CN102792573A

CN102792573A - 数字式压力共享方法

Info

Publication number: CN102792573A
Application number: CN2010800363467A
Authority: CN
Inventors: 卡尔·瑞纳; 安东尼·凯利; 伊蒙·欧麦里
Original assignee: Rohm Powervation Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2030-06-15
Also published as: CN102792573B

Abstract

本发明公开了一种PWM控制器，用于在多相环境中控制相，所述PWM控制器包括：控制线路，用于产生用于开关线路的控制信号以提供输出电压，所述控制线路提供控制信号来以一压力水平运行所述开关线路，通讯线路，其构造成接收最大压力值和最小压力值，其中，所述控制线路适于将所述压力水平朝所述最大压力值和最小压力值的平均值调节。

Description

数字式压力共享方法

相关申请

本申请要求2009年6月15日提交的GB0910233.6的优先权，以及2009年11月19日提交的美国临时申请第61/262,910号的优先权。

技术领域

本申请涉及电源转换器，具体地涉及共享负载的开关模式电源转换器，更特别地涉及在此种电源之间进行通讯和控制的方法。

背景技术

电源转换器(SMPCs)是电气系统中常见的。随着负载和逻辑电路的工作电压增加，越来越难以使用单个转换器将功率传送至负载。为了这个以及包括电源处理零部件的可用性、零部件尺寸、可靠性和暂态性能的其他原因，通常的实践是将电源从多个开关模式电路提供至电路，所述开关模式电路的输出并行连接，以将功率提供至公共负载。每个开关电路称为提供一个相。所述相可以带有公共控制器或各个控制器。

如果有多个控制器，重要的是所述各个相共享将电流供应至负载的工作，从而对输出零部件压力(press)进行平均，由此使得系统可靠性最大化。

为此，所述控制器以主-从构造设置，一个控制器(主机)提供控制信息至其它控制器(从属机)，并且从从属机接收返回的测量结果信息。该信息可以统称为压力信息，由于其涉及控制器如何在它们之间共享压力信息。本申请在于该信息以数字形式共享，从而本申请涉及带有DSS(数字压力共享)的控制器。典型的构造是单个主机输出其局部压力(电流值)至所有从属机，并且所述从属机又尝试通过调节它们的输出电压来匹配主机的负载。实现这一点的控制功能难以设计，其原因在于所述系统响应取决于同时响应于主机输出的从属机的数量。相应地，设计必须对于施加多个带宽限制的最坏情况(最大数量的从属机)是稳健的。此外，如果主机失效，整个系统将失效。本申请目的在于提供备选替代方案。

发明内容

本申请涉及较少主机的(master-less)技术方案，即有多个从属机但是没有主机。在此负载共享方案中，各从属机的负载信息与所有其它从属机共享，并且所述从属机试图匹配平均负载。

为此，必须在所述从属机之间共享相当数量的信息。然而，通过数字接口共享所有从属机的信息花费相当长的时间，且依赖于参与负载共享方案的从属机的数量。使用诸如分时或串级链的常规通讯技术来实施此种民主通讯方法是不具有操作性的，因为在串行的情况下太慢或在并行总线的情况下过于复杂。相应地，为了实施负载共享方案，已经开发了新颖的通讯协议和方法。

相应地，第一实施例提供一种PWM控制器，所述PWM控制器用于在多相环境中控制相。所述PWM控制器包括控制线路，所述控制线路用于产生用于开关线路的控制信号以提供输出电压。所述控制线路提供控制信号来以一压力水平运行所述开关线路。提供通讯线路，所述通讯线路构造成接收最大压力值和最小压力值。所述控制线路适于将所述压力水平朝所述最大压力值和最小压力值的平均值调节。适当地，所述通讯线路在单线上接收和传送所述压力值。周期性地，所述通讯线路可以传送信号将其自身鉴别于该单线上的其他控制器。所述通讯线路还可以周期性地提供控制器状态至所述单线上的其他控制器。

