電流、功率和電壓相對應的電流模式信號。例如，監視器模組205可以配置為類比電路、數位電路或其一些組合。
圖4繪示出雜訊干擾抑制電路的例示性數位監視器模組電路的方塊圖，其配置為在電壓模式下檢測至少一個輸出參數並轉換為電流模式。在所繪示的示例中，例示性監視器模組205電路配置有數位電路。監視器模組205電 路透過壓差(例如，透過諸如電阻RSENSE的電阻)可操作地連接至節點(V+和V-)。監視器模組205可以進一步操作地參考第一電路參考電位CRP1。
如圖所示，第一採樣電路405A參考電壓(例如，對應於電源輸出的電流及/或功率，在電壓模式下進行檢測)對電壓V+進行採樣，並將結果提供給類比數位轉換器410。第二採樣電路405B參考第一電路參考電位CRP1(例如，對應於在電壓模式下檢測的電源輸出的電壓(VPSU))對電壓V+進行採樣，並將結果提供給類比數位轉換器410。類比數位轉換器410可以將類比(電壓)信號轉換為用於測量電路415的數位(電壓)信號。
測量電路415包含功率計算模組420和輸出模組425。作為示例，但不作為限制，功率計算模組420可以從類比數位轉換器410來自採樣電路405A、405B的信號以產生的信號計算電壓、電流、功率或其組合。例如，功率計算模組420可以確定來自採樣電路405B產生的信號的電壓(例如，VPSU)、來自採樣電路405A產生的信號的電流及/或來自採樣電路405A、405B產生的信號的組合的功率。例如，測量電路415可以包含至少一個處理器、非易失性記憶體、隨機存取記憶體、查找資料表、積體電路、特殊應用積體電路、可程式邏輯陣列或其組合。作為示例，但不作為限制，功率計算模組可以包含配置為使處理器執行步驟以產生電壓、電流、功率、其他適當參數或信號的組合的電腦代碼。
輸出模組425可以調節輸出，例如縮放、變換(例如，電的、數學的)、轉換為特定標準、代碼及/或格式或其組合。輸出模組425可以識別及/或定址從功率計算模組420接收到的特定資料信號至特定輸出節點(例如，電流、功率及/或電壓)。在所繪示的示例中，輸出模組425向第一電壓-電流轉換器電容電壓係數(Voltage Coefficient Of Capacitance，VCC)電路430A提供與電流及/或功率輸 出參數相關的輸出信號。輸出模組425進一步向第二電壓-電流轉換器電容電壓係數電路430B提供與電壓輸出參數相關的輸出信號。
例示性地，第一電壓-電流轉換器電容電壓係數電路430A和第二電壓-電流轉換器電容電壓係數電路430B可以將來自輸出模組425的相應輸出參數信號從電壓模式信號轉換為電流模式信號。第二電壓-電流轉換器電容電壓係數電路430B可以將接收到的電壓輸出參數信號從電壓模式轉換為電流輸出參數信號ISYS。第一電壓-電流轉換器電容電壓係數電路430A可以將接收到的電流及/或功率輸出參數信號從電壓模式轉換為電流輸出參數信號ISYS(電流輸出參數)及/或功率輸出參數信號PSYS(功率輸出參數)。作為示例，但不作為限制，功率計算模組420、類比數位轉換器410、測量電路415及/或輸出模組425可以包含多工器電路，多工器電路被配置為選擇性地計算及/或輸出(例如，選擇一個或多個，在多個信號之間交替)不同的輸出參數信號。例如，第一電壓-電流轉換器電容電壓係數電路430A可以選擇性地(例如，透過第一電壓-電流轉換器電容電壓係數電路430A及/或上游中的類比及/或數位多工器)輸出電流模式電流輸出參數信號ISYS和電流模式功率輸出參數信號PSYS。
圖5繪示了雜訊干擾抑制電路的例示性實施例，雜訊干擾抑制電路配置為在當前模式下從功率電路參考域CRD向類比電路參考域發送輸出參數。雜訊干擾抑制電路500具有由具有電壓信號VPSU-N的電源輸出提供的負載115。系統功率監視器電路130透過系統功率監視器電路130的節點(V+和V-)處的電阻RSENSE以測量電源輸出的電壓模式電流信號VISYS。系統功率監視器電路130參考第一電路參考電位CRP1在電壓模式下測量電源輸出的電壓。在所說明的示例中，第一電路參考電位CRP1是電源接地PGND參考。系統功率監視器電路130 將電壓模式電流信號VISYS轉換為電流輸出參數信號ISYS。系統功率監視器電路130將電壓模式電壓輸出參數信號VSYS轉換為電流模式電壓信號IVSYS。
