CN101416368A - 梯度非线性自适应功率体系结构和方案 - Google Patents
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Abstract
描述与采用多个功率子模块的功率模块有关的技术。更具体地说，一个实施例组合和控制具有不同特性的多个功率子模块以提高功率模块在不同负载电流、功率输出、输入电压和其它工作状况的总体效率。此外，功率模块可以在它的功率子模块中采用自适应、非线性且不均匀的电流/功率分配。还描述了其它实施例并主张其它实施例的权利。
Description
相关案例
本申请是在__提交的题为“GRADIENT NON-LINEARADAPTIVE POWER ARCHITECTURE AND SCHEME(梯度非线性自适应功率体系结构和方案)”的共同拥有的美国专利申请号__的部分接续，并要求该申请的优选权，该申请的全部内容通过引用结合到本文。
背景技术
功率体系结构和功率转换技术可用于降低某些设备在某些操作下的功率消耗。尽管对于依靠电池作为电源的设备尤其重要，但功率减小体系结构和技术还可有益于包括DC-DC电压调节、AC-DC转换、DC-AC转换或AC-AC电压调节的任何设备。有时可以使用并行或交织模块来并行地处理功率，以改进热管理和动态性能。此类并行模块可以在并行子模块之间采用均匀或均等(且线性)的电流/功率分配(current/power sharing)。即使当其中一个或多个并行子模块关闭时，剩余的子模块仍可保持均等的电流分配，并且一个接一个地按照有序方式进一步关闭。这不会总是导致最佳效率和性能。
设备的功率转换模块可以基于负载需求(load requirement)和其它工作状况而具有不同的效率。例如，功率转换模块可以在相对于功率转换模块所能有的最大功率或电流负载高的电流或功率负载(例如，大于最大功率或电流负载的约40％)有效。但是，在相对于最大功率或电流负载较低的电流或功率负载(例如，小于最大功率或电流负载的约20％)，功率转换模块的效率会降低。因此，需要改进用于功率转换和功率输送的功率减小技术，具体来说是需要改进用于在通常供应给设备的功率范围内功率转换和功率输送的功率减小技术。
附图说明
图1示出一个实施例的包括功率模块的系统。
图2示出一个实施例的电源和功率模块。
图3示出常规功率模块的有用效率范围。
图4示出一个实施例的梯度非线性自适应功率模块。
图5示出一个备选实施例的梯度非线性自适应功率模块。
图6示出各个功率子模块的效率。
图7示出一个实施例的N个功率子模块的共同效率。
图8示出描绘采用非线性、不均匀电流/功率分配的实施例的图。
图9示出一个实施例的逻辑流程。
具体实施方式
下文将描述梯度非线性自适应功率体系结构和方案的实施例。现在将详细论及对如图所示的这些实施例的描述。尽管将结合这些图来描述实施例，但不希望将它们限于本文所公开的图。相反，希望涵盖在如随附权利要求中定义的所描述的实施例的精神和范围内的所有备选、修改和均等物。
各个实施例一般涉及采用多个功率子模块的功率模块。更具体地说，一个实施例组合和控制具有不同特性的多个功率子模块以提高功率模块(例如，各个功率子模块的组合)在不同负载电流、功率输出、输入电压和其它工作状况的总体效率。另外，可以响应负载电流、功率模块输出处所需的功率或其它工作状况而单独控制(例如，启用、禁用或改变)一个实施例的功率模块的功率子模块。此外，功率模块可以在它的功率子模块之间采用自适应的非线性、不均匀电流/功率分配。
图1示出设备100的局部框图。设备100可以包括在本文统称为“模块”的数个元件、组件或模块。模块可以作为电路、集成电路、专用集成电路(ASIC)、集成电路阵列、包括集成电路或集成电路阵列的芯片组、逻辑电路、存储器、集成电路阵列或芯片组的元件、堆积式集成电路阵列、处理器、数字信号处理器、可编程逻辑设备、代码、固件、软件及其任意组合来实现。尽管图1用某个拓扑中的有限数量的模块示出，但可以明白，根据给定实现的需要，设备100可以包括任意数量的拓扑中的更多或更少的模块。实施例在这方面不受限制。
