電流共享的模塊供電方法及電路的製作方法
2023-11-12 00:36:27
專利名稱：電流共享的模塊供電方法及電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電源電路，特別是涉及一種電流共享的供電電路，在其中，多個電源或電源模塊被連接到同一個負載，並且每一個電源或電源模塊都向該負載提供由該負載本身所吸收的總電流的一部分。本發明特別地考慮一種電路，它以這樣一種方式來平衡或均衡由個別的各電源模塊向負載提供的電流，使得這些電源模塊中的每一個都提供基本上相同的電流，或者，在任何情況下，以這樣一來種方式來進行平衡或均衡，使得由各模塊提供的電流的變化處於可接受的限度以內。
本發明還涉及一種用於對含有被連接到一個單獨的負載的多個電流共享的電源模塊的系統進行控制的方法。
背景技術：
從現有技術中得知，由多個電源模塊以並聯方式向一個和相同的負載供電通常是有利的。每一個電源模塊都提供由該負載所吸收的總電流的一部分。被稱為「電流共享電源系統」的這種類型的電源系統被普遍地使用，例如，在下列兩種情況下使用一種是，當需要擁有一個模塊式系統時，在其中，隨著系統規模的增加，該系統有可能增加它所能提供的電流；另一種是，當需要擁有一個冗餘系統時，即使各電源模塊中的一個或多個失效，該系統仍然能向負載供電。
在電信部門就能發現電流共享系統的典型應用，隨著通信量的逐漸增加(例如，隨著接入固定或行動電話網的用戶數目的增加)，待提供的電流量可能升高。電源系統的模塊性使它有可能在不更換電源的條件下，只要簡單地添加新的模塊，就能增加供電量。
在這些應用中，對系統來說，同樣重要的是建立冗餘，即使有一個或多個電源失效，也不至於中斷向負載供電。電流共享使冗餘系統得以實現(通過過量安裝模塊的總數，使之超過負載所能吸收的最大功率)。
電流共享還能用多個小功率的電源模塊來向非常大的各種負載供電，因而更為經濟。
在這些系統中所產生的問題之一被表現為各電源模塊的工作狀態需要保持大體上一致；即，重要的是所有各電源模塊都必須提供大體上相同的電流。系統的不平衡，即，一個模塊傾向於提供實質上比其他模塊所提供的電流更大的電流，就會產生值得考慮的問題。首先一個問題是，提供較高電流的模塊具有較短的壽命，因而更快地趨於失效。此外，在各電源模塊之間的供電狀態缺乏協同性將導致各電源所在的機箱內不均勻的產熱。隨之而來的是冷卻問題。
其結果是，人們已經研究了對個別的電源模塊的工作狀態進行控制。例如，在美國專利US-A-5 594 286和US-A-4 924 170中，就描述了用於這種目的的各種控制系統。
通常。為了保證一個電流共享系統中各電源模塊之間的平衡，提供了一組共享總線，個別的各電源模塊都被連接到該總線上。在共享總線上將出現一組模擬信號，它跟由瞬時地提供最大電流的特定的電源模塊所提供的電流的強度成正比。在業界中，這個模塊被定義為「主要的電源模塊」，並且在本文的下文中，將使用這樣的定義。該模擬信號被送往每一個電源模塊。在每一個電源模塊中，根據在共享總線上的模擬信號，並且根據正比於由個別模塊所提供的電流的一組模擬信號，將產生一組誤差信號，它跟由主要的模塊所提供的電流(經由共享總線上的模擬信號得知)以及由個別的電源模塊所提供的電流之間的差值成正比。這個誤差信號構成一個反饋信號，它介入該電源模塊的驅動電路的控制環路，以增加輸出電壓，從而增加輸出電流。
這些控制系統的主要缺點在於，在共享總線上的模擬信號對電磁噪聲敏感。被連接到共享總線上的電源模塊的數目越多，上述噪聲也就越大。常常會出現這樣的情形由於電磁噪聲，使得在共享總線上的信號不再明顯，從而對平衡個別的各電源模塊不起作用。
發明內容
