一種雙輸入、單輸出的電源的製作方法
2023-06-27 21:03:51 1
一種雙輸入、單輸出的電源的製作方法
【專利摘要】一種雙輸入、單輸出的電源，提供了調節電路和調節技術可以為一個給定的負載提供足夠大的功率，即使在系統中沒有單一的供電電源可以滿足給定負載的需求。本發明中的電路和技術使用了多個開關穩壓器，這些穩壓器的輸入端具有不同的電壓並且都有一個單一的聯合輸出端。一個電流檢測電路通過開關穩壓器來分配功率，因此每個開關穩壓器都會給一部分輸出端提供電流，從而為開關穩壓器提供功率。
【專利說明】—種雙輸入、單輸出的電源
【技術領域】:
[0001]本發明涉及一種滿足一定功率要求的電子系統。更特別的是，本發明涉及一種滿足單一的功率要求的電子系統，該系統中沒有足夠的電源供應。
【背景技術】:
[0002]在近幾年，許多數字系統的功率要求顯著提高。在一些系統中，可以從任意給定的電源獲得的功率，在一定的系統中可能不足以滿足給定負載的要求。
[0003]這將需要提供足夠的功率來滿足給定負載的要求，即使在系統中沒有足夠的單一的電源來滿足給定負載的要求。
【發明內容】
:
[0004]本發明的目的是為給定負載提供足夠的功率，即使在系統中沒有足夠的單一的電源來滿足給定負載的要求。
[0005]根據本發明原則的一個調節電路，包含多個開關穩壓器，每個開關穩壓器包含一個獨立的輸入端。該調節電路提供了一個調節輸出端，其中至少有一個電流檢測電路耦合在調節輸出端和獨立的輸入端之間，從而為每個開關穩壓器提供一個電流檢測信號，跟控制信號一樣用來設定每個開關穩壓器傳送的功率。每個開關穩壓器的輸出端直接通過一個電阻耦合到調節輸出端上。電流檢測電路通過每個開關穩壓器按照一個較好的預定的比例將功率提供給調節輸出端。因此，調節電路使用了多個電源，每個電源連接到每個開關穩壓器的一個輸入端上，並將開關穩壓器的輸出端結合起來，這樣調節電路就可以提供比系統中任何單電源能夠提供的功率更高的輸出功率。
[0006]本發明還提供了一種用來調節輸出電流的方法。該方法使用了一個調節電路。該調節電路包含多個開關穩壓器。該方法最好可以檢測輸出電流，並設定由每個開關穩壓器提供的輸出電流的份額，從而提供出總的輸出電流。上述設定基於一定的比例。一個獨立的電源被用於每個開關穩壓器的輸入端。由於上述方法涉及從多個開關穩壓器中提供電源，每個開關都有一個獨立的電源，所以上述方法可以比系統中的單電源提供更多的輸出功率。
[0007]本發明的技術解決方案:
[0008]本發明的實施案例中最好包含一個反饋電路，該反饋電路耦合在輸出電壓和每個開關穩壓器之間，從而更好地設定由調節電路提供的總功率。
[0009]對比專利文獻:CN201166836Y雙輸入單輸出訊號轉換器200820009825.X，CN203027013U 雙輸入電源供應器 201220600606.5
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0010]附圖將對本發明的優點作進一步的描述，部分器件的參考字符已在圖中標明。
[0011]圖1是根據本發明原則的一個電流模式的調節電路的電路圖。[0012]圖2是根據本發明原則的一個電壓模式的調節電路的電路圖。
【具體實施方式】:
[0013]本發明可根據其描述實行，為了說明起見，本發明的目的不受限制，本發明的權利受權利要求說明書的限制。
[0014]在任何特定的電子系統中，給定負載所需的功率可能不可以從一個單電源中獲得。有可能從電源系統中獲得，但是沒有哪個單電源有這樣的能力，只有將單個的電源組合起來才有足夠的能力滿足給定負載的要求。