電流模式輸出參數信號(ISYS和IVSYS)從位於參考電源接地PGND的第一電路參考域150A中的系統功率監視器電路130發送至控制器145。控制器145位於參考第二電路參考電位CRP2的第二電路參考域150B中。在所說明的示例中，第二電路參考電位CRP2是類比接地AGND。因此，輸出參數信號從電源接地電路參考域發送至類比接地電路參考域。在所繪示的示例中，透過可操作地參考類比接地AGND的電路參考電位縮放電阻器，在控制器145處將電流模式信號轉換回電壓模式。如圖所示，電流輸出參數信號ISYS被轉換成由具有電阻RSCALE1的第一電阻器縮放的縮放電壓模式信號VISYS_SCALED，而電流模式電壓信號IVSYS被轉換成由具有電阻RSCALE2的第二電阻器縮放的縮放電壓模式信號VSYS_SCALED。
在所繪示的示例中，雜訊干擾抑制電路500的各種元件之間的物理傳輸鏈路具有傳輸鏈路電阻505。例如，電阻可以是透過一個或多個印刷電路板、電線、電纜、匯流排、其他適當導體或其組合的路徑中的電阻。如圖5所繪示，系統功率監視器電路130和控制器145之間的電流模式輸出參數信號遇到的電阻可以至少部分地是印刷電路板中的從到跡線(具有電阻RTRACE)。類似地，用於輸出至第一電路參考域150A中的負載的電源的傳輸鏈路例如可以至少部分地來自背板中的導體(具有電阻RPLANE)。
如圖所繪示，傳輸鏈路電阻505(例如，RTRACE)可以在相應電路參考域的兩個電路參考電位的類比接地AGND和電源接地PGND之間引入電壓差dV。在各種實施例中，電壓差dV可以在1至3%之間。電壓差dV將在以電壓模式 從電源電路參考域(第一電路參考域)中的系統功率監視器電路130和類比電路參考域(第二電路參考域)中的控制器145發送的輸出參數信號中引入雜訊。上述關係由公式9表示，其中VSCRD1是電源接地PGND電路參考域中系統功率監視器電路130處的電壓模式信號，VSCRD2是類比接地AGND電路參考域中控制器145處看到/測量的電壓模式信號：公式9：VSCRD2=VSCRD1+dV≠VSCRD1。
然而，在各種實施例中，負載115可能需要來自電源單元的更穩定及/或更精確控制的功率輸出。例如，負載115可以包含需要嚴格控制的電源輸入(例如，來自電源單元)的高性能處理器。在各種實施例中，作為示例，但不作為限制，負載115可能要求提供給負載的電源的輸出參數(例如，電壓)的方差小於5%、3%或1%。
在所繪示的示例中，第一電路參考域和第二電路參考域透過電流電路參考電位鏈路155連接。電流電路參考電位鏈路155為一個或多個電流模式信號(例如，ISYS、IVSYS)提供類比接地AGND和電源接地PGND(分別為第二電路參考電位CRP2和第一電路參考電位CRP1)之間的非零電阻(RL)返回路徑。因此，電源接地PGND電路參考域(第一電路參考域)中系統功率監視器電路130處的電流模式輸出參數信號(例如，ISYS，IVSYS)實質上等同於類比接地AGND電路參考域(第二電路參考域)中控制器145處看到的相應電流模式輸出參數信號(例如，分別為ISYS，IVSYS)。在電流模式下引入的雜訊(例如，接地雜訊)可能比在電壓模式下至少低一個數量級。因此，可以從電流模式信號確定精確的輸出參數(例如，電壓、電流及功率)。例如，可以從電流模式電壓信號IVSYS準確地確定電壓信號VPSU的電壓。因此，當與在電壓模式下傳輸相應的輸出參數信號相比時，輸出參 數信號中的雜訊干擾可以透過局限衰減至少10、100或更大的係數，但本發明不限定於此。降低的雜訊可有利地向負載115提供更穩定及/或更嚴格控制的電壓功率輸出。因此，與在電壓模式下跨一個或多個電路參考域發送輸出參數信號的電源電路相比，包含雜訊干擾抑制電路500的電源電路在向負載115提供電源信號時可以有利地滿足更嚴格(例如，更小)的誤差容限。
儘管已經參考附圖說明了各種實施例，但是其他實施例是可能的。例如，儘管已經參考附圖說明了例示性系統，但是其他的實施方式可以部署在其他工業、科學、醫療、商業及/或住宅應用中。
在各種實施例中，可以提供多個電路參考域和相應的電路參考電位，作為示例，而不是限制，可以包含2、3、4、5、10或更多。電流電路參考電位鏈路可以連接電路參考域的任何組合(視情況而定)。在各種實施例中，兩個不同電路參考電位之間的電壓差(例如，dV)在低頻時可實質上為零，但在高頻時可以增加。因此，各種實施例可有利地在比電壓模式輸出參數信號可實現的任意更高頻率下提供改進的雜訊抑制。
在各種實施例中，可以回應於來自類比或數位元件的信號以控制一些旁路電路實現，類比或數位元件可以是離散的、整合的或其組合。一些實施例可以包含程式化的、可程式化的設備或其組合(例如，可程式邏輯陣列、可程式邏輯裝置、特殊應用積體電路、微控制器、微處理器)，並且可以包含一個或多個資料記憶體(例如，單元、暫存器、區塊、頁)，其提供單級或多級數位資料儲存能力，並且可以是易失性、非易失性的，或者其組合。一些控制功能可以在硬體、軟體、韌體或其組合中實現。
