一、 技术演进:从 DCR 采样到 Smart Power Stage (SPS)
电流监测(Telemetry)是服务器电源管理的灵魂。为了应对 AI 和高性能计算不断攀升的电流需求,技术经历了三个关键代际:
二、 核心方案:VREF 偏置伪差分采样 (Pseudo-Differential Sensing)
为实现极致的去噪效果,业界普遍采用基于参考电压的偏置方案(伪差分结构):
- 硬件结构:控制器提供高精度参考电压 VREFIN(如 1.2V),采样电阻 Risen跨接在控制器的 ISEN 引脚与 VREFIN 节点之间。控制器测量两端压差,将地平面波动视为“共模噪声”予以抵消。
- 传输方程 :Visen = Vrefin + (Iout * Gsps + Ioffset) * Risen
- 校准流程:系统必须执行 Auto-Zero Calibration(自动归零)。在开机瞬时(PWM 关闭)记录电压偏移,以扣除 Ioffset(静态偏移电流)。若不校准,轻载下可能出现“负电流”读数,干扰控制器的节能切相算法(Phase Shedding)。
三、 精准工程计算:Risen 阻值双向闭环
1. 动态范围校验(上限:防止波峰饱和)
必须确保电感电流波峰(含纹波)不超出控制器 ADC 的最大量程,防止逐周期限流(Cycle-by-Cycle Limiting)失效:Risen <= (Vdiff_max / ((Iocp_avg + 0.5 * Iripple) * Gsps)) * 0.9
- 工程要点:控制器监测的是实时瞬时电压。如果不计算这 0.5 * Iripple,电感电流的波峰会因超出量程而被“削平”,导致实际限流保护点远高于设定值,大幅增加烧毁风险。
2. 分辨率校验(下限:确保轻载精度)
Risen >= Vadc_lsb / (Imin_step * Gsps)
若电阻选得太小,Idle 状态下的电流读数会出现明显的阶梯状跳变或数值死区,影响电源监控的准确性。
四、 Layout 与硬件设计规范
五、 未来趋势:数字化与遥测进化
- 数字 IMON (Digital IMON):未来的 SPS 将逐步集成内部 ADC,通过高速数字总线(如 I3C)直接上报数字化电流值,彻底终结模拟干扰和外部 Risen 匹配的烦恼。
- MHz 级响应:随着 AI 算力 di/dt 飙升,反馈频率将向 MHz 进化,支撑更精细的动态电压调节(AVS)。


