數字式能力共享自動平衡系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及電源變換器，具體而言涉及共享負載的開關式電源變換器，在該電源變換器中，變換器被操作以共享它們之間的能力。本發明提供了控制器（108），在該控制器中，能力共享控制回路（108a，108b）被設置成確保相關變換器在平均能力下操作。該能力共享控制回路在其反饋路徑中具有比例和積分器。該積分器可被啟用或禁用。使用中，所述積分器在除了一個以外的所有控制器中被啟用。
【專利說明】
數字式能力共享自動平衡系統
技術領域
[0001]本發明涉及電源變換器，具體而言涉及共享負載的開關式電源變換器。
【背景技術】
[0002]開關式電源變換器(SMPCs)在電子系統中是常見的。隨著現代負載的操作電流需求的增加，使用單點負載(POL)開關式電源變換器(有時候簡稱為POL’s或POL變換器)越來越難以將電能傳輸給負載。出于這種原因和其他原因(包含功率處理部件的可用性、部件尺寸和可靠性)，通常的做法是從多個POL提供電能給電路，所述多個POL將其輸出并聯連接以給公共負載供電。每一 POL被認是一個供應回路。每一個供應回路可受公共控制器或單個控制器控制。
[0003]如果存在多個單個P0L，重要的是，單個回路共享供應電流給負載的工作以將部件能力平均化，從而最大化系統可靠性。
[0004]為了實現此目標，單個POL的控制器通常通過額定能力共享總線以適當方式共享裝置電流信息(或，更一般來說，能力共享信息)。出于諸多原因，現代POL控制器被實施為數字控制器，控制器以值離散和時間離散的方式共享能力信息。出于多種原因，數字能力共享(DSS)控制器的無主式組合優于主-從方式，因為無主式系統提供優越的系統可靠性。
[0005]圖1示出了這種“無主式”能力共享系統I。為了清楚和簡單地進行解釋，所示系統僅由兩個POL 2a，2b組成。但是請注意，所公開的系統并不局限于兩個P0L，而可支持任何合理數量的并聯P0L。
[0006]在圖1中，POL1 2a和POL2 2b將負載電流1tcltai傳輸給被表示為Rl的公共負載20。在所述表示中，操作切換元件以將電流傳輸給負載的變換器6a，6b和相關控制器8a，8b被示為一個。但是，實際上，通常為兩個但并非總是分離的。通常希望負載電流以平衡方式被傳輸以使i0l=i02(或實際可行地最接近)，使得所述兩個變換器之間共享能力。
[0007]因此，在一種已知的控制配置中，每個POL采用兩個控制回路10，12。第一回路是高帶寬內部控制回路(稱為電壓控制回路)10a，10b，其保證Rl上的檢測電壓V0自e緊密匹配寬頻率范圍內(從DC到該回路的帶寬(通常為若干個I OkHz ))的所需電壓設定值Vset。
[0008]內部(嵌入式)電壓控制回路進而被外部電流平衡回路12a，12b控制，所述外部電流平衡回路12a，12b使用輸出電流1l，i02的測量結果。所述測量結果被低通濾波器14a，14b適當地過濾。外部電流平衡回路包含數字能力共享(DSS)控制器16a，16b。一般來說，DSS控制器的控制目的是保證POL裝置電流匹配系統中的POL電流的平均值或準平均值。為了實現此目標，系統包括可讓不同POL的DSS控制器共享其能力信息的裝置。
[0009]在所示的示例性配置中，控制器試圖通過使用仲裁模塊18a，18b來共享其能力信息，所述仲裁模塊18a、18b進而可以是通用通訊模塊(未示出)的部件，控制器通過所述通用通訊模塊與其他控制器和其他裝置通訊。能力信息通常是POL的輸出電流，但也可以例如是溫度或溫度和電流的組合。同時，每個控制器監測能力共享總線以確定電流最大值和最小值，從而由此確定平均能力值。將意識到，這是準平均值，原因在于，存在兩個以上控制器時，最大值和最小值的平均值將不一定直接等于平均值。文獻EP2443731號和文獻US20120163429-A1號中主要描述了執行這種能力共享的示例性方法，上述兩篇文獻被本申請的受讓人擁有，其全部內容以引用方式組合在文中。