本發明的目的就是提供一種能克服上述缺點的、用於電流共享供電系統的電路和控制方法。
將在下文中清晰地呈現在專業人士面前的這些和進一步的目的和優點，通過一種電路，就能基本上實現，該電路用於平衡由多個電源模塊向一個公共負載提供的負載電流，在其中，每一個電源模塊都備有一個驅動電路，用以控制由所述模塊提供的電流，並且各電源模塊以這樣一種方式、通過一組共享總線被連接在一起，在共享總線上出現一個用以對由每一個電源模塊提供的電流進行均衡的信號，以便控制和減小在所述電路中介於由主要的電源模塊提供的電流以及由該電路的其餘的各電源模塊所提供的電流之間的差值；其特徵在於●被連接到每一個電源模塊的是用以產生一組數字脈衝寬度調製信號[以下簡單地表示為數字PWM(＝脈衝寬度調製)信號]，其脈衝的持續時間，或脈衝寬度，正比於由各電源模塊所提供的電流；●每一個電源模塊都以這樣一種方式被連接到共享總線，使得在所述共享總線上出現一組數字共享信號，它是由主要的電源模塊所產生的數字脈衝寬度調製信號的一個函數；以及●在每一個電源模塊中，被考慮的電源模塊的脈衝寬度調製信號以及數字共享信號產生一組誤差信號，它是介於由該電源模塊本身所提供的電流以及由主要的電源模塊所提供的電流之間的差值的一個函數，所述誤差信號構成用於該電源模塊的驅動電路的反饋信號。
可以用不同方法來獲得每一個模塊的數字脈衝寬度調製信號，例如，藉助於微處理器，經由特定的硬體電路或經由軟體控制。
按照根據本發明的電路的一個特別有利的實施例，在每一個電源模塊中，用於產生脈衝寬度調製信號的裝置都包括一個鋸齒波發生器，並且，藉助於在共享總線上的一組同步信號，即藉助於所述數字共享信號，使所述各電源模塊的各鋸齒波發生器互相同步。這樣一來，介於各模塊之間的一組單連接總線(共享總線)已經足夠，不需要重新分配在一組獨立的總線上傳送的同步信號。
藉助於一個電子開關，一個光—電耦合器，一個二極體，或者任何其他適當方法，就能實現通往共享總線的連接。一般來說，這樣來實現連接，使得數字共享信號跟由主要的電源模塊產生的數字脈衝寬度調製信號相位相反。
根據本發明的一個實際的實施例，可以觀察到下列各點●被連接到每一個電源模塊的是一個鋸齒波發生器，其輸出被施加到一個各自的比較器的一個輸入端，一個正比於由該電源模塊提供的電流的模擬信號被施加到該比較器的第二輸入端；●被連接到每一個電源模塊的每一個比較器產生所述數字脈衝寬度調製(PWM)信號，它是由各電源模塊提供的電流的一個函數；●各比較器的輸出以這樣一種方式被直接地或間接地連接到所述共享總線，使得在共享總線上出現一個信號，它是主要的模塊的比較器的輸出的一個函數；以及●在每一個電源模塊中，數字共享信號以及由各自的比較器產生的數字脈衝寬度調製信號產生一組誤差信號，它正比於該比較器所屬的電源模塊所提供的電流以及由主要的電源模塊所提供的電流之間的差值，所述誤差信號被用於該電源模塊的驅動電路，用以增加由所述模塊提供的電流。
在所附的各項從屬權利要求中，說明了根據本發明的電路的進一步的有利的各項特性和各實施例。
根據本發明，還提供了一種用於對由多個電源模塊提供的電流進行控制的方法，上述多個電源模塊被連接到一個公共負載，並且每一個電源模塊都備有一個驅動電路，用以控制由所述模塊提供的電流，其中，在連接所述各電源模塊的一組共享總線上，施加一個正比於由主要的電源模塊提供的電流的信號，主要的電源模塊就是瞬時地提供最大電流的電源模塊，每一個電源模塊都使用在共享總線上的所述信號，用以校正所提供的電流。按其特徵來說，本發明設想●為每一個電源模塊產生一組數字脈衝寬度調製信號(PWM信號)，它是由各電源模塊提供的電流的一個函數；●在共享總線上施加一組數字脈衝寬度調製共享信號，它取決於由主要的電源模塊所提供的電流；●將數字共享信號跟由每一個電源模塊產生的數字脈衝寬度調製信號進行比較；以及●為每一個電源模塊產生一組誤差信號，它是由數字共享信號以及各自的模塊所產生的數字脈衝寬度調製信號的一個函數，因而，它是介於由被考慮的電源模塊所提供的電流以及由主要的電源模塊所提供的電流之間的差值的一個函數。該誤差信號構成一個反饋信號，用於各電源模塊的驅動電路。