在一个实施例中，设备100可以包括移动设备。例如，移动设备100可以包括计算机、膝上型计算机、超膝上型计算机、手持式计算机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、无线PDA、组合式蜂窝电话/PDA、便携式数字音乐播放器、寻呼机、双向寻呼机、站、移动用户站等。实施例在这方面不受限制。
在一个实施例中，设备100可以包括处理器110。处理器110可以利用任何处理器或逻辑设备来实现，如复杂指令集计算机(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实现指令集的组合的处理器、或其它处理器设备。例如，在一个实施例中，处理器110可以作为通用处理器来实现，如由SantaClara，California的Intel
公司制造的处理器。处理器110也可以作为专用处理器来实现，如控制器、微控制器、嵌入式处理器、数字信号处理器(DSP)、网络处理器、媒体处理器、输入/输出(I/O)处理器、媒体访问控制(MAC)处理器、无线电基带处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑设备(PLD)等。实施例在这方面不受限制。
在一个实施例中，设备100可以包括耦合到处理器110的存储器120。根据给定实现的需要，存储器120可以经由总线160、或通过处理器110与存储器120之间的专用总线耦合到处理器110。存储器120可以使用能够存储数据的任何机器可读或计算机可读介质来实现，包括易失性和非易失性存储器。例如，存储器120可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、双倍数据速率DRAM(DDRAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪速存储器、聚合物存储器(如铁电聚合物存储器、双向存储器、相变或铁电存储器)、氧化硅-氮化硅(SONOS)存储器、磁或光卡、或适于存储信息的任何其它类型的介质。值得注意的是，存储器120的某个部分或全部可以包含在与处理器110相同的集成电路上，或者存储器120的某个部分或全部可以设置在位于处理器202的集成电路外部的集成电路或诸如硬盘驱动器的其它介质上。实施例在这方面不受限制。
在各个实施例中，设备100可以包括收发器130。收发器130可以是设置成根据所需的无线协议操作的任何无线电发射器和/或接收器。合适的无线协议的实例可以包括各种无线局域网(WLAN)协议，包括IEEE 802.xx系列协议，如IEEE 802.11a/b/g/n、IEEE 802.16、IEEE802.20等。无线协议的其它实例可以包括各种广域网(WWAN)协议，如具有通用分组无线电业务(GPRS)的全球移动通信系统(GSM)蜂窝无线电话系统协议、具有1xRTT的码分多址(CDMA)蜂窝无线电话通信系统、全球演进增强数据速率(EDGE)系统等。无线协议的其它实例可以包括无线个域网(PAN)协议，如红外协议、来自蓝牙技术联盟(SIG)协议系列的协议，包括蓝牙规范版本v1.0、v1.1、v1.2、v2.0、具有增强数据速率(EDR)的v2.0、以及一个或多个蓝牙概况(Bluetooth Profile)(本文统称为“蓝牙规范”)等。其它合适的协议可以包括超宽带(UWB)、数字化办公室(DO)、数字家庭、信任平台模块(TPM)、ZigBee及其它协议。实施例在这方面不受限制。
在各个实施例中，设备可以包括大容量存储设备140。大容量存储设备140的实例可以包括硬盘、软盘、致密盘只读存储器(CD-ROM)、可刻录致密盘(CD-R)、可重写致密盘(CD-RW)、光盘、磁介质、磁-光介质、可移动的存储卡或盘、各种类型的DVD设备、磁带设备、卡带设备等。实施例在这方面不受限制。
在各个实施例中，设备100可以包括一个或多个I/O适配器150。I/O适配器150的实例可以包括通用串行总线(USB)端口/适配器、IEEE 1394防火墙端口/适配器等。实施例在这方面不受限制。
在一个实施例中，设备100可以经由总线160从耦合到电源180的功率源170接收主电源电压。应了解，如本文所示，总线160可以表示通信总线和功率总线，通过该总线上可以将设备100的各个模块加电。
