CN101282076B - 多模块电流共享方案 - Google Patents

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Abstract

一种电路提供了用于各电路模块的多模块电流共享。该电路包括具有一负输入及一正输入和一输出的误差放大器。该误差放大器的正输入连接至一参考电压。一缓冲差分放大器具有一连接至该误差放大器的负输入的输出和一正输入及一负输入。一修正电流作为该缓冲差分放大器的负输入的源。连接至该缓冲差分放大器的负输入的电阻器具有控制由修正电流源施加于该缓冲差分放大器的负输入的电流修正量的阻值。

Description

多模块电流共享方案
技术领域
本发明涉及用于多个独立电源模块之间的电流平衡的系统，尤其涉及具有宽动态范围以及禁用电流共享能力的电流共享方案。 
背景技术
当数个独立电源模块正共享一条总线时，需要在系统上电、断电及负载瞬变期间在各电源模块之间达到电流平衡。图1-3示出了用于在这些情况期间在多个独立电源模块之间达到电流平衡的现有技术实施。 
图1示出了一种其中修正电流(ICOR)是至误差放大器104的负输入的电流宿的配置。误差放大器104的输出连接至相关联的电源模块的COMP引脚。误差放大器104的正输入被连接用来接收一参考电压VREF。误差放大器104的负输入还连接至相关联的电源模块的FB引脚。电阻器106连接在FB引脚与缓冲差分放大器108的输出之间。缓冲差分放大器108的输入连接至由电阻器RFB和电阻器ROS组成的电阻分压器网络。电阻器RFB110连接在输出电压VOUT与连接至缓冲差分放大器108的正输入的节点114之间。电阻器ROS112连接在节点114与地节点116之间。地节点116还与差分放大器108的负输入相连。虽然图1的配置提供了电流共享，但它限制了对反馈电阻器106的选择以及对由电阻器RFB110与ROS112组成的补偿网络的电阻器的选择。 
图2示出了其中误差放大器204将其输出连接至相关联的电源模块的COMP引脚的另一配置。该误差放大器的负输入与相关联的电源模块的FB引脚202相连，并且正输入被连接用来接收参考电压VREF。反馈电阻器206连接在FB引脚与缓冲差分放大器208的输出之间。在图2的配置中，修正电流ICOR202作为缓冲差分放大器208的正输入的源。由电阻器RFB210和电阻器ROS212组成的电阻分压器网络连接至缓冲差分放大器的输入。电 阻器RFB210连接在输出电压VOUT与节点214之间。电阻器ROS212连接在节点214与地节点216之间。缓冲差分放大器208的负输入还连接至地节点216。图2的配置限制了对反馈电阻器206的选择，并且对于可能需要由电阻器210和212组成的分压器网络的不同组合的宽范围输出电压应用不合适。 
图3示出了具有与图1和2类似设置的又一现有技术配置。误差放大器304将其输出与独立电源模块的COMP引脚相连并且将其负输入与该独立电源模块的FB引脚相连。误差放大器的正输入将通过电阻器318施加电压VREF。修正电流ICOR作为误差放大器304的正输入的源。电阻器306连接至FB引脚并且连接至缓冲差分放大器308的输出。缓冲差分放大器308的正与负输入与由电阻器RFB310和电阻器ROS312组成的电阻分压器网络相连。RFB电阻器310连接在电压VOUT与节点314之间。ROS电阻器312连接在节点314与地节点316之间，地节点316还与缓冲差分放大器308的负输入相连。图3的配置没有可访问的VREF节点而限制了电流共享范围。当不需要电流共享时，该配置还影响了整体的输出电压精度。 
因此，需要的是可在独立电源模块上只有有限引脚可用时使用，以便在不在独立电源模块封装上引入额外引脚的情况下克服上述图1至3的限制的一种新配置。另外，合乎需要的是所提供的系统的电流共享特性具有在必要时禁用电流共享的能力。 
发明内容
如此处公开和描述的，本发明在其一个方面包括用于为一电路模块提供多模块电流共享的电路。该电路包括具有负与正输入以及输出的误差放大器。该误差放大器的正输入与一参考电压相连接。一缓冲差分放大器具有与该误差放大器的负输入相连的输出并且还包括正和负输入。一修正电流源被施加于缓冲差分放大器的负输入。与缓冲差分放大器的负输入相连接的第一电阻器控制由修正电流源施加于该缓冲差分放大器的负输入的修正电流量。 
附图说明
为了更全面的理解本发明以及其优点，现在结合附图对以下描述进行参考，在附图中： 
图1示出了现有技术的电流共享方案的第一实施例； 
图2示出了现有技术的电流共享方案的另一实施例； 
图3示出了现有技术的电流共享方案的又一实施例； 
图4示出了通过一共享总线连接的需要电流共享能力的多个独立电源模块； 
图5示出了根据本公开的多模块电流共享方案； 
图6示出了用于产生修正电流(ICOR)的过程的功能图。 
图7示出了用于在一独立电源模块内产生修正电流ICOR的电路的实施例；以及 
图8示出了能应用于图5的电流共享方案的软启动实现。 
具体实施方式
现在参考附图，在全部的各视图中，在此使用相同参考标记来指示相同的元件，阐明并描述了本发明的各实施例，以及描述了本发明其它可能的实施例。附图并不一定是按比例地绘出的，并且在某些情况下，仅出于图示的目的，附图在适当的位置被放大和/或简化。本领域的普通技术人员基于以下本发明的可能实施例的各示例将意识到本发明的许多可能的应用及变型。 
现在参考附图，并且更具体地参考图4，提供了示出多个独立电源模块402的上层图。电源模块402向电压调节电路的多个相关联的晶体管提供驱动信号。各独立电源模块402通过共享总线404互相连接，通过该共享总线，在例如系统上电、断电或负载瞬变期间产生了电流共享要求。 