[0015]結合不同的電源來形成一個單一的調節電壓的困難之一就是，怎樣確保從每個貢獻電源獲得功率的正確比例。另外一個問題就是，怎樣將每個電源的輸出結合成一個單一的調節輸出。
[0016]根據本發明原則的一個調節電路，通過提供至少兩個用來調節輸出電壓的開關穩壓器，來解決這些問題。每個調節器的輸入端連接到獨立的電源電壓上。這些電源電壓可能和其他的電源電壓具有相同的或不同的電位。調節電路將每個開關穩壓器的輸出端結合成一個單一的輸出端。上述調節電路也包含一個電流檢測電路，該檢測電路最好耦合到輸出端上或是每個穩壓器不同的輸入端上，這些穩壓器可以提供多個電流檢測信號。每個電流檢測信號最好為每個穩壓器提供一個輸入控制信號。上述電流檢測電路，最好能夠將每個開關穩壓器提供的功率按照一個固定的比例分配到輸出端上。該電路結構可以比電路中的任何單電源提供更大的輸出功率。
[0017]下面的示例演示了一個典型的電路的工作情況。該電路包含一個5V (伏特)、2A(安培)的電源和一個12V、1A的電源。然而，電路中的一個負載需要一個1.6VU0A的電源。因此，最大的輸入電壓只能達到12W(瓦特)的功率，不足以提供負載所需要的功率，16W(P=I*V=16ff)0
[0018]而一個單一的電源供應系統，在輸出端只提供電源，該電源由單電源提供，本發明中的調節電路能夠比傳統系統中的任何單電源提供更多的輸出功率。本發明中的調節電路同時使用多個電源供應器來提供一個總輸出功率，比每個單獨的電源供應器的容量更大。在本例中，負載將從12V的電源中獲得10W的功率，並在5V的電源中保持6W的功率，從而提供16W的總的輸出功率。
[0019]本發明中的調節電路使用了一個電流檢測電路，來控制每個穩壓器在輸出端提供的功率，並固定輸出功率的比例，在這種情況下，比例為10比6，由每個獨立的穩壓器提供。電流檢測電路最好包含兩個不同的電流檢測電阻，作為從調節電路的輸出端(或是輸入端)到各個開關穩壓器的電流檢測路徑的一部分。
[0020]此外，每個開關穩壓器可被認為是一個跨導功率級——即，提供一個輸出電流，其值與誤差信號(來自調節電壓與參考電壓的比較)成正比，並且與每個檢測電阻的值成反t匕。在工作過程中，誤差信號控制總的負載功率，最好通過一個耦合到輸出端和每個開關穩壓器之間的獨立的反饋電路，其中，由檢測電阻決定每個開關穩壓器之間負載功率的分配。
[0021]下列敘述說明了怎樣確定每個開關穩壓器的輸出功率和所有穩壓器總的輸出功率。
[0022]首先，佔空因數——即，在一次循環中開關穩壓器的近似工作時間——每個開關穩壓器都是不同的，因為佔空比是輸出電壓與輸入電壓比值的一個函數。對於1.6V的輸出電壓，在一個典型的佔空比內，5V的電源的佔空因數約為1.6V/5V=0.32,12V的電源的佔空因數約為 1.6V/12V=0.13。
[0023]在一個典型的周期內，在每個開關穩壓器的佔空比中的瞬時輸入電流等於開關穩壓器的輸出電流。因此，每個開關穩壓器的平均輸入電流等於那些穩壓器的輸出電流乘以穩壓器的佔空因數。
[0024]因此，按照目前的說明，由5V的電源提供的U (總的輸出電流)部分為:Iwt*(6W/16W) =0.38*IQUt。
[0025]由12V 的電源提供的 1ut 部分為:10Ut* (10W/16W) =0.63*10Ut。
[0026]各自的輸入電流(為簡化，假設100%的轉換率)為:從5V的電源中獲得6ff/5V=l.20A的輸入電流，從12V的電源中獲得10W/12V=0.83A的輸入電流。
[0027]應該指出的是，每個電流檢測電阻的電阻值與每個電源提供的功率都是成比例的。因此，在這個特例中，電阻使用12V的電源與使用5V的電源將會得到6比10的功率比。此外，相應值的檢測電阻通過相應的輕微地調整每個開關穩壓器的佔空比來分配總功率。