[0010]在所公開的方法中，每個控制器將其能力值提供給電流共享總線22，存在仲裁系統以讓控制器之間共享最高能力值和最低能力值，從而可根據最高能力值和最低能力值估計每個控制器處的平均能力。因此在圖1中，電流共享總線22和仲裁塊18a，18b的組合用于實現DSS控制器之間的這種信息交換。存在可采用的其他方法，例如，每個裝置可按次序共享其能力值(例如，輸出電流)，每一裝置可根據所述能力值確定平均值。
[0011 ]更詳細而言，在EP專利申請第10726942.5號中公開的方法中，P0L通過數字能力共享單總線對其電流信息進行通訊。每當開始傳輸DSS信息包時，將開始判斷，系統中只有一個裝置將成功傳輸其電流作為最小電流值1min或最大電流值1max信息，并且將變為臨時的“傳輸主設備”。這個信息包將同時被其自己的接收器和其他裝置的所有接收器接收。平均值估計器估計系統中的平均電流，從而為電流共享回路提供電流基準。每一裝置變為電流源，其中外部電流回路遵循總線電流基準點，同時使用更高BW的內部閉式電壓控制回路保持控制電壓源運行狀況。
[0012]每個單獨的DSS控制器考慮POL輸出電流1dcv和平均系統POL電流1sys。因此，DSS控制器試圖采取必須的控制動作，使得盡可能地消除裝置電流與平均系統電流之間的差。這通常在較寬頻率范圍內(從DC至DSS控制的帶寬(通常可為幾kHz))執行。
[0013]圖2中示出了示例性DSS控制器，其中，控制器是包括比例控制器和積分控制器的PI控制器，比例控制器和積分控制器分別具有相應的增益KdPK113積分控制器包括積分器。比例和積分控制器的輸出被相加在一起，以從DSS控制器產生控制信號Vadj。該控制信號可用來調節內部(電壓)控制回路。
[0014]可使用多種方法來實現此控制目標。一種方便的方法是，使DSS控制器使用控制信號來調節內部電壓控制回路的電壓設定值。因此在所示的示例性配置中，提供控制輸出Vadj，將該控制輸出Vadj與額定輸出電壓設定目標Vsp相加。內部電壓控制回路的有效命令輸出電壓設定值變為Vset=Vsp+Vadj。將能意識到，通過適當地調節Vadj，DSS控制器可實現電流平衡。將能意識到，V響可為正值或負值。
[0015]單點系統故障消除時，無主(又稱為“公眾”)式電流平衡通常是優選的。出于實際原因，主從式系統不被完全取代可仍被實施。
[0016]所屬領域技術人員將意識到的一個原因是，在諸如涉及嵌入式控制回路和交互式POL的復雜系統中實現穩定控制系統性能極具挑戰性。外部電流平衡控制器與內部電壓回路控制器之間的不適宜振蕩交互以及各POL之間的振蕩交互需要被避免。現有技術方法通常通過犧牲靜態控制系統性能來避免這些不穩定性。
[0017]但是，由于這種受犧牲的靜態負載調節帶來的直接結果是，輸出電壓設定值具有明顯但不適宜的負載依賴性。然而，現今的數字負載(例如，用于處理器的存儲器裝置)期望與輸出電流無關的被嚴格調節的輸出電壓。因此，現今的負載期望極佳的負載調節。
[0018]相比之下，主從式能力共享系統通常可通過防止外部電流共享控制與從POL內的嵌入式電壓回路控制之間的交互來避免控制穩定性問題。因此，某些主從式系統可實現良好的靜態性能，但是卻以上述的不良系統穩定性為代價(如果主裝置出現故障，那么存在單點故障)。
[0019]替換的無主式系統(其具有單個P0L，該POL專用于起電壓源作用(保證良好的靜態輸出電壓調節性能)，與起電流源裝置作用的其他剩余POL交互)同樣具有系統穩定性不良的問題。這源自于以下事實:電壓源POL將其極低的輸出阻抗呈現給電流源裝置的輸出。由于電流源POL被加載極小(且復雜的)的有效阻抗，因此電流源POL的穩定度會大幅受損。
【發明內容】
[0020]本發明涉及一種改進的配置。
[0021]與現有技術相比，本申請提供了性能和可靠性方面的優勢。在本文提供的系統中，每個POL控制器包括數字能力共享(DSS)控制器，該數字能力共享(DSS)控制器起到用于內部控制回路和外部控制回路的作用;所述系統涉及這樣一種配置:多個POL控制器控制相應的相以供電給公共負載。本申請提供了一種無主式配置，在該配置中，沒有單個控制器控制其他控制器的操作。本申請詳細描述了針對大多數而非少數控制器(如，除一個以外的所有被啟動的控制器)啟動DSS控制器的積分電路。這樣做保留了無主式能力共享系統的全部優勢(包含不存在單點故障)，同時產生了優于現有技術的靜態能力共享性能。還公開了DSS控制器的新穎且經濟的實施方式。