现在参考图5，示出了本公开中提出的多模块电流共享方案。在该配置中，误差放大器502、缓冲差分放大器504以及修正电流源(ICOR)506各自被包括在独立电源模块402内部。误差放大器502将其输出与相关联的独立电源模块402的COMP引脚相连并且将其负输入与该独立电源模块402的FB引脚相连。误差放大器502的正输入将连接至参考电压VREF。在独立电源模块402外部的电阻器508连接在FB引脚与缓冲差分放大器504的输出之间。在独立电流 模块402内部，产生修正电流ICOR506并作为缓冲差分放大器504的负输入的源。缓冲差分放大器504的正输入与独立电源模块402的一外部引脚相连接，该引脚连接至由电阻器RFB512与电阻器ROS514组成的分压器网络的节点510。电阻器512具有被连接用来接收输出电压VOUT第一端以及连接至节点510的第二端。电阻器ROS514连接在节点510与接地的节点516之间。 
电阻器RSHARE518连接在节点516和与缓冲差分放大器504的负输入相连的引脚之间。采用RSHARE电阻器518，各独立电源模块402的电流共享特性可以被启用或禁用并且修正电流量可以被控制。电流共享功能的动态范围可通过改变RSHARE电阻器518的值来编程。RSHARE电阻器518设置最大电流修正并增大差分放大器504的负输入的偏置。这增大了从电源模块402的调节点，使得从模块将输送更多电流直至它达到所有模块的平均电流。当RSHARE电阻器518被设置为零欧姆时，各电源模块之间的电流共享特性被禁用。 
现在还参考图6，示出了产生修正电流ICOR506的方式的一般功能级图。在独立电流模块402内部，修正电流ICOR506作为缓冲差分放大器504的负输入的源。由在例如由英特赛尔有限公司(Intersil，Inc)提供的ISL8120模块中的独立电源模块的ISET引脚提供的独立模块电流602与电流偏置值IOFFSET604相加。从由例如ISL8120的ISHARE引脚提供的所有电源模块的平均电流(I_modules_avg 606)中减去这些组合的电流值。放大这个差值并作为修正电流ICOR506来提供。需要I_offset，使得当一个模块单独运行时，不做电流修正。RSHARE电阻器设置最大电流修正并增大差分放大器的负输入的偏置，这增大了从模块的调节点，使得从模块将输送更多电流直至它达到所有模块的平均电流。 
现在参考图7，示出了用于产生修正电流ICOR506的定相平衡电路(phased-balanced circuit)702的框图。ISHARE704包括平均电流706。ISET电流包括独立模块电流702。还提供2.5微安的偏置电流704。平均电流706连接在系统电源节点708与节点710之间。电流源702与偏置电流704并联连接在节点710与地之间。晶体管712连接在节点710与地之间。晶体管712的栅极还连接至节点710。第二晶体管714连接在节点716与地之间。晶体管714的栅极还连接至节点710。晶体管718连接在节点720与节点716之间。晶体管718 的栅极连接至节点716。晶体管722连接在节点720与系统电源节点708之间。晶体管724连接在系统电源节点708与节点726之间。晶体管724的栅极与晶体管722的栅极相连。晶体管728连接在节点726与节点730之间。晶体管728的栅极与晶体管718的栅极相连并连接至节点716。晶体管732连接在系统电源节点708与节点734之间。晶体管736连接在节点734与地之间。晶体管736的栅极与晶体管738相连。两者的栅极还连接至节点740。晶体管738连接在节点740与地之间。节点740接收10微安的电流。 
晶体管742连接在节点730与地之间。晶体管742的栅极连接至节点730并且还与晶体管744的栅极相连。晶体管744连接在节点746与地之间。晶体管744的栅极还通过开关750和开关752与晶体管748相连。晶体管750连接在晶体管744的栅极与节点754之间。电容器756连接在节点754与地之间。开关752在节点754与758之间。节点758通过电容器760接地并且还与晶体管748的栅极相连。晶体管762连接在系统电源节点608与节点746之间。晶体管762的栅极与晶体管764的栅极相连并连接至节点746。晶体管764连接在系统电源节点708与缓冲差分放大器704的负输入之间。晶体管764的输出是修正电流ICOR706。应该意识到，图7的实现仅示出了用于产生修正电流ICOR 的一种方式，并且用于产生该修正电流的众多其它方法和电路都是可用的。 
现在参考图8，示出了一种用于通过施加于误差放大器502的正输入的参考电压VREF来提供数字软启动的方法。对第一二极管802施加参考电压VREF，并且通过第二二极管802施加从-50mV到+150mV的斜坡电流。电压VREF是一固定电压，并且误差放大器502的正输入只能当施加于第二二极管804的软启动电压上升至高于VREF之后才看见电压VREF。如果修正电流ICOR被加到VREF，则在上电和断电期间不施加电流修正。如果修正电流ICOR被加到软启动斜坡，则当软启动上升至高于VREF之后，在正常的系统操作期间不存在修正。二极管802和804各自的阳极与误差放大器502的正输入相连。二极管802的阴极与参考电压VREF相连并且二极管804的阴极被连接用来接收软启动斜坡电压。 
采用上述系统，电流共享方案的动态范围可通过RSHARE电阻器来编程，并且可以通过将RSHARE电阻器设置为零欧姆来禁用共享特性。另外，为了得到具有微调能力的宽输出电压应用，对由电阻器RFB与ROS组成的分压器网络的选 择不受限制。 
从本发明提供的此公开中得益的本领域技术人员将意识到电流共享方案提供了对所施加的修正电流的更强的控制。应该理解，此处的附图和具体实施方式应该以说明性而不是限制性的方式来看待，并且并不意在将本发明限于所公开的具体形式和示例。相反，本发明包括对于本领域的普通技术人员显而易见的任何进一步修正、改变、重排、替代、替换、设计选择及实施例，而不脱离如所附权利要求所定义的本发明的精神和范围。因此，意在将以下权利要求解释为包括所有这样的进一步修正、改变、重排、替代、替换、设计选择及实施例。 