在各項從屬權利要求中，說明了根據本發明的方法的進一步的有利的各項特性和各實施例。
通過以下的表示本發明的一個實際的非限定性的實施例的詳細說明以及諸附圖，將能更好地理解本發明，在諸附圖中圖1是一份圖，表示具有一個負載以及一系列電源模塊的電流共享供電系統；圖2表示個別的電源模塊的電路圖；圖3表示圖2的電路的鋸齒波發生器的電路圖；圖4(a)至4(f)表示用以控制電流共享的各種信號的波形；圖5和6表示電源模塊的兩個可供選擇的實施例的電路圖；圖7表示一個類似於圖2的實施例的實施例，但是它具有一個非反相邏輯；圖8(a)至8(e)表示在圖7所示的實施例的實例中，用以控制電流共享的各種信號的波形；圖9是一份圖，表示針對圖8所示的電路解決方案的鋸齒波發生器電路的實施例；圖10表示使用微處理器的又一個實施例。
具體實施例方式
圖1是電流共享供電系統的概略表示。參考數字1表示由一系列的電源模塊或電源(用31，32，…3N來表示)並行供電的一個負載。每一個電源31，32，…3N都具有兩極(一個正極和一個負極)，用以連接到負載1的電源線5，7，因此，個別的模塊以並行方式向負載1供電。除了跟電源線5，7連接以外，每一個電源模塊都被連接到一組共享總線9，後者可能包括一根單線。
每一個電源模塊都向負載提供電流I1，I2，…IN。由個別的各模塊提供的電流的總和等於被負載1吸收的總電流I。出現在共享總線9之上的是一組信號，它是由主要的電源模塊(即，瞬時地提供最大電流的電源模塊)所提供的電流的一個函數。這個信號，它在本文中被稱為「數字共享信號」，其產生方法將在下面給出詳細說明。基於這個信號，每一個電源模塊(主要的電源模塊除外)將修改其本身的工作狀態，以增加所提供的電流，以便使系統趨於平衡，即，使該系統進入這樣一種狀態，使得各電源模塊基本上全都提供相同的電流。顯而易見，通過增加由主要的模塊以外的各電源模塊所提供的電流，就能使由主要的電源模塊所提供的電流趨於減少。
各電源模塊3基本上彼此相同，圖2是各電源模塊的一個可能的實施例的示意圖。參考數字13表示作為一個整體的電源模塊的直流/直流變換器。變換器13被連接到一個直流電壓源15以及電源線5，7，以便與負載連接。在用以跟負載連接的兩極上的電壓被表示為Vout+與Vout-。變換器被概略地表示為一個裝置，它包括一個電感器16，一個給出電平的電容器17，一個二極體19，以及一個電子開關21，通過電子開關的開和關來調節變換器的輸出電壓。變換器還包括一個反饋支路，作為一個整體，被表示為23，用以控制輸出電壓。反饋支路從直流/直流變換器13讀出輸出電壓，並產生反饋信號，後者被添加到一個調節塊25(例如，一個比例—積分，或PI調節器)的參考電壓Vref之上，調節塊25被連接到一個脈衝寬度調製(PWM)電路，表示為27，它驅動電子開關21的切換。不管誤差信號(根據出現在共享總線上的信號來產生誤差信號的方法將在下文中加以說明)如何，反饋支路都以這樣一種方式來控制直流/直流變換器，以便藉助於含有電壓調節器25以及PWM電路27的驅動電路，來使輸出電壓保持恆定。
直流/直流變換器13以及具有相應的反饋支路23的驅動電路的配置純粹是示意性的，本發明還可以應用於不同配置的變換器，這對專業人士來說是顯而易見的。