【附圖說明】
[0022]現在將參照附圖更詳細描述本申請，附圖如下:
圖1示出了以本領域公知的方式將平衡相電流傳輸給公共負載的POL配置；
圖2示出了適用于圖1的配置的數字能力共享控制器；
圖3示出了本申請對圖1中的通用配置做出的改進；
圖4示出了適用于圖3的配置的數字能力共享控制器；
圖5示出了圖4的示例性實施方式；
圖6示出了與圖5的操作相關的可能的死區誤差；
圖7示出了圖4的改進型實施方式；
圖8示出了通過采用圖7的配置對死區誤差帶來的改善;和
圖9示出了另一改進形式，其中，一個控制回路的輸出被限制，以防止另一控制回路的設置點的過度變動。
【具體實施方式】
[0023]第一方面提供了用于負載點變換器的數字控制器，該數字控制器供電給負載。該數字控制器包括一個能力共享控制回路，所述控制回路其用于采用也供電給負載的其他變換器來均衡調節多路負載點變換器之間承受的能力平衡，該所述能力共享控制回路根據能力差值信號提供實現控制的控制信號，該所述誤差值信號是基于所接收的至少一個變換器的能力共享信號和所述變換器的能力值之間的差值。能力共享控制回路包括響應于誤差信號以提供控制信號的比例和積分項器。有利優選地，該所述積分項器可在啟用和禁用狀態之間切換。所述該數字控制器可確定所述積分項器可在調試或啟動時是被啟用還是禁用。是基于數字控制器處接收到的信號做出該所述確定。
[0024]所述控制器被配置為與供電給負載的其他控制器一起進入確定過程，以確定積分器是應該被啟用還是被禁用。適當地，默認狀態是積分器被啟用。
[0025]所述能力共享信號通過總線傳輸接收。
[0026]所述數字控制器根據在數字控制器引腳處測量的電壓或通過元件連接到數字控制器引腳上做出積分器是被啟用還是被禁用的確定。
[0027]對于所述能力共享控制回路的積分器，所述接收的至少一個應力共享信號和所述變換器的應力值之間的差值信號有效與否取決于一個二進制碼的賦值。
[0028]在一些配置中，所述接收的變換器的至少一個能力共享信號包括最大能力值和最小能力值，在這種情況下，差值信號是基于最大和最小能力值的平均值。最大和最小能力值之一可由該數字控制器提供。
[0029]該控制器還可包括用于與其他控制器一起傳遞和接收能力信息的通訊模塊。該通訊模塊可被配置為傳遞和接收公共總線上的能力共享信息。
[0030]該通訊模塊還可包括判斷器，所述判斷器允許所述數字控制器傳輸所述最大或最小能力共享值到總線上。所述數字控制器還可包括輸出控制回路，所述輸出控制回路用于根據來自于多路變換器的多路測量輸出和設定值之間的差值，提供輸出控制信號給負載點變換器，所述設定值的調節取決于所述能力共享控制回路的反饋控制信號。反饋控制信號被限制器限制，用以限制對所述設定值的調節。
[0031]本申請擴展到包括多個上述POL變換器的供電系統，其中，每個POL變換器提供輸出給公共負載，每個POL變換器具有前述任一所提供的相關數字控制器，其中積分器在大多數控制器中被啟用，在少數控制器中被禁用。所述少數控制器可以是單個控制器。
[0032]在第二方面，提供了包括多個POL變換器的供電系統，每個POL變換器提供輸出給公共負載，每個POL變換器都具有相關數字控制器。
[0033]每個數字控制器具有能力共享控制回路，其用于通過采用其他POL變換器來均衡相關負載點變換器所承受的能力，該能力共享控制回路根據差值信號提供控制信號，所述差值信號是基于所接收的至少一種能力共享信號和該變換器的能力值之間的差值，其中，能力共享控制回路包括比例和積分器，比例和積分器響應于該差值信號操作以提供控制信號;其中所述積分電路項在大多數控制器中被啟用，在少數控制器中被禁用。
[0034]所述少數控制器可以為僅一個控制器。
[0035]在另一方面，提供了用于負載點變換器的數字控制器，其中，該數字控制器包括:能力共享控制回路，所述控制回路用于采用其他變換器來調節多路負載變換器之間能力的平衡，所述能力共享控制回路根據差值信號提供控制信號，所述差值信號是基于所接收的至少一個能力共享信息和該變換器的能力值之間的差值，
所述能力共享控制回路包括比例和積分電路，所述比例和積分電路響應所述差值信號用以提供控制信號。其中，所述差值信號被限制用于所述積分器，而不被限制用于比例電路。