图2示出电源180和功率模块170的细节。例如，电源180可以包括电池210。电池210可以是例如锌碳电池、碱性电池、镍镉电池、镍金属氢化物电池、锂离子电池、铅酸电池、金属空气电池、氧化银电池、氧化汞电池或任何其它电池类型。代替电池210或除了电池210之外，电源还可包括DC源220、AC源230、或DC源220和AC源230。实施例在这方面不受限制。
电源(power source)180的输出(例如，来自电池210、DC源220、AC源230、或其组合)是功率模块170的输入240。基于输入240和设备100所需的输出290，功率源可以包括DC-DC电压调节器250、AC-DC转换器260、DC-AC转换器270、AC-AC调节器280或其组合。在一般操作中，一个实施例的功率模块170可以从电源180接收输入240，并有效地调节、转换或以其它方式改变输入240以生成输出290。在一个实施例中，一个实施例的功率模块170基本上在要耦合到输出290的负载(功率、电流、电压或其组合)的整个范围内有效地操作。图3-8将更详细地描述一个实施例的功率模块170的体系结构和所得效率。
图3示出一个功率模块或多个并行的基本上类似或相同的功率模块的组合的效率曲线300。对于该体系结构，可以对特定的负载范围优化效率。如效率曲线300的近似的有用范围310所示，功率模块或基本上类似或相同的功率模块的组合只可在该负载范围的一部分上有用。通常，如图所示，在例如最大负载的约75％处，功率模块或基本上类似或相同的功率模块的组合最优化。但是，在更小负载和更大负载，功率模块或基本上类似或相同的功率模块的组合的性能会下降。例如，当负载 例如小于最大负载的约30％时，功率模块或基本上类似或相同的功率模块的组合的效率会大大下降。此外，当负载例如大于最大负载的约85％时，功率模块或基本上类似或相同的功率模块的组合的效率也会大大下降。
对于主要在基本上固定的负载或它们的最大负载的约75％处操作的系统，图3中的效率曲线300可以表示可接受的功率模块。但是，当系统(如设备100)在存在较大负载波动的情况下操作时，效率曲线300可以说明对于相对较小的负载(例如，≤最大负载的约30％)或相对较大的负载(例如，≥最大负载的约85％)不具有可接受的效率的功率模块。
图4示出采用多个功率子模块的实施例的功率模块170的框图。在一个实施例中，可以并行连接N个功率子模块(图中示为子模块1410、子模块2420和子模块N430)，它们共享相同的输入240和相同的输出290。功率子模块410-430可以是如关于图2提到的DC-DC调节器、AC-DC转换器、DC-AC转换器或AC-AC调节器。在一个实施例中，每个功率子模块410-430可以具有不同大小或有效功率/电流范围，以使得第一子模块410大于第二子模块420(并在更高的功率/电流有效)，第一和第二子模块大于第三子模块(并在更高的功率/电流有效)，依此类推，一直到功率子模块N。
可以选择一个实施例的功率模块170的每个功率子模块(如功率子模块410-430)在不同的电流/功率范围有效工作。此外，一个实施例的功率模块170可以通过例如启用或禁用各个功率子模块或各个功率子模块的组合而适应各种功率/电流负载需求。例如，在一个实施例中，当在基本上全负载下工作时，可以启用所有功率子模块(如功率子模块410-430)以便用它们各自的最大或基本上接近最大的能力来向负载输送全功率/电流。或者，当在较轻负载工作时，可以禁用功率模块170的一个或多个功率子模块，以使得剩余的一个或多个功率子模块可以在它们有效的功率/电流范围内工作。还可动态控制各个功率子模块(如功率子模块410-430)的启用和禁用以便动态地适应变化的负载需求。以此方式，各个功率子模块(如功率子模块410-430)的启用/禁用可以适于提高功率模块170在负载功率/电流范围内的总体效率。此外，可以驱动/控制功率子模块410-430而相互同相或异相以将输出脉动减至最小并提高瞬时响应。
在一个实施例中，功率模块170的每个功率子模块(如功率子模块410-430)可以结合可对它的工作范围提高功率模块的效率的设计参数。设计参数可以包括组件和开关选择、电感设计、开关频率、门驱动电压、或来自电源的不同的输入电压。
在一个实施例中，每个功率子模块(如功率子模块410-430)可以是Buck转换器、多相Buck转换器的一个通道、或更普遍的任何功率级。此外，取决于它们的工作范围，各个功率子模块可以是不同的类型。实施例在这方面不受限制。