參考數字31表示作為一個整體的控制電路，用於控制由電源模塊3所提供的電流。這個電路包括一個電流傳感器(例如，一個電阻)，作為一個整體，它被表示為33，它讀出由電源模塊向連接到負載1的電源線5，7提供的電流。經由運算放大器35，從這個讀數產生一個模擬電壓信號V1。電壓V1跟電源模塊3所提供的電流成正比。這個模擬電壓信號(在傳統的各種系統中，它經由一個二極體直接地被施加到共享總線9)被施加到比較器37的一個輸入端，由鋸齒波發生器39產生的鋸齒波信號VR被施加到該比較器的第二輸入端。
被施加到個別的電源模塊的每一個比較器的各鋸齒波信號經由圖3所示電路被同步到一起，下面將對此進行說明。
用Vout_PWM表示的比較器37的輸出是一個數字脈衝寬度調製信號(PWM信號)。該信號的寬度跟電源模塊所提供的電流成正比。這個數字脈衝寬度調製信號被施加到晶體三極體41的基極，其發射極被連接到地線，其集電極則通過電阻43被連接到一個直流電壓Vcc，同時被連接到共享總線9。當晶體三極體41的基極上的信號為低電位時，該晶體三極體被禁止，因而集電極處於電壓Vcc。反過來，當晶體三極體41的基極上的信號為高電位時，該晶體三極體導通，因而集電極電壓為零。換句話說，在晶體三極體41的集電極上存在一個信號，它處於跟來自比較器37的輸出端的數字PWM信號Vout_PWM相反的狀態。
由於所有的電源模塊都以相同的方式，即，藉助於由相應的比較器37的輸出信號所驅動的晶體三極體41，被連接到共享總線9，所以，當至少有一個晶體三極體41導通時，即，當至少有一個電源模塊的電壓V1高於相應的鋸齒bo2信號VR時，在共享總線9上將出現一個低電平信號。其結果是，在共享總線9上的數字共享信號Vshare將經常處於低電平，當對應於主要的電源模塊的電壓信號V1高於鋸齒波信號VR時除外。
控制電路31還包括一個異或非邏輯門(XNOR門)，它被表示為47，其各輸入端被連接到共享總線9，同時被連接到比較器37的輸出端。因而，在邏輯門47上將出現該門本身所屬的電源模塊的數字脈衝寬度調製信號，即PWM信號(Vout_PWM)，以及數字共享信號Vshare。
由低通濾波器49對邏輯門47的輸出進行濾波，並且構成誤差信號的濾波器49的輸出在加法器51中被添加到參考電壓Vref。所得到的信號就是反饋信號，它被送到調節器25。
下面，將參照圖4(a)至4(f)以及參照一個僅含有兩個電源模塊的系統來說明這個電路的工作，也可以直接地擴展到具有任意數目(n個)的電源模的系統。
當每一個電源模塊都向負載1提供電流時，將從放大器35產生與所提供的電流成正比的模擬信號V1。比較器37將信號V1跟鋸齒波信號VR進行比較。圖4(a)至4(c)分別表示被送往考慮中的兩個電源模塊其中之一的比較器37的輸入信號的波形，以及相應的輸出信號的波形。只要V1高於鋸齒信號VR的電壓，被表示為Vout_PWM的、在比較器輸出端的PWM信號就處於高電平。當V1＜VR時，比較器的輸出信號變為低電平。
圖4(b)和4(d)表示第二電源模塊的各相同信號的波形。在所圖解的實例中，由第二電源模塊提供的電流大於由第一電源模塊提供的電流。因而，第二電源模塊就是該系統的主要電源模塊。在這種情況下，送往比較器的輸入信號被表示為V1_max，以表示(在來自兩個放大器35的兩個輸出信號當中)這是較大的模擬信號。在比較器輸出端的數字脈衝寬度調製信號被表示為Vout_PWM(max)。只要來自相應的放大器35的輸出端的電壓高於第一電源模塊的電壓，這個Vout_PWM(max)就在比信號Vout_PWM更寬的時間間隔內處於高電位。