[0036]對于所述積分器所要求的差值信號是否有效是通過對一個二進制碼的賦值來確定的。
[0037]在另一方面，提供了一種用于操作電源以供電給負載的方法。該方法包括以下步驟: a)提供多個POL變換器，每個POL變換器提供輸出給負載；
b)提供多個數字控制器，每個控制器控制相關的POL變換器，所述控制器包括能力共享控制回路，所述能力共享控制回路通過采用其他POL變換器來調節相關POL變換器之間的能力平衡，其中所述能力共享控制回路被配置成根據差值信號提供控制信號，所述差值信號是基于所接收的至少一個能力共享信息和該變換器的能力值之間的差值，其中，所述能力共享控制回路包括比例和積分器，所述比例和積分器響應于所述差值信號用以提供控制信號;和
c)提供控制相關POL變換器的另外的數字控制器，該另外的數字控制器包括能力共享控制回路，所述能力共享控制回路用于通過采用其他POL變換器來調節相關POL變換器之間能力的平衡;其中，能力共享控制回路被配置成根據差值信號提供控制信號，所述差值信號是基于所接收的至少一個能力共享信號和該變換器的能力值之間的差值;其中，能力共享控制回路僅包括比例項。
[0038]在另一方面，提供了一種用于負載點變換器的數字控制器。該另一方面的所述數字控制器包括:
一個能力共享控制回路，所述控制回路用于通過采用其他變換器來調節多路負載變換器之間能力的平衡，所述能力控制回路根據差值信號提供控制信號，所述差值信號是基于所接收的至少一個變換器的能力共享信號和該變換器的能力值之間的差值;所述能力共享控制回路包括自動調零(平衡)功能，該自動調零(平衡)功能可在啟用和禁用狀態之間切換。
[0039]本實施例提供了一種可使用在無主式能力共享系統中的DSS自動調零(整)(AZ)控制器。在這樣的能力共享系統中有多個以平衡方式將負載電流傳輸給公共負載的P0L。該改進型自動調零積分器系統形成了所提出的DSS自動調零(平衡)控制器的一部分，也可以用于主從式能力共享系統中，因而不應被理解為僅應用于無主式或準無主式配置中。
[0040]本發明降低了為獲得穩定的無主式系統而犧牲靜態系統性能的需要。這通過合適地組合DSS控制器來實現。
[0041]更具體而言，參照圖3，本申請提供了用于負載點變換器102a，102b的數字控制器108a，108b。該數字控制器具有內部控制回路，該內部控制回路試圖將負載點變換器的輸出保持為所需的設定值。通常，以這種方式被控制的輸出是電壓。外部控制回路(其也將被稱之為能力共享控制回路)試圖均衡單個負載點變換器承受的能力與也向公共負載供電的負載點變換器承受的能力。
[0042]在操作中，能力共享控制回路提供控制信號給內部回路。該控制信號是從基于所接收的能力共享信號1sys和該變換器的測量能力值1dW之間的差的誤差值信號獲得。例如通過使用低通濾波器來合適地過濾該測量的能力值以降低其較高的頻率含量。該能力共享信號1sys可以是接收的最大能力值和最小能力值的組合。在這種配置中，該差值信號基于最大能力值和最小能力值的平均值。將意識到，例如通過使用前面所述的仲裁(判斷)電路，如果控制器承受最大或最小能力，那么最大或最小值實際來自于控制器自身;例如在EP專利申請10726942.5號和美國專利申請13/378,636號中描述了上述仲裁電路，這兩篇專利申請文獻被本申請的受讓人擁有，其全部內容以引用方式合并在本申請中。為了讓控制器將其能力值與其他控制器通訊，為了提供其他信息給電路中或電路外部的其他控制器或其他裝置，通訊模塊(未示出)。能力共享時，通訊模塊包括仲裁(判斷)器;如果該能力值是連接到能力共享總線上的控制器承受的最大或最小能力共享值，那么上述仲裁器可讓數字控制器傳輸該能力值。該總線可以是單總線。
[0043]同樣將意識到，本申請不局限于這種特定的能力共享方法，可使用任何合適的方法。