Claims (11)

1.一种多模块电流共享系统，包括：
在公共总线上共享电流的多个电源模块；以及
其中，所述多个电源模块中的每个电源模块包括用于控制施加于所述多个电源模块中的每个电源模块的电流修正量的电路，所述电路包括：
具有一负输入及一正输入和一输出的误差放大器，所述误差放大器的正输入连接至一参考电压；
具有一连接至所述误差放大器的负输入的输出和一正输入及一负输入的缓冲差分放大器；
施加于所述缓冲差分放大器的负输入的修正电流源；以及
连接至所述缓冲差分放大器的负输入的第一电阻器，其中所述第一电阻器的阻值控制由所述修正电流源施加于所述缓冲差分放大器的负输入的电流修正量，所述第一电阻器还响应于所述第一电阻器的阻值启用和禁用电流共享。
2.如权利要求1所述的多模块电流共享系统，其特征在于，所述第一电阻器被设置成0欧姆以禁用电流共享。
3.如权利要求1所述的多模块电流共享系统，其特征在于，还包括连接至所述缓冲差分放大器的正和负输入的电阻分压器网络。
4.如权利要求1所述的多模块电流共享系统，其特征在于，由所述修正电流源提供的电流包括从所述多个电源模块中的每个电源模块的平均电流中减去所述多个电源模块中的一个电源模块的电流与一所选择的偏置电流的组合而得的电流。
5.如权利要求1所述的多模块电流共享系统，其特征在于，一软启动斜坡电压也被施加于所述误差放大器的负输入。
6.一种用于为多个电源模块中的一个电源模块提供多模块电流共享的电路，包括：
具有一负输入及一正输入和一输出的误差放大器，所述误差放大器的正输入连接至一参考电压；
具有一连接至所述误差放大器的负输入的输出和一正输入及一负输入的缓冲差分放大器；
施加于所述缓冲差分放大器的负输入的修正电流源；以及
连接至所述缓冲差分放大器的负输入的第一电阻器，其中所述第一电阻器的阻值控制由所述修正电流源施加于所述缓冲差分放大器的负输入的电流修正量。
7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第一电阻器还启用和禁用电流共享。
8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述第一电阻器被设置成0欧姆以禁用电流共享。
9.如权利要求6所述的电路，其特征在于，还包括连接至所述缓冲差分放大器的正和负输入的电阻分压器网络。
10.如权利要求6所述的电路，其特征在于，由所述修正电流源提供的电流包括从所述多个电源模块中的每个电源模块的平均电流中减去所述多个电源模块中的一个电源模块的电流与一所选择的偏置电流的组合而得的电流。
11.如权利要求6所述的电路，其特征在于，一软启动斜坡电压也被施加于所述误差放大器的负输入。
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