這兩個信號Vout_PWM和Vout_PWM(max)被用來驅動兩個晶體三極體41，因而，在共享總線9上將出現一個數字共享信號，它被表示為Vshare，其波形示於圖4(e)。僅當兩個晶體三極體41都導通時，也就是，僅當屬於主要的電源模塊的晶體三極體41處於截止的時間間隔內，只要共享總線與地(零電位)隔離，該信號Vshare就處於跟信號Vout_PWM(max)相反的狀態。
在每一個電源模塊中，相同模塊的數字共享信號Vshare以及數字脈衝寬度調製信號(Vout_PWM)被施加到異或非門47的兩個輸入端。這個門的特徵在於這樣的性質當只有第一輸入或只有第二輸入處於高電平狀態(邏輯值1)時，其輸出就處於低電平狀態(邏輯值0)，當兩個輸入同時處於低電平狀態(邏輯值0)或同時處於高電平狀態(邏輯值1)時，其輸出就處於高電平狀態(邏輯值1)。因此，這樣的關係由下列的真值表給出定義[表1]
因而，在主要的電源模塊中，由於被施加到邏輯門47的兩個輸入端的兩個信號的相位相反，所以該邏輯門的輸出將總是零，反之亦然。在提供較低電流的其他電源模塊中，在邏輯門47的輸出端，將出現一個脈衝寬度調製誤差信號(PWM信號)，它被表示為Verr_PWM，其波形示於圖4(f)。在一個鋸齒波的持續時間的每一個時間間隔中，在被考慮的電源模塊提供的電流小於由主要的電源模塊提供的電流的整個時間內，該信號都處於高電平。藉助於低通濾波器49對信號Verr_PWM求平均值，就獲得一個平均的誤差信號Verr_MED，它基本上是恆定的，並且其電平跟信號Verr_MED的持續時間成正比。因而，跟主要的電源模塊提供的電流以及由誤差信號所涉及的電源模塊所提供的電流之間的差值成正比。由非主要的電源模塊提供的電流相對於由主要的電源模塊提供的電流越低，信號Verr_PWM處於高電平的時間就越長，因而信號Verr_MED也就越大，在此基礎上將出現非主要的電源模塊的驅動的反饋，它傾向於使電壓增加，從而使輸出電流增加。
以上針對一個雙電源模塊系統所作的說明可以擴展到一個具有n個電源模塊的系統，在其每一個模塊中，將產生一個誤差信號Verr_MED，它具有與上述形態相同的形態。
為了獲得各電源模塊的鋸齒波信號VR的同步，從原理上來說，可以使用一組同步總線，它將各模塊連接到一個單獨的鋸齒波發生器。然而，這增加了電路和接線的複雜性。因此，使用出現在共享總線9之上的相同的數字共享信號，來同步各電源模塊的鋸齒波發生器39是可取的。為此，可以使用圖3所示的電路。
該電路包括一個單穩態多諧振蕩器61，來自共享總線9的數字共享信號被施加到它的輸入端。單穩態多諧振蕩器61的輸出被連接到一個晶體三極體63的基極，上述晶體三極體用作與電容器65並聯的一個開關。電容器65的一個極板被連接到一個電流源67，另一個極板接地。當晶體三極體63導通時，電容器65放電，而當晶體三極體63開路時，電容器藉助於由電流源67提供的電流進行充電，其時間常數由電路的特性給出定義。介於電容器65的兩個極板之間的電壓構成鋸齒波信號VR。
在共享總線9上的數字共享信號的後沿表示單穩態多諧振蕩器61的觸發信號。因而，當數字共享信號Vshare從高電平狀態切換到低電平狀態時，單穩態多諧振蕩器就發出一個信號，使晶體三極體63導通。單穩態多諧振蕩器61的輸出信號的持續時間足以使電容器65完全放電。當單穩態多諧振蕩器61的輸出回到零時，電容器65就開始充電。通過對圖4(a)，4(b)和4(e)進行比較，可以看出，實際上鋸齒波開始於信號Vshare的每一個後沿，在這種表示方法中，電容器放電所需的時間已經被忽略不計。