例如，负载所需的输出290的电流可以在约0A-60A范围内。此外，一个实施例的功率模块170可以包括三个并行的功率子模块410-430。对于60A的总的有效电流容量，功率子模块410可以设计成在30A具有最大效率，功率子模块420可以设计成在20A具有最大效率，而功率子模块430可以设计成在10A具有最大效率。假定每个功率子模块的效率曲线类似于图3中的效率曲线300，则功率子模块410在大于约12A工作时具有最高效率，功率子模块420在大于约8A工作时具有最高效率，而功率子模块430在大于约4A工作时具有最高效率。此外，在该配置下，三个功率子模块之间的电流分配比例对于功率子模块410-430分别为例如3:2:1。表1示出可能的电流/功率分配控制方案。
| 负载电流(A) | 功率子模块430(10A) | 功率子模块420(20A) | 功率子模块410(30A) |
| 0-10 | ON | OFF | OFF |
| 10-20 | OFF | ON | OFF |
| 20-30 | ON | ON | OFF |
| 30-40 | ON | OFF | ON |
| 40-50 | OFF | ON | ON |
| 50-60 | ON | ON | ON |
表1
该控制表说明功率模块170的一个实例，该功率模块170的合适的功率子模块410-430根据所需的负载电流而接通(ON)或断开(OFF)(如启用和禁用)，以使得可以在它的最大效率范围内利用每个个别的功率子模块410-430。应了解，在一个实施例的范围内，表1中的实例可以延伸到额外的功率模块和备选的负载电流或负载需求。
图5示出一个实施例的功率模块500，该功率模块500的每个功率子模块(如功率子模块510-530)具有单独的输入(例如，分别为输入515-535)。与功率子模块410-430都耦合到相同输入240的一个实施例的功率模块170相比，功率模块500可以通过例如单独地改变输入525-535的电压来提供额外的灵活性，以便进一步提高功率模块500在更宽负载范围内的总体效率。例如，可以是这样，即，为小负载设计的功率子模块(如功率子模块530)可以在与为大负载设计的功率子模块(如功率子模块510)所处的工作电压不同的电压下更有效地工作。
对于图4和图5中的功率模块400和500，每个功率子模块(如功率子模块410-430和功率子模块510-530)可以具有它自己的单独的设计参数。例如，其中，每个功率子模块可以具有不同的输入电压、开关频率、电感和电容值、开关驱动电压和电流、和开关寄生减轻。此外，功率模块400和500中的每个功率子模块可以包括适于特定功率范围的不同的功率处理拓扑和电路。另外，每个功率子模块可以用不同的控制方案来控制，包括例如固定频率脉宽调制(PWM)控制、可变频率PWM控制、滞后控制、和可变频率共振控制。
图6示出例如组成一个实施例的功率模块170的功率子模块410-430的效率曲线。如图所示，功率子模块410在相对于最大负载较高的负载下更有效，子模块430在相对于最大负载较小的负载下更有效，而子模块420在介于子模块410和430所处的有效负载之间的负载下更有效。或者说，每个功率子模块410-430具有不同的峰值效率，如关于表1所提及，取决于特定负载，功率子模块410-430可以个别或组合实现，以提高功率模块170的总体效率。
图7示出包括各个功率子模块(功率子模块410-430)的组合的效率曲线的效率曲线图700。如图所示，常规曲线可以表示单个功率模块或多个并行的基本上类似或相同的功率模块的组合，例如如图3所示。另外的曲线可以表示例如根据一个实施例具有可变数量的功率子模块(例如，N个功率子模块)的一个实施例的功率模块170。如上所述，每个额外的功率子模块可以在比它之前的功率子模块小的负载下有效。因此，对于数量越来越大的N个功率子模块，一个实施例的功率模块170可以在相对于最大负载较小的负载下越来越有效。总的结果是，一个实施例的功率模块170可以具有比并非类似设计的功率模块更宽的总效率曲线(例如，功率模块170可以在更宽的负载范围内有效)。