[0044]如圖4所示，用作能力共享控制回路108a，108b的示例性控制器108包括先前在圖2的現有技術中籠統提供的比例和積分器。每個比例和積分器響應于差值信號，所述差值信號對應于所接收的能力共享信號(1sys)和變換器的測量能力值1devi之間的差值。將比例和積分器的輸出加在一起，從而為內部回路提供控制信號。與圖2的配置相比，該積分器可在啟用狀態和禁用狀態之間切換。例如可通過將開關布置在積分器的輸出和加法器之間來實現，所述加法器將其輸出與比例器的輸出相加。同樣地，當以數字形式實施時，例如通過用因子(因子I表示允許輸出，因子O表示禁止輸出)做乘法運算，可在軟件中有效地設置開關。將意識到，積分項無需在禁用時完全被消除。例如，積分項的總增益在啟用時可以是Kenabled，在禁用時可以是Kdisabled，其中，Kenabled=XKdisabled，其中，X是合適的因子，所述因子顯著減小積分器的影響至一定程度，使得實際情況下完全消除積分器的影響。在該次優選的實施形式中，合適的X為10或更大，優選大于20。
[0045]圖3中所示意的示例性配置解釋圖4中的這種控制器的使用，該示例性配置通常以與圖1的元件相同的方式操作，使用相對應的參考數字標記，其中，操作模式通常如前面針對圖1所進行的描述那樣。
[0046]然而，本申請通過提供如上所述的改進型能力共享控制器106a，106b來提供改進的配置。如上所述，每個單獨的DSS控制器的積分特性被配置成，使得其能根據需要靜態地被啟動或被禁用。這可在忙碌時、調試系統時或啟動時執行。例如，系統設計師可預先選擇其中一個控制器具有其積分功能，使DSS控制器禁用，默認所有其他控制器啟用。這實際上可由對不同控制器之一進行編程的系統設計師來實施。類似地，這些控制器可被設置有輸入引腳，其中，數字控制器可被配置成檢測用于電壓的輸入引腳或者部件的存在(例如電阻值)，根據這種檢測來選擇應啟用還是禁用該功能。這類技術對于本領域的技術人員來說是眾所周知的。可在啟動時執行這種檢測。
[0047]同樣地，盡管各個控制器可被配置成以無主式配置運行，但也可存在與用于內務處理問題而非輸出控制的每個控制器進行通訊的單獨控制器。該單獨控制器可確定哪個控制器的功能被啟用或禁用。類似地，可通過使用共享總線或另一總線來采用仲裁過程，以選擇出將電力輸送給負載的其中一個控制器，使其積分功能禁用。將理解到，因為通常選擇唯一的變換器使其積分功能禁用，因此，易使默認狀態為啟用狀態并且禁用單個變換器，而不是使默認狀態為禁用狀態且啟用所有剩余的變換器。
[0048]盡管一旦禁用時優選停止積分功能，但不一定被這樣限定。
[0049]因此，優選的是，使參與POL的大多數DSS控制器的積分特性啟用。在少數DSS控制器中，積分特性被禁用。通常，少數包括唯一的單個DSS控制器。
[0050]在圖3中，ΡΟΜ?其積分器禁用，而POL2使其積分器啟用。如果將附加的POL增加到該系統(未示出)中，則它們會使得其積分器啟用。
[0051 ]靜態操作期間，具有禁用的積分器的POL(圖3中的POL1)將有效地控制輸出電壓設定值，以確保可能最佳地進行電壓調節，包括負載調節。到達穩定狀態之前，該POL的DSS控制器向內部回路產生非零Vadj校正輸入的唯一原因將是，裝置電流1dev和系統平均電流1sys之間存在失配。但是，如果存在這樣的失配，那么另一 POL(POL2)也會察覺到該失配，將以積分方式消除該失配(因為POL2使得其積分器啟用)。最終結果是，所述系統在到達穩定狀態之后，會既極佳地進行電壓調節(由POL1確保)，又可能最佳地進行電流平衡(由POL2的積分器特征確保)。基于POL的輸出阻抗顯著高于電壓源的輸出阻抗這一事實(由于控制系統的DSS控制器中存在比例元件)，有效地防止了控制系統的不穩定性。
[0052]如上所述，至少而言，DSS控制器由比例元件和積分元件的并聯組合組成。這種控制器的一個可能的實施方式在圖5中示出。將輸出電流誤差值(1errc)r=1SyS-1odev)饋送到比例增益元件&中。此外，該誤差也被饋送到一階離散積分器。這種離散積分器例如可基于現有技術中的無限脈沖響應(IIR)結構，具有積分增益元件K1。該積分器是通常稱之為自動調零(平衡)積分器或簡稱為AZ的類型。對比例元件和積分器的輸出求和以產生vadj。此外，可以合適方式啟用或禁用該積分項(例如將積分器輸出與圖5中示出的求和元件斷開)。