鋸齒波發生器39還包括一個連接分支，它介於鋸齒波信號的輸出端以及單穩態多諧振蕩器61的輸入端之間。在這個分支上以串聯方式設置了一個比較器68以及一個二極體69。鋸齒波信號VR被施加到比較器68的反相輸入端，一個預先設置的電壓Vmax被施加到比較器68的同相輸入端。電壓Vmax表示鋸齒波信號VR可能達到的最大值。通常，比較器68的輸出為高電位(VR＜Vmax)。在不出現數字共享信號的後沿的情況下，若電壓VR達到數值Vmax，則比較器68的輸出就變為低電位，並使二極體69進入導通狀態，隨後產生信號的後沿，並送往單穩態多諧振蕩器61的輸入端。
通過上述的鋸齒波發生器電路39能糾正由個別的各模塊的不同電路所產生的鋸齒波之間的可能的同步缺失。不需要在不同模塊之間建立專用的連接，而是通過在共享總線上的相同信號，就能獲得同步。
藉助於適當地編程的微處理器，就能全部地或部分地經由軟體來實現參照於圖2來描述的控制電路31，以及參照於圖3來描述的鋸齒波發生器電路39所執行的各項功能。圖5表示一個實施例，其中，藉助於微處理器71，經由軟體來執行所有的功能，上述微處理器71在輸入端接收信號V1和信號Vshare。用參考數字表示的電路的其餘部分跟圖2的電路的對應部分相同。
圖6表示一種直接的解決方案，其中，僅通過微處理器71並經由軟體來實現某些功能。用參考數字表示的電路的其他部件相同於或等效於圖2的電路的各部件。
圖7表示一個實施例，它對圖2進行了修改。相同的或對應的各部分用相同的參考數字來表示。在這個實施例中，每一個電源模塊都藉助於二極體42(而不是晶體三極體41)被連接到共享總線9。因此，將由主要的電源模塊的比較器37的輸出信號來表示共享總線上的信號，跟圖2的解決方案相對比，它是不反相的。圖8(a)表示鋸齒波信號VR，以及放大器35的輸出電壓V1的波形，V1正比於由非主要的電源模塊所提供的電流。在圖8(b)中所表示的是主要的電源模塊的同一波形，其中，V1-dom是主要的電源模塊的放大器35的輸出信號。圖8(c)和8(d)表示信號Vout_PWM和Vout_PWM(max)，他們分別是來自非主要模塊的比較器37以及來自主要模塊的比較器37的輸出信號。由於介於不同的電源模塊以及共享信號總線9(通過二極體42)的連接類型，所以數字共享信號Vshare跟信號Vout_PWM(max)相重合，因而，圖8(d)也表示數字PWM共享信號Vshare。
對每一個電源模塊來說，該電路還包括一個異或邏輯門，在其各輸入端上出現數字共享信號(Vout_PWM(max)＝Vshare)以及該模塊本身的數字PWM信號Vout_PWM。由於這個邏輯門的真值表由下表給出[表2]
所以其輸出由圖8(e)的信號來表示，在這種情況下，它構成誤差信號Verr_PWM。介於信號Vout_PWM以及共享信號Vshare＝Vout_PWM (max)之間的差值越大，這個信號的持續時間也就越長。這個信號被送往低通濾波器49，然後被送往加法器51，準備按照前面參照於圖2所說明的方式而被使用。
圖9表示在這個實例中的鋸齒波發生器的電路圖。相同的參考數字表示相同於或對應於圖3所示電路中的各部分。圖9的電路基本上跟圖3所示的電路相同，不同之處在於，通往比較器68輸入端的連接，它跟前面的實例(的連接方法)是相反的，還在於，比較器68的輸出到單穩態多諧振蕩器61的觸發輸入的不同連接，還在於，後者是由共享信號的前沿，而不是後沿，來進行激活的。
圖10表示根據本發明的電路的一個不同的實施例，其中，相同的參考數字表示相同於或對應於前面各實施例的各部分。在本實例中，如同在圖5和6中的實例那樣，藉助於微處理器來實現部分功能，該微處理器再次被表示為71。特別是，微處理器71在其輸入(接口)接收來自比較器37的數字脈衝寬度調製信號，並且，主要模塊的微處理器在總線上發送數字共享信號。隨後，每一個微處理器在其輸入(接口)接收數字共享信號，並使鋸齒波發生器39同步。此外，每一個微處理器都直接地產生誤差信號或數字脈衝寬度調製信號，然後它們被送往低通濾波器49。