图8示出描绘一个备选实施例的曲线图800，该备选实施例采用非线性、不均匀电流/功率分配，以便动态地改变每个功率子模块所处理的功率/电流量，或者换句话说是动态地改变电流/功率分配百分比/比例。例如，一个实施例可以通过基于负载需求和/或其它工作状况而动态地改变每个子模块的电流/功率基准来实现。一个实施例的一个实例是，对于某个负载和/或其它工作状况，第一功率子模块(如功率子模块430或530)可以处理20％的功率/电流，第二功率子模块(如功率子模块420或520)可以处理30％的功率/电流，而第三功率子模块(如功率子模块410或510)可以处理50％的功率/电流。在一个实施例中，当负载和/或其它工作状况改变时，功率子模块410-430或510-530可以动态地调整，以使得第一功率子模块处理5％的功率/电流，第二功率子模块处理35％的功率/电流，而第三功率子模块处理60％的功率/电流，等等。不均匀、非线性自适应动态电流分配还可结合如表1所示的非线性ON/OFF方案来实现。
图9示出一个实施例的逻辑流程900。在910，可以检测负载(例如，在输出290或输出550处)和/或其它工作状况。取决于所检测到的负载和/或其它工作状况，在920，确定哪些个别的功率子模块或功率子模块的组合对于所检测到的负载或其它工作状况最有效。该确定可以例如引用查找表，例如如同表1，该查找表包含哪些个别的功率子模块或功率子模块的组合适于所检测到的负载和/或其它工作状况。或者，该确定可以采用非线性、不均匀的电流/功率分配，以便动态地改变每个子模块所处理的功率/电流量，或者换句话说是动态地改变所述多个功率子模块中的电流/功率分配百分比/比例。例如，这可以通过基于负载需求和/或其它工作状况而动态地改变每个子模块的电流/功率基准来实现。此后，在930，响应920处的确定，启用、禁用或以其它方式改变(例如，通过改变多个启用的功率子模块之间的电流分配比例)个别功率子模块，以便有效地支持负载和/或其它工作状况。此后，在940，如果检测到负载和/或其它工作状况的改变，则逻辑流程900循环回到910，以便动态地调整到改变后的负载和/或其它工作状况。因此，根据逻辑流程900操作的功率模块170可以具有提高的效率，具体来说，如上所述，在相对于最大负载较低的负载下具有提高的效率。
在各个实施例中，每个功率模块(如功率模块170和/或500)和/或功率子模块(如功率子模块250-280和/或410-430)可以利用用于产生给定输出的任意数量或类型的功率级或功率处理块来实现。此类功率级或功率处理块的实例可以包括参照图2提到的DC-DC电压调节器250、AC-DC转换器260、DC-AC转换器270、或AC-AC电压调节器280。此外，即使在只具有一个耦合输出的相同模块中，功率模块170和/或功率子模块中的每一个都可利用不同的功率级或功率处理类型来实现。
在各个实施例中，功率模块和/或功率子模块可以用多个功率级来实现。例如，在一个实施例中，其中一个功率子模块可以作为具有至少两级的AC-DC转换器功率子模块来实现，其中将第一级实现为AC-DC转换器260，而将第二级实现为DC-DC电压调节器250，AC-DC转换器260用于向DC-DC电压调节器250供电。
在各个实施例中，功率模块和/或功率子模块可以用多个功率级以不均匀方式来实现。例如，在一个实施例中，可以将功率模块设置成以不均匀方式改变多级功率子模块的多个级之间的电流或功率分配比例。以此方式，如同在子模块之间进行调整一样，可以不均匀地调整相同子模块内的各级之间的电流或功率分配。
在各个实施例中，功率模块和/或功率子模块可以利用各种类型的电路拓扑来实现。如前所述，每个功率子模块(如功率子模块250-280和/或410-430)可以作为Buck转换器、多相Buck转换器的一个通道、或更普遍的任何功率级来实现。合适的电路拓扑的一些额外实例还可包括但不限于boost、buck-boost、Sepic、Cuk、正向、逆向、半桥式、全桥式等。取决于它们的工作范围，各个功率子模块可以是不同的类型，实施例在这方面不受限制。
在各个实施例中，功率模块和/或功率子模块可以利用隔离的体系结构、非隔离的体系结构、或隔离和非隔离的体系结构的组合来实现。
在各个实施例中，功率模块和/或功率子模块可以利用不同的功率转换类型和拓扑来实现。这包括那些其中功率模块耦合到一个输出的实施例。