[0053]如圖5中所示的離散IIR積分器的實施方式具有數字化方面的缺點。積分器常數K1與算法執行頻率fs相結合來設置等效連續時域積分器常數。在典型應用中，采樣頻率fs與DSS控制器的帶寬相比相對較高，因此積分器常數1將是極小的數值(接近零)。接著，在固定點值離散的實際實施方式(例如，Q0.15格式)中，對于小的1f3rrcir值，將1f3rrcir與Ki的乘積截斷為零。因此，出現如圖6所示的控制死區情形。X軸表示i0e3rrcir，y軸示出典型的實施方式中乘積在截斷之后產生的離散-值，該離散值結果被饋送到離散積分器中。如圖所示，如果輸入信號足夠小足以產生落入死區中的輸出，那么不采取控制動作。這將導致不合需求的情形:由于DSS控制器的數字限制，系統中由于幅度低于特定值而出現的電流失衡將不會被消除。可通過增加由化吧^與匕的乘積產生的結果的準確性來處理該情形。但是，這種解決方案會增加實施成本和時延。
[0054]圖7中示出改進的AZ系統。在這種改進的系統中，基于所接收的至少一個能力共享信號與變換器的能力值之間的差值信號被限于一個二進制值(其用作積分項的輸入)，即，DSS自動調零(平衡)。
[0055]該改進的系統提供了幾個優點。例如，由于消除了Ki乘法器，因此，實施成本降低。同時，消除了Kdl出的截斷問題。所采用的AZ系統不使用乘法器，而是使用符號塊，所述符號塊只確定1error的符號且將其編碼為用于指定的數字實施的最小離散量(+-1LSB)。圖8中示出了從信號10(^。:到積分器輸入的修正映射。因此不存在死區。不管輸入及其幅度如何，每當執行算法時DSS控制器AZ積分器就要移動。在穩定狀態下，平均來說，修正的AZ積分器的輸入將在零處穩定。僅由于電流信號lodCT和1sys的量化而使該修正系統的靜態性能受限。
[0056]所公開的AZ控制器的另一益處是，由于其非線性特性而使穩定性提高。不管信號1error的幅度如何，積分器的輸出將以一定速率移動。積分器的等效頻域傳遞函數的低頻增益與輸入信號幅度成反比。這種特征顯著地提高了穩定性，并且保證平滑地朝穩定操作點收斂，直到POL裝置電流匹配平均系統裝置電流為止。
[0057]就任何配置而言，其中一個控制器中可能出現故障，因此系統周期地重新確定哪個控制器應該使AZ功能禁用。
[0058]另外，為了防止系統在出現這種事件時進入危險操作狀態，可強加限制功能。圖9中示出了示例性配置，在該配置中，DSS控制器的輸出被限制以限制其對電壓設定值的影響。所強加的限制適當地允許內部控制器的電壓設定值在有限范圍內起作用，但保護系統以免輸出電壓偏差過度。所強加的這種限制可使得將設定電壓的變化限制在10mV內，優選限制在小于30mV的范圍內。但是將能理解到，這些變化也可根據輸出電壓和被放置有POL的電路中的負載要求而改變。
[0059]通過使用文中所述的系統執行的實驗已經表明，與現有技術中的系統相比得到了顯著改進，觀察到的靜態電流共享誤差小于5%。
[0060]將理解到，文中所述的配置使系統表現為無主式，因為電流共享基準不受影響且不存在單點故障。但是，該系統通過適當修改也可與主-從式配置一起使用。
[0061]將理解到，盡管文中已描述了幾個不同的實施例，但是每個實施例的特征可以多種方式有利地組合在一起以獲得優點。因此，例如，盡管上面已經參照本受讓人所使用的示例性控制器進行了描述，但是將理解到，該方法也可以應用于和\或并入其他自適性控制系統內。同樣地，盡管已經針對開關電源概括地描述了上面的系統和方法，但是將理解到，該技術也可應用于非切換式(線性)電源。
[0062]類似地，啟用\禁用積分功能、AZ功能的不同方面以及設定值調節的限制方面可一起或彼此分開使用。因此，所述方面的所有組合應被認為已在本申請中描述。
[0063]在前面的說明中，已經參照本發明的具體實施例描述了本發明。但是，很顯然，在不違背所附的權利要求書中闡明的更寬的本發明實質和范圍的情況下，可進行各種改進和改變。例如，連接可以是適于例如通過中間裝置從各個節點、單元或設備傳遞信號或傳遞信號給各個節點、單元或設備的任何類型的連接。因此，除非暗指或另有說明，連接例如可以是直接連接或間接連接。文中所述的導體以供參考的方式被示出或描述為單個導體、多個導體、單向導體或雙向導體。但是，不同實施例可以改變這些導體的實施形式。例如，可以使用分開的單向導體而不是雙向導體，反之亦然。還有，多個導體可用以串行或時間多路方式傳遞多個信號的單個導體來替代。同樣地，傳遞多個信號的單個導體可被分成傳遞這些信號的子集的各種不同導體。因此，對于傳遞信號存在多種選擇。