[0028]此外，通過正確的求出兩個開關穩壓器的電源供應器，其中的電流檢測電路裡的兩個電流檢測電阻的比值，那兩個不同的電源供應器可以用來提供一個單一的組合式的或擴展式的電源供應器。這些電源供應器最好能提供一個總的輸出功率，超過每個獨立的電源供應器的最大輸出功率。通過調整檢測電阻的相對值，由兩個開關穩壓器中的每個穩壓器提供的相對功率都可以擴展成特定的實施所需求的值——即，從每個開關穩壓器中可以獲得或多或少的功率，並且由每個開關穩壓器提供的功率不一定必須是相等的。
[0029]圖1顯示了本發明中調節電路100的優選的具體化實現。
[0030]在一種實施案例中，調節電路100可以使用一個降壓(或升壓)調節控制器來實現，圖1所示的元件101。這是一個多相的同步降壓調節控制器，其作用是用輸入信號來驅動輸出信號，其中至少有兩個開關穩壓器並聯連接到一個反相配置上，該反相配置中的每個開關穩壓器基本上都與其他的開關穩壓器工作於不同的相位。
[0031]在本發明的這個特定的實施案例中，調節電路至少使用了兩個電流模式的降壓開關穩壓器，它們各自的輸出端連接在一起，並且它們的輸入端連接到一個獨特的輸入電源供應器上。
[0032]誤差放大器作用是控制至少兩個降壓穩壓器的反饋信號。該誤差放大器通過流經每個電流檢測電阻的周期電壓來控制佔空比，從而迫使在兩個降壓調節器之間共享的電流與檢測電阻器的值成反比。
[0033]通常，利用一個單電源來提供一個調節輸出。根據本發明的原則修正的多開關穩壓器、多相電路，提供了一個調節電路，通過將兩個不同的供電電源結合成一個單一的輸出功率，從而可以滿足上述典型電路中16W的負載需求
[0034]在圖1中，L說明使用兩個電流檢測電阻110和120的發明，這兩個電阻都有一個預定的值。圖1還顯示了各種運算電路，這些電路可以用來驅動晶片，但是在本發明的實施案例中不需要。
[0035]輸出端TG1和TG2都是N溝道M0S電晶體的高電流柵極驅動。該M0S電晶體的柵極連接到一些引腳上，這些引腳由它們的輸出信號驅動。[0036]引腳SW1和SW2為連接到電感上的開關節點提供電源。
[0037]引腳B00ST1和B00ST2為頂部隔離開的驅動器提供自舉電源。電容器可以連接在升壓引腳和開關引腳之間，肖特基二極體可以連接在升壓引腳和引腳INTVCC之間。
[0038]在引腳Vin處連接到主電源引腳。一個旁路電容器最好連接到該引腳和接地信號引腳之間。
[0039]引腳EXTVCC是連接到INTVCC上的內部開關的一個外部電源的輸入。
[0040]引腳INTVCC是一個內部的5V線性低壓降調節器和EXTVCC開關的輸出。驅動器和控制電路都是從這個電壓源獲得驅動。該引腳最好通過一個最小值為4.7 μ F的鉭片或其他的低ESR電容器與電源地線解耦。
[0041]引腳PGND是驅動器的電源地線。它可以連接到Ν溝道M0S電晶體的底部電源和肖特基整流器的陽極。
[0042]引腳AMPMD是一個邏輯輸入端，用來控制內部精密電阻器的連接，從而將晶片內的一個運算放大器配置成一個單位增益差分放大器。
[0043]弓丨腳SENSE1+和SENSE2+是在差分電流比較器的正輸入端。
[0044]引腳SENSE1-和SENSE2-是在差分電流比較器的負輸入端。
[0045]弓丨腳V0S+和V0S-是晶片內的運算放大器的輸入端。內部精密電阻器可以通過電子切換將其配置成一個差分放大器或一個未被授權的運算放大器。
[0046]引腳VDIFF0UT是差分放大器的輸出端，它的作用是提供真實的遠程輸出電壓檢測。該引腳通常用來驅動一個外部的電阻分壓器，從而設定輸出電壓。