應當理解，各附圖僅說明本發明的一個實際的實施例，在不背離基礎構思的範圍的前提下，在其各實施例和各種設計安排中都可以發生改變。在所附的權利要求書中可能出現的各參考數字，其唯一的目的就是便於閱讀前面的說明以及諸附圖，而不是為了限制在權利要求書中所規定的保護範圍。
權利要求
1.一種用於對由多個電源模塊向一個公共負載提供的各負載電流進行均衡的電路，其中每一個電源模塊都備有一個驅動電路，用以控制由所述模塊提供的電流；所述各電源模塊以這樣一種方式、通過一條共享總線被連接在一起，在共享總線上出現一個用以對由每一個電源模塊提供的電流進行均衡的信號，即控制和減小在所述電路中的一個主要的電源模塊提供的電流和由該電路的其餘的各電源模塊所提供的電流之間的差值；其特徵在於●用以產生一組數字脈衝寬度調製信號(PWM信號)的裝置被連接到每一個電源模塊，其脈衝寬度與相應各電源模塊提供的電流成正比；●每一個電源模塊都以這樣一種方式被連接到共享總線，即使得在所述共享總線上出現一個數字共享信號，該共享信號是由所述主要電源模塊所產生的數字脈衝寬度調製信號的一個函數；以及●在每一個電源模塊中，提供了用於產生誤差信號的裝置，所述裝置根據該模塊的脈衝寬度調製信號以及該共享信號來產生一誤差信號，所述誤差信號構成用於該電源模塊的驅動電路的反饋信號。
2.根據權利要求1所述電路，其特徵在於，各電源模塊的各數字脈衝寬度調製信號互相同步。
3.根據權利要求2所述電路，其特徵在於，所述用於產生脈衝寬度調製信號的裝置包括一個鋸齒波發生器，還在於，所述各電源模塊的各鋸齒波發生器互相同步。
4.根據權利要求2或權利要求3所述電路，其特徵在於，藉助於數字共享信號，使所述各電源模塊的各數字脈衝寬度調製信號被同步到一起。
5.根據前述各項權利要求中的一項或多項所述電路，其特徵在於●被連接到每一個電源模塊的是一個鋸齒波發生器，其輸出被施加到一個各自的比較器的一個輸入端，一個與由該電源模塊提供的電流成正比的模擬信號被施加到該比較器的第二輸入端；●被連接到每一個電源模塊的每一個比較器產生所述數字脈衝寬度調製信號，它是由各電源模塊提供的電流的一個函數；●各比較器的輸出以這樣一種方式被直接地或間接地連接到所述共享總線，使得在共享總線上出現一個信號，它是主要的模塊的比較器的輸出的一個函數。
6.至少根據權利要求4的電路，其特徵在於，每一個鋸齒波發生器都包括一個單穩態多諧振蕩器，它被數字共享信號的一個邊沿所激活(譯者注「激活」指的是「觸發」或「翻轉」)。
7.根據權利要求6所述的電路，其特徵在於，鋸齒波發生器包括一個含有電容元件的電路，還在於，單穩態多諧振蕩器的輸出被施加到含有電容元件的所述電路，後者由一個電流源進行充電，所述脈衝導致電容元件的放電，介於所述電容元件的兩極板之間的電壓差形成所述鋸齒波。
8.根據權利要求7所述的電路，其特徵在於，介於所述電容元件的兩極板之間的電壓差被施加到一個比較器的第一輸入端，在其第二輸入端出現一個最大參考電壓，該比較器的輸出被連接到單穩態多諧振蕩器的輸入端，用於若在引起單穩態多諧振蕩器翻轉的共享信號的所述邊沿到達所述共享總線之前，介於電容元件的兩極板之間的電壓差到達最大參考電壓，則在所述單穩態多諧振蕩器的輸入端產生一個觸發信號。
9.根據權利要求1至8中的一項或多項所述電路，其特徵在於，每一個電源模塊都包括一個微處理器。
10.根據權利要求9所述電路，其特徵在於，微處理器根據共享信號以及根據它所屬的電源模塊的數字脈衝寬度調製信號來產生所述誤差信號。