[0064]因為在大多數情況下，實施本發明的設備由本領域的技術人員公知的電子部件和電路構成，所以，為了理解和領悟本發明的基本概念，并為了避免本發明的教導含混不清或讓人困惑，不將以超過上面認為必須的程度來解釋電路細節。
[0065]因此，應該理解到，文中所述的體系結構僅是示范性的，事實上可以實施許多能夠實現相同功能的其他體系結構。從抽象但仍明確的意義上說，完成相同功能的任何部件的配置被有效地“關聯”，使得實現期望的功能。因此，文中的任何兩個部件如果被組合以實現特定功能，就可被視為彼此相互“關聯”，使得不管體系結構或媒介部件如何，可實現期望的功能。同樣地，如此相關聯的任何兩個部件也可以看作是相互“可操作地連接”或“可操作地耦合”以實現期望的功能。此外，本領域技術人員將意識到，上述操作功能之間的界限僅為說明性的。多個操作的功能可以組合成單個操作，和/或單個操作的功能可分散到另外的操作中。此外，替換實施例可以包括特定操作的多個階段，在各個其它實施例中可以改變操作順序。
[0066]另外，本發明不局限于在不可編程硬件中被執行的物理裝置或單元，但還可應用于可編程裝置或單元中，該可編程裝置或單元可以通過根據合適程序代碼運行而執行裝置的期望功能。此外，設備可以物理分布在大量裝置上，而在功能上作為單個設備工作。
[0067]但是，其它改進、變化或替換形式也是可行的。因此，說明書和附圖應被認為是說明性而非限制性的。
[0068]在權利要求中，圓括號之間的任何參照符號不應解釋為限制權利要求。詞“包括”并不排除存在沒有列在權利要求中的其他元素或步驟。此外，，本文使用的“一”或“一個”定義為一個或多于一個，而不是一個。此外，即使當同一權利要求中包括引導語“一個或多個”或者“至少一個”以及不定冠詞諸如“一”或”一個“時，權利要求中使用的引導語如“至少一個”和“一個或多個”不應該被解釋為意指，由不定冠詞“一”或“一個”對另一權利要求元素的引導將包含所引導的權利要求元素的任何具體權利要求限制到只包含一個該元素的發明。這也適用于定冠詞的使用。除非另有說明，諸如“第一”和“第二”的術語用于任意區分由這類術語描述的元素。因此，這些術語不一定旨在表示這些元素的時間或其他優先級。僅僅在相互不同的權利要求中引用某些測量這一事實并不表示這些測量的組合就不能用于獲益。
[0069]應該理解的是，在下面的權利要求的情況下，在權利要求1至17中的任一權利要求中提出的特征可以容易地與其他權利要求組合，因此應當解釋權利要求應該包括此種情況。
【主權項】
1.一種用于負載點變換器的數字控制器，其特征在于，所述數字控制器包括: 一個能力共享控制回路，所述控制回路用于采用其他變換器來調節多路負載點變換器之間能力的平衡，所述能力共享控制回路根據能力差值信號實現控制，所述能力差值信號是基于所接收的至少一個變換器的能力共享信號和所述變換器的能力值之間的差值， 所述能力共享控制回路包括比例和積分器，所述比例和積分器響應所述差值信號用以提供控制信號;所述積分器能夠在啟用和禁用狀態之間切換。2.根據權利要求1所述的數字控制器，其特征在于，所述數字控制器確定所述積分器在調試或啟動時被啟用還是被禁用。3.根據權利要求2所述的數字控制器，其特征在于，所述確定是根據所述數字控制器接收的信號做出。4.根據權利要求1或2所述的數字控制器，其特征在于，所述控制器被配置為與其他控制器一起確定所述積分器應該被啟用還是被禁用。5.根據前述任一項權利要求所述的數字控制器，其特征在于，所述積分器默認狀態是被啟用。6.根據前述任一項權利要求所述的數字控制器，其特征在于，所述能力共享信號通過總線傳輸。7.根據權利要求2所述的數字控制器，其特征在于，所述數字控制器是根據引腳電壓或者是通過元件將電壓連接到所述數字控制器引腳上做出所述確定。8.根據前述任一項權利要求所述的數字控制器，其特征在于，對于所述能力共享控制回路的積分器，所述接收的至少一個應力共享信號和所述變換器的應力值之間的差值信號有效與否取決于一個二進制碼的賦值。9.