[0047]引腳SGND是在兩種控制器中都常見的接地小信號。
[0048]引腳Ith是差分放大器的輸出和開關穩壓器的補償點。兩種通道的電流比較器的觸發點都隨著該控制電壓的上升而上升。
[0049]引腳PLLIN是晶片內的一個相位檢測器的外部同步輸入端。
[0050]引腳PLLFLTR用來連接鎖相環路的低通濾波器。該引腳可以通過AC或DC電壓源來驅動，從而改變內部振蕩器的頻率。
[0051]引腳EAIN是差分放大器的輸入端，將反饋電壓與內部的0.8V的參考電壓做比較。
[0052]弓丨腳RUN/SS結合了軟啟動、運行的控制輸入端和短路檢測計時。迫使該引腳的電壓低於0.8V會使1C關閉所有的內部電路。
[0053]引腳NC顯示了沒有在特定的實施案例中連接的引腳。
[0054]下面的表格顯示出了圖1中元件的示範值，但並不限制本發明。
[0055]
【權利要求】
1.一種雙輸入、單輸出的電源，其特徵是:一種用來提供一個調節輸出端的調節電路，該電路包含:多個開關穩壓器，每個開關穩壓器包含一個獨立的輸入端，一個耦合到調節輸出端上的輸出端和一個獨立的脈衝寬度調節電路；多個電流檢測電路，每個電流檢測電路耦合到調節輸出端和相應的開關調節器之間，利用每個開關調節器的脈衝寬度調節電路按照一比一的比例來分配從每個開關調節器提供給調節輸出端的電流，因此，不止一個開關穩壓器會提供一部分的調節輸出端；每個開關穩壓器的輸入端都具有不同的電壓；每個開關穩壓器的輸入端也可以有相同的電壓；上述的比例是固定的；多個電流檢測電路中的每個電流檢測電路都包含一個固定的電阻器和一個電流檢測電阻；每個開關穩壓器都是電流模式開關穩壓器或都是電壓模式穩壓器；每個開關穩壓器都是降壓調節器或都是升壓調節器；每個開關穩壓器都與另一個開關穩壓器工作於不同的相位或相同的相位。
2.根據權利要求1所述的一種雙輸入、單輸出的電源，其特徵是:一種用調節電路來調節輸出電壓的方法，該調節電路包含多個開關穩壓器，該方法包含:檢測輸出電流；通過獨立控制每個開關穩壓器的佔空比，來分配一部分由上述每個開關穩壓器提供的輸出電流，上述分配要基於一定的比例；為每個開關穩壓器提供一個單獨的電源輸入。
3.根據權利要求2所述的一種雙輸入、單輸出的電源，其特徵是:上述為每個開關穩壓器提供一個獨立的輸入源，包含使用一個獨立的輸入源，每個輸入源可能有不同的電壓；上述分配包含分配一部分輸出電流，該輸出電流由每個開關穩壓器提供，每個部分的電流都是不同的；上述分配要依據一個固定的比例或預定的比例；一種用調節電路來調節輸出電壓的方法，該調節電路包含多個開關穩壓器，該方法包含:檢測輸出電壓；根據輸入電壓和輸出電壓來獨立控制每個開關穩壓器的佔空比；進一步控制每個佔空比，目的是保持由每個開關穩壓器提供的電流之間的比例；每個開關穩壓器使用單獨的輸入電源。
4.根據權利要求3所述的一種雙輸入、單輸出的電源，其特徵是:上述每個開關穩壓器使用單獨的輸入電源，包含使用一個單獨的輸入電源，其中每個輸入端具有不同的電壓；上述的進一步控制包含分配一部分由每個開關穩壓器提供的輸出電流，每個部分都是不同的；上述分配包含按固定比例分配；上述分配包含按預定比例分配；一種用來提供調節輸出的調節電路，該調節電路包含:多個開關穩壓器，每個開關穩壓器包含一個獨立的輸入，每個開關穩壓器包含一個耦合到調節輸出端上的輸出端，每個開關穩壓器包含一個獨立的脈衝寬度調製器電路；一個反饋電路，耦合在調節輸出端和相應的開關穩壓器之間，作用是來設定由調節電路提供的總電流；多個電流檢測電路，每個電流檢測電路耦合在調節輸出端和相應的開關穩壓器之間，在每個開關穩壓器中利用脈衝寬度調製電路來分配電流，該電流由調節輸出端從每個開關穩壓器中按照一定比例來提供，因此不止一個開關穩壓器會提供一部分調節輸出端。