在各个实施例中，功率模块和/或多个功率子模块可以共享某些部件、组件或电路。例如，根据给定实现的需要，多个功率子模块的部件可以磁耦合、电耦合、或不耦合。
在各个实施例中，功率模块和/或功率子模块可以耦合到不同的输入，如关于参照图5描述的功率模块500所示。在此情况下，根据给定实现的需要，每个功率子模块的输入源可以为相同的功率类型和形式，或不同的功率类型和形式。输入源的实例可以包括DC功率、AC功率、整流AC功率、或其它所需的功率或波形形状。
在各个实施例中，功率模块和/或多个功率子模块可以用多单元电池210来实现。在此情况下，每个功率子模块输入可以来自多单元电池210的不同单元以提供不同的输入电压电平。例如，可以在相同的电池组内的不同连接处分接每个输入，由此从相同的电池组形成不同的输入功率电平。
在各个实施例中，功率模块和/或功率子模块可以动态地、自适应地进行调整。例如，在一个实施例中，功率模块和/或功率子模块可以设置成基于包括负载状况、输入功率状况、温度变化、组件变化、电路部分中的故障状况、或其它合适的状况的可变状况中的至少一个来选择性、动态地启用、禁用或改变每个功率子模块的电流或功率分配比例(a power module and/or power sub-module may be arranged toselectively and dynamically enable disable or alter the current or powersharing ratio among each power sub-module)，从而生成能够适应工作状况的输出(an output capable of the operating condition)。电流或功率比例可以动态地调整，以便尝试提高所有状况下的工作效率或使所有状况下的工作效率最大化，提高所有状况下的动态性能或使所有状况下的动态性能最大化，提高可靠性，提高每瓦特的性能或使每瓦特的性能最大化等等。
在各个实施例中，功率模块和/或功率子模块可以基于感测到的各种类型的信息来动态地调整电流或功率分配比例。感测到的信息的实例可以包括但不限于电压信息、电流信息、功率信息等。功率模块和/或功率子模块还可基于来自处理器的信号、或基于由查找表存储的值或信号来动态地调整电流或功率分配比例。
在各个实施例中，功率模块和/或功率子模块可以在一组不同的固定和/或可变参数上工作。这些固定和/或可变参数的实例可以包括但不限于诸如固定频率、可变频率、固定驱动电压、可变驱动电压、电感、开关数量、开关类型、及其它所需的固定和/或可变参数的参数。
在各个实施例中，功率模块和/或功率子模块可以利用多个静态和/或动态的电流或功率分配比例。例如，在一个实施例中，第一组功率子模块可以用第一固定电流或功率分配比例来实现，而第二组功率子模块可以用第二固定电流或功率分配比例来实现。例如，在一个实施例中，第一组功率子模块可以用固定的电流或功率分配比例来实现，而第二组功率子模块可以用可变或动态的电流或功率分配比例来实现，反之亦然。例如，在一个实施例中，第一组功率子模块可以用第一可变或动态的电流或功率比例来实现，而第二组功率子模块可以用第二可变或动态的电流或功率分配比例来实现。
本文阐述了众多具体细节，以便充分理解这些实施例。但是，本领域的技术人员将了解，在没有这些具体细节的情况下，也可以实现这些实施例。在其它情况下，没有详细描述熟知的操作、组件和电路，以免混淆这些实施例。将明白，本文公开的具体结构和功能细节具有代表性，但不一定限制实施例的范围。
还值得注意的是，任何时候提到“一个实施例”、“实施例”都意味着，结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包含在至少一个实施例中。在本说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”不一定都指相同的实施例。
一些实施例可以利用可以根据任意数量的诸如所需的计算速率、功率电平、热公差、处理周期预算、输入数据速率、输出数据速率、存储器资源、数据总线速度及其它性能约束的因素而改变的体系结构来实现。例如，一个实施例可以利用由通用或专用处理器执行的软件来实现。在另一个实例中，一个实施例可以作为专用硬件来实现，如电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备(PLD)、或数字信号处理器(DSP)等。在又一个实例中，一个实施例可以由程序控制的通用计算机组件和定制的硬件组件的任意组合来实现。实施例在这方面不受限制。