例如，可以從可充電或一次性電池接收臨時輔助能量輸入，其可用於可攜式或遠端應用。一些實施例可以與其他直流電壓源(例如，電池)共同運作。交流(AC)輸入可以透過整流器和適當的比例接收，交流輸入可以例如從50/60Hz電源埠或可攜式發電機提供。交流(例如，正弦波、方波、三角波)輸入裝置可以包含一個線路頻率變壓器，以提供電壓升壓、電壓降壓及/或隔離。
可以使用包含各種電子硬體的電路來實現模組的各種示例。作為示例，但不作為限制，硬體可以包含電晶體、電阻器、電容器、開關、積體電路、其他模組或其組合。在各種示例中，模組可以包含在矽基底上製造的類比邏輯、數位邏輯、分立元件、跡線及/或記憶體電路，包含各種積體電路(例如，可程式邏輯陣列、特殊應用積體電路)或其組合。在一些實施例中，模組可以涉及預程式設計指令、由處理器執行的軟體或其組合的執行。例如，各種模組可能同時涉及硬體和軟體。
本說明書已經說明了本發明的一些實施例。然而，應當理解的是，可以進一步進行各種修改。例如，如果以不同的順序執行所揭露的技術的步驟，或者如果以不同的方式組合所揭露的系統的元件，或者如果使用其他元件作為補充元件，則可以實現有利的結果。因此，其他實施例均在以下申請專利範圍的保護範圍內。
100:說明性實施例場景
105:伺服器
110:電源電路
115:負載
116:負載電路
117A:處理器
117B:記憶體
117C:週邊設備
120A,120B,120C:電源單元
125:多電位電源控制電路
130:系統功率監視器電路
135:電壓轉換器電路
140:功率級
145:控制器
150A:第一電路參考域
150B:第二電路參考域
155:電流電路參考電位鏈路
VPSU,VPSU-1,VPSU-2,VPSU-N:電壓信號
VOUT:電壓輸出
ISYS:電流輸出參數信號
IVSYS:電流模式電壓信號
CS:控制信號
CRP1:第一電路參考電位
CRP2:第二電路參考電位
RT:傳輸電阻

Claims (10)

  1. 一種雜訊干擾抑制電路，其包含：一電源監控電路，可操作地參考一第一電路參考電位，並配置以產生相對於該第一電路參考電位的一第一電壓模式信號，該第一電壓模式信號對應於從一電源電路輸送至一負載的電源輸出的一第一輸出參數，以及將該第一電壓模式信號轉換為一第一電流模式信號；一控制電路，可操作地參考一第二電路參考電位，並配置為從該第一電流模式信號產生一控制信號，該控制電路可操作地耦合至該電源電路，使得該電源電路基於該控制信號確定該第一輸出參數；以及一電流鏈路，係導電連接該第一電路參考電位和該第二電路參考電位，該電流鏈路係配置為經由非零電阻路徑傳遞該第一電流模式信號的返回路徑；其中，在該控制電路處呈現的該第一電流模式信號的雜訊容限，其小於或等於一等效電壓模式信號的雜訊容限的百分之十。
  2. 如請求項1所述之雜訊干擾抑制電路，其中該第一輸出參數包含該電源電路的輸出電壓。
  3. 如請求項1所述之雜訊干擾抑制電路，其中該電源監控電路包含配置一電壓-電流轉換器電路，以將該第一電壓模式信號轉換成該第一電流模式信號。
  4. 如請求項1所述之雜訊干擾抑制電路，其中配置該電源監控電路，以產生與功率輸出的一第二輸出參數成比例的一第二電 流模式信號。
  5. 如請求項4所述之雜訊干擾抑制電路，其中該第二輸出參數包含該電源電路的輸出功率。
  6. 如請求項4所述之雜訊干擾抑制電路，其中該第二輸出參數包含該電源電路的輸出電流。
  7. 如請求項4所述之雜訊干擾抑制電路，其中該電源監控電路進一步配置為產生與該第二輸出參數成比例的一第二電壓模式信號，並將該第二電壓模式信號轉換為該第二電流模式信號。
  8. 如請求項7所述之雜訊干擾抑制電路，其中進一步配置電源監控電路，使其：透過測量相對於該第一電路參考電位的一功率輸出第一電壓基準，以產生該第一電壓模式信號，以及，透過測量相對於一功率輸出第二電壓基準的該功率輸出第一電壓基準，以產生一第二電壓模式信號。
  9. 如請求項1所述之雜訊干擾抑制電路，其中一第二電流模式信號表示功率輸出端的電流；以及配置該電源監控電路，透過將該第一電流模式信號和該第二電流模式信號相乘以產生表示功率輸出的功率的一第三電流模式信號。
  10. 如請求項1所述之雜訊干擾抑制電路，其中該控制電路將該第一電流模式信號轉換成接收到的一電壓模式信號。
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