5.根據權利要求4所述的一種雙輸入、單輸出的電源，其特徵是:每個開關穩壓器的每個輸入端都可以具有不同的電壓；每個開關穩壓器的每個輸入端都可以具有相同的電壓；上述比例是個固定值；每個電流檢測電路都包含一個定值電阻器；每個電流檢測電路都包含一個電流檢測電阻；每個開關穩壓器都是一個電流模式的開關穩壓器；每個開關穩壓器也都可以是一個電壓模式的開關穩壓器；每個開關穩壓器可以是一個降壓穩壓器；每個開關穩壓器也可以是一個升壓穩壓器；每個開關穩壓器與其他的開關穩壓器可以工作於不同的相位；每個開關穩壓器也可以與其他的開關穩壓器工作於相同的相位；一種用來提供調節輸出端的調節電路，該調節電路包含:多個開關穩壓器，每個開關穩壓器包含一個獨立的輸入，每個開關穩壓器包含一個f禹合到調節輸出端上的輸出端，每個開關穩壓器包含一個獨立的脈衝寬度調製器電路；一個反饋電路，耦合在調節輸出端和相應的開關穩壓器之間，作用是來設定由調節電路提供的總電流；多個電流檢測電路，每個電流檢測電路耦合在調節輸出端和相應的開關穩壓器之間，在每個開關穩壓器中利用脈衝寬度調製電路來分配電流，該電流由調節輸出端從每個開關穩壓器中按照一定比例來提供，因此不止一個開關穩壓器會提供一部分調節輸出端。
6.根據權利要求5所述的一種雙輸入、單輸出的電源，其特徵是:每個開關穩壓器的每個輸入端都可以具有不同的電壓；每個開關穩壓器的每個輸入端都可以具有相同的電壓；上述比例是個固定值；每個電流檢測電路都包含一個定值電阻器；每個電流檢測電路都包含一個電流檢測電阻；每個開關穩壓器都是一個電流模式的開關穩壓器；每個開關穩壓器也都可以是一個電壓模式的開關穩壓器；每個開關穩壓器可以是一個降壓穩壓器；每個開關穩壓器也可以是一個升壓穩壓器；每個開關穩壓器與其他的開關穩壓器可以工作於不同的相位；每個開關穩壓器也可以與其他的開關穩壓器工作於相同的相位；調節電路包含:一個調節輸出端；多個開關穩壓器，每個開關穩壓器包含:一個獨立的輸入端；一個稱合到調節輸出端上的輸出端；一個獨立的脈衝寬度調製電路；一個電流檢測電路，耦合到調節輸出端和脈衝寬度調製電路上，利用脈衝寬度調製電路來分配電流，該電流從每個開關穩壓器中按照一定比例來提供給調節輸出端，因此不止一個開關穩壓器會提供一部分調節輸出端。
7.根據權利要求6所述的一種雙輸入、單輸出的電源，其特徵是:一種用來提供調節輸出端的調節電路，該調節電路包含:一個調節輸出端；多個開關穩壓器，每個開關穩壓器包含:一個獨立的輸入端；一個f 禹合到調節輸出端上的輸出端；一個獨立的脈衝寬度調製電路；一個電流檢測電路，耦合到輸入端和脈衝寬度調製電路上，利用脈衝寬度調製電路來分配電流，該電流從每個開關穩壓器中按照一定比例來提供給調節輸出端，因此不止一個開關穩壓器會提供一部分調節輸出端。
8.根據權利要求7所述的一種雙輸入、單輸出的電源，其特徵是:一種用來提供一個調節輸出端的調節電路，該電路包含:多個開關穩壓器，每個開關穩壓器包含:一個獨立的輸入端，一個耦合到調節輸出端上的輸出端；一個獨立的脈衝寬度調製電路；一個電流檢測電路，耦合到輸入端和脈衝寬度調製電路上，利用脈衝寬度調製電路來分配電流，該電流從每個開關穩壓器中按照一定比例來提供給調節輸出端，因此不止一個開關穩壓器會提供一部分調節輸出端；一個反饋電路，耦合在調節輸出端和相應的開關穩壓器之間，作用是來設定由調節電路提供的總電流。
【文檔編號】H02M1/00GK103647434SQ201310612684
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】李志鵬 申請人:蘇州貝克微電子有限公司