一些实施例可以使用表达“耦合”和“连接”及其衍生词来进行描述。应了解，这些术语不应视为是彼此的同义词。例如，一些实施例可以通过使用术语“连接”来指示两个或两个以上元件彼此直接物理或电接触来进行描述。在另一个实例中，一些实施例可以通过使用术语“耦合”来指示两个或两个以上元件直接物理或电接触来进行描述。但是，术语“耦合”还可表示，这两个或两个以上元件虽然彼此不直接接触，但是仍可共同协作或彼此交互。实施例在这方面不受限制。
一些实施例可以使用例如可存储指令或指令集的机器可读介质或物品来实现，该指令或指令集在由机器执行时可使机器执行根据这些实施例的方法和/或操作。该机器可以包括例如任何合适的处理平台、计算平台、计算设备、处理设备、计算系统、处理系统、计算机、处理器等，并且可以利用硬件和/或软件的任何合适的组合来实现。机器可读介质或物品可以包括例如任何合适类型的存储器单元，如参照图2给出的实例。例如，存储器单元可以包括任何存储器设备、存储器物品、存储器介质、存储设备、存储物品、存储介质和/或存储单元、存储器、可移动或不可移动的介质、可擦除或不可擦除的介质、可写或可重写介质、数字或模拟介质、硬盘、软盘、致密盘只读存储器(CD-ROM)、可刻录致密盘(CD-R)、可重写致密盘(CD-RW)、光盘、磁介质、各种类型的数字通用盘(DVD)、磁带、卡带等。指令可以包括任何合适类型的代码，如源代码、编译代码、解译代码、可执行代码、静态代码、动态代码等。指令可以利用任何合适的高级、低级、面向对象、可视、编译和/或解译编程语言来实现，如C、C++、Java、BASIC、Perl、Matlab、Pascal、Visual BASIC、汇编语言、机器代码等。实施例在这方面不受限制。
尽管如本文所述说明了实施例的某些特征，但本领域的技术人员现在将联想到许多修改、替换、改变和均等物。因此，应了解，希望随附权利要求涵盖落在实施例的真实范围内的所有这些修改和改变。
Claims (33)
1.一种装置，包括：
包括多个功率子模块的功率模块，每个功率子模块在不同的工作状况下具有峰值效率。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述功率模块基于每个功率子模块的峰值效率、稳态性能或动态性能中的至少一个来选择性地启用、禁用或改变每个功率子模块之间的电流分配，以便生成能够适应所述工作状况的输出。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述功率模块还响应工作状况的变化而动态地、选择性地启用、禁用或改变每个功率子模块之间的电流分配。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述功率子模块耦合到单个输入，并且所述功率子模块耦合到所述输出。
5.如权利要求3所述的装置，其中每个功率子模块耦合到单独的输入，并且所述功率子模块耦合到所述输出。
6.一种系统，包括：
电池；以及
耦合到所述电池的功率模块，所述功率模块包括多个功率子模块，每个功率子模块在不同的负载下具有峰值效率。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述功率模块基于每个功率子模块的峰值效率、稳态性能或动态性能中的至少一个来选择性地启用、禁用或改变每个功率子模块之间的电流分配比例，以便生成能够适应所述工作状况的输出。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述功率模块还响应工作状况的变化而动态地、选择性地启用、禁用或改变每个功率子模块之间的电流分配。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述功率子模块耦合到单个输入，并且所述功率子模块耦合到所述输出。
10.如权利要求8所述的系统，其中每个功率子模块耦合到单独的输入，并且所述功率子模块耦合到所述输出。
11.一种方法，包括：
通过包括多个不相同的功率子模块的功率模块来检测负载；