11.根據權利要求9或權利要求10所述電路，其特徵在於，所述微處理器產生它所屬的電源模塊的所述數字脈衝寬度調製信號。
12.根據前述各項權利要求中的一項或多項所述電路，其特徵在於，每一個電源模塊都包括一個邏輯門，由所述電源模塊產生的數字脈衝寬度調製信號以及數字共享信號被施加到該邏輯門的各輸入端，還在於，所述邏輯門的輸出被施加到一個低通濾波器，用以產生所述誤差信號。
13.根據前述各項權利要求中的一項或多項所述電路，其特徵在於，每一個所述電源模塊都藉助於一個晶體三極體，被連接到共享總線。
14.根據權利要求13所述電路，其特徵在於，藉助於數字共享信號的後沿，使各電源模塊的數字脈衝寬度調製信號互相同步。
15.根據權利要求1至13中的一項或多項所述電路，其特徵在於，每一個所述電源模塊都經由一個二極體被連接到共享總線。
16.根據權利要求15所述電路，其特徵在於，藉助於數字共享信號的前沿，使各電源模塊的數字脈衝寬度調製信號互相同步。
17.一種用於對由多個電源模塊提供的電流進行控制的方法，上述多個電源模塊被連接到一個公共負載，並且每一個電源模塊都被連接到一個驅動電路以控制由所述模塊提供的電流，其中，在連接所述各電源模塊的一條共享總線上施加有一個正比於由一個主要的電源模塊提供的電流的信號，每一個電源模塊都使用在共享總線上的上述信號來校正它所提供的電流；其特徵在於●為每一個電源模塊產生一個數字脈衝寬度調製信號(PWM信號)，它是由相應電源模塊提供的電流的一個函數；●在共享總線上施加一個數字脈衝寬度調製共享信號，該共享信號是所述主要電源模塊的數字脈衝寬度調製信號的一個函數；●對每一個電源模塊，將數字共享信號與由所述電源模塊產生的數字脈衝寬度調製信號進行比較；以及●為每一個電源模塊產生一組誤差信號，該誤差信號是數字共享信號和由所述電源模塊產生的數字脈衝寬度調製信號的一個函數，所述誤差信號構成用於該相應電源模塊的驅動電路的一個反饋信號。
18.根據權利要求17所述方法，其特徵在於，各電源模塊的各數字脈衝寬度調製信號互相同步。
19.根據權利要求18所述方法，其特徵在於，藉助於共享信號，使各電源模塊的各數字脈衝寬度調製信號互相同步。
20.根據權利要求17至19中的一項或多項所述方法，其特徵在於●為每一個電源模塊產生一個組模擬信號，它跟所述電源模塊提供的電流成正比；以及●與所述電源模塊提供的電流成正比的模擬信號跟一個鋸齒波進行比較，用以產生所述數字脈衝寬度調製信號。
21.根據權利要求20所述方法，其特徵在於，藉助於數字共享信號，使每一個電源模塊的鋸齒波同步到一起。
22.根據權利要求17至20中的一項或多項所述方法，其特徵在於，針對每一個電源模塊，將各自的數字脈衝寬度調製信號以及數字共享信號施加到一個邏輯門的輸入端，還在於，由一個低通濾波器對所述邏輯門的輸出信號進行濾波。以產生所述誤差信號。
全文摘要
本電路包括向一個公共負載提供電流的多個電源模塊。每一個電源模塊(3)都備有一個驅動電路(23，25，27)，用以控制由該模塊提供的電流。所述各電源模塊以這樣一種方式、通過一組共享總線(9)被連接在一起，在共享總線上出現一個用以對由每一個電源模塊提供的電流進行均衡的信號，以便控制和減小在所述電路中介於由主要的電源模塊提供的電流以及由該電路的其餘的各電源模塊所提供的電流之間的差值。被連接到每一個電源模塊的是用以產生一組數字脈衝寬度調製信號(PWM信號)的裝置(31)，其脈衝寬度正比於各電源模塊提供的電流。
文檔編號H02J1/00GK1424796SQ0215598
公開日2003年6月18日 申請日期2002年12月12日 優先權日2001年12月13日
發明者卡諾瓦·安東尼奧, 金民浩 申請人:麥格尼特公司