根據前述任一項權利要求所述的數字控制器，其特征在于，所述接收的至少一個變換器的能力共享信號包括最大能力值和最小能力值，其中，所述差值信號是基于所述最大和最小能力差值的平均值。10.根據權利要求9所述的數字控制器，其特征在于，所述最大和最小能力值之一可由所述數字控制器提供。11.根據前述任一項權利要求所述的數字控制器，其特征在于，所述控制器包括用于與其他控制器一起傳遞和接收能力信息的通訊模塊。12.根據權利要求11所述的數字控制器，其特征在于，所述通訊模塊被配置成通過總線傳遞和接收能力共享信息。13.根據權利要求11所述的數字控制器，其特征在于，所述通訊模塊包括判斷器，所述判斷器允許所述數字控制器傳輸所述最大或最小能力共享值到總線上。14.根據前述任一項權利要求所述的數字控制器，其特征在于，所述控制器還包括輸出控制回路，所述輸出控制回路用于根據多路所述變換器的多路測量輸出和設定值之間的差值，向負載變換器提供輸出控制信號，所述設定值的調節取決于所述能力共享控制回路的反饋控制信號。15.根據權利要求14所述的數字控制器，其特征在于，所述反饋控制信號被限制器限制，用以限制對所述設定值的調節。16.一種包括多個POL變換器的供電系統，其特征在于，每個POL變換器提供輸出給公共負載，每個POL變換器具有如前述任一權利要求所述數字控制器，其中，所述積分器在大多數控制器中啟用，在少數控制器中禁用。17.根據權利要求16所述的供電系統，其特征在于，所述少數控制器是單個控制器。18.一種包括多個POL變換器的供電系統，其特征在于，每個POL變換器提供輸出給公共負載，每個POL變換器具有如前述任一權利要求所述數字控制器，其中，所述積分器在大多數控制器中啟用，在少數控制器中禁用。19.根據權利要求18所述的供電系統，其特征在于，所述少數控制器是僅有的一個單一的控制器。20.—種用于負載點變換器的數字控制器，其特征在于，所述數字控制器包括: 一個能力共享控制回路，所述控制回路用于采用其他變換器來調節多路負載變換器之間能力的平衡，所述能力共享控制回路根據能力差值信號實現控制，所述能力差值信號是基于所接收的至少一個變換器的能力共享信號和所述變換器的能力值之間的差值， 所述能力共享控制回路包括比例和積分器，所述比例和積分器響應所述差值信號用以提供控制信號;所述差值信號被限制用于所述積分器，不限制用于所述比例器。21.根據權利要求20所述的數字控制器，其特征在于，所述積分器的差值信號通過對一個二進制碼的賦值來限制。22.一種操作電源向負載供電的方法，所述方法包括如下步驟: a)提供多個POL變換器，每個POL變換器均向所述負載提供輸出； b)提供多個數字控制器，每個控制器控制相關POL變換器，所述控制器包括用于采用其他POL變換器來調節所述相關POL變換器之間能力的平衡的能力共享控制回路，其中，所述能力共享控制回路被配置成根據差值信號提供控制信號，所述差值信號是基于所接收的至少一個變換器的能力共享信號和所述變換器的能力值之間的差值，其中，所述能力共享控制回路包括比例和積分器，所述比例和積分器響應于所述差值信號用以提供控制信號;和 c)提供控制相關POL變換器的另外的數字控制器，所述另外的數字控制器包括用于采用其他POL變換器來調節所述相關POL變換器之間能力的平衡的能力共享控制回路，其中，所述能力共享控制回路被配置成根據差值信號提供控制信號，所述差值信號是基于所接收的至少一個變換器的能力共享信號和所述變換器的能力值之間的差值，其中，所述能力共享控制回路僅包括比例電路。23.—種用于負載點變換器的數字控制器，所述數字控制器包括: 一個能力共享控制回路，所述控制回路用于采用其他變換器來調節多路負載變換器之間能力的平衡，所述能力共享控制回路根據差值信號提供控制信號，所述差值信號是基于所接收的至少一個變換器的能力共享信號和所述變換器的能力值之間的差值，所述能力共享控制回路包括可在啟用和禁用狀態之間切換的自動平衡功能。
【文檔編號】H02M3/157GK106031008SQ201480049273
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年7月7日
【發明人】卡爾·里尼, 巴茲爾·穆合塔爾, 伊萊恩·謝里登
【申請人】羅姆電力華純有限公司