通过所述功率模块来确定为所述负载供电的一个或多个功率子模块；以及
响应确定，选择性地控制所述一个或多个功率子模块。
12.如权利要求11所述的方法，其中选择性地控制所述功率子模块还包括：
改变所述功率子模块之间的电流或功率分配。
13.如权利要求11所述的方法，其中选择性地控制所述一个或多个功率子模块还包括：
用固定频率脉宽调制(PWM)控制、可变频率PWM控制、滞后控制、或可变频率共振控制来控制所述一个或多个子模块。
14.如权利要求12所述的方法，还包括：
通过所述功率模块来检测另一个负载。
15.如权利要求14所述的方法，还包括：
通过所述功率模块来确定为所述另一个负载供电的一个或多个功率子模块；以及
响应确定，选择性地控制所述一个或多个功率子模块。
16.一种包括机器可读存储介质的物品，所述机器可读存储介质包含在执行时使得系统能够执行以下操作的指令：
通过包括多个不相同的功率子模块的功率模块来检测负载；
通过所述功率模块来确定为所述负载供电的一个或多个功率子模块；以及
响应所述确定，选择性地控制所述一个或多个功率子模块。
17.如权利要求16所述的物品，还包括在执行时使得所述系统能够执行以下操作的指令：
改变所述功率子模块之间的电流或功率分配。
18.如权利要求16所述的物品，还包括在执行时使得所述系统能够执行以下操作的指令：
用固定频率脉宽调制(PWM)控制、可变频率PWM控制、滞后控制、或可变频率共振控制来选择性地控制所述一个或多个子模块。
19.如权利要求17所述的物品，还包括在执行时使得所述系统能够执行以下操作的指令：
通过所述功率模块来检测另一个负载。
20.如权利要求19所述的物品，还包括在执行时使得所述系统能够执行以下操作的指令：
通过所述功率模块来确定为所述另一个负载供电的一个或多个功率子模块；以及
响应所述确定，选择性地控制所述一个或多个功率子模块。
21.如权利要求1所述的装置，其中所述功率子模块包括DC-AC电压调节器、AC-DC转换器、DC-AC转换器或AC-AC电压调节器。
22.如权利要求1所述的装置，其中所述功率子模块包括两级AC-DC转换器，其中AC-DC转换器第一级为DC-DC电压调节器第二级供电。
23.如权利要求1所述的装置，其中所述功率子模块包括具有多个级的功率子模块，所述功率模块以不均匀方式改变所述多级功率子模块的多个级之间的电流或功率分配比例。
25.如权利要求1所述的装置，其中每个功率子模块是隔离的、非隔离的、或是隔离和非隔离的组合。
26.如权利要求10所述的系统，其中每个功率子模块的每个输入可以是相同的功率类型和形式，或是不同的功率类型和形式。
27.如权利要求10所述的系统，其中每个输入可以包括DC功率、AC功率或整流AC功率。
28.如权利要求6所述的系统，其中所述电池包括多单元电池，每个功率子模块从不同的单元接收输入以便提供不同的输入电压电平。
29.如权利要求1所述的装置，其中所述功率模块基于包括负载状况、输入功率状况、温度变化、组件变化或电路部分中的故障状况的可变状况中的至少一个而选择性地、动态地启用、禁用或改变每个功率子模块之间的电流分配，以便生成能够适应所述工作状况的输出。
30.如权利要求1所述的装置，其中所述功率模块基于包括电压、电流或功率的感测信息而选择性地、动态地启用、禁用或改变每个功率子模块之间的电流分配。
31.如权利要求1所述的装置，其中所述功率模块基于来自处理器的信号而选择性地、动态地启用、禁用或改变每个功率子模块之间的电流分配。
32.如权利要求1所述的装置，其中所述功率模块基于来自查找表的值而选择性地、动态地启用、禁用或改变每个功率子模块之间的电流分配。
33.如权利要求1所述的装置，其中两个或两个以上功率子模块利用一组不同的固定或可变参数进行操作，所述参数包括固定频率、可变频率、固定驱动电压、可变驱动电压、电感、开关数量、开关类型中的至少一个。
34.如权利要求1所述的装置，其中所述功率模块利用第一电流或功率分配比例来选择性地、动态地启用、禁用或改变第一组所述功率子模块中的每个功率子模块之间的电流分配，并利用第二电流或功率分配比例来选择性地、动态地启用、禁用或改变第二组所述功率子模块中的每个功率子模块之间的电流分配。
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