所述压力值可以表示电流测量值和温度测量值中的一个或两个。

可选地，第一和第二压力信号可以是表示第一测量值类型(例如电流)的主压力信号。所述通讯线路可以进一步构造成接收次压力值(例如温度)。在此方案中，所述次压力值可以以低于所述主压力值的频率传送。所述PWM控制器的通讯线路可以构造成在检测到来自另一控制器的通讯时尝试赢得对通讯的仲裁过程。所述仲裁过程可以包括检测包通讯中的每个位以确定是否其他控制器在传送较高优先级位，在其他控制器在传送较高优先级位的情况下，从所述仲裁过程中退出。所述控制器的通讯线路可以构造成同步至包类型的预先限定方式。

在第二实施方式中，提供一种PWM控制器，此种PWM控制器用于在多相环境中控制相。所述PWM控制器包括控制线路和通讯线路，所述控制线路用于产生用于开关线路的控制信号以提供输出电压。所述控制线路构造成以一压力水平运行所述开关线路。

所述通讯线路构造用于接收来自其他PWM控制器的包中的压力数据，以及将包中的压力数据传送至其他PWM控制器。所述控制器适于在下述情况下中止包的传送：另一控制器的基本上同时传送的包具有优先权。通过下述方式确定优先级：监测在线上传送的包中的每一位以及在所述线上看到更高优先级位时停止包的传送。

所述控制线路可以构造成对于每个压力数据循环接收至少两个不同的值。压力数据的第一值可以是最大压力值，且第二值是最小压力值。适当地，所述通讯线路在共用的单线上传送和接收数据。所述通讯线路可以构造成周期性地在所述线上鉴别自己。在此方式中，至少一个所述压力数据循环表示第一类型测量结果，例如电流；且至少一个所述压力数据循环表示第二类型测量结果，例如温度。表示第二类型测量结果的所述压力数据循环可以以比所述第一类型测量结果低的频率传送。

在第三实施方式中，提供一种控制器，所述控制器用于在多相环境中控制相。适当地，所述控制器包括：通讯线路，其用于接收至少一个压力信号；电压控制环，其用于控制所述线路的电压输出，所述电压控制环是以第一速率运行的数字控制器；电流控制环，其用于通过更新所述电压控制环的设定点来控制相电流，所述电流控制环以第二速率将更新的设定点提供至所述电压控制环，其中所述第二速率低于所述第一速率；以及压力控制环，其接收来自所述通讯线路的所述至少一个压力信号，以及将电流设定点提供给所述电流控制环，其中所述电流控制环以第三速率将更新的设定点提供至所述电流控制环，其中所述第三速率低于所述第二速率。适当地，所述通讯线路将最小和最大压力信号提供至所述压力控制环，并且所述压力控制环对这些信号进行平均以及将平均压力信号提供至所述压力控制环。所述压力控制环和所述电流控制环可以基本上以相同的速率运行。

在再一实施例中，提供一种控制器，所述控制器用于在多相环境中运行开关线路，其中数个开关线路将输出电压的供应共享至公共负载，所述控制器具有电压控制环和电流控制环，所述电压控制环用于确保输出电压保持在设定点，所述电流控制环用于调节所述电压控制环的设定点以调节由所述开关线路提供的共享，其中电压输出偏差的一部分提供作为所述电流控制环的输入。适当地，电压偏差和压力分享之间的平衡可以通过调节提供作为输入的所述输出偏差的部分而获得。

附图说明

图1是本申请提供的多相方案的示例装置，

图2是用于图1中装置的示例包结构，

图3是适用于图1中装置的示例控制器，

图4是图3的控制器中采用的控制结构的示例结构，

图5是本申请的控制结构的示例结构，

图6是图5的控制器内采用的电流控制结构的示例结构。

具体实施方式

在文中示出的DDS方案中，引入较少主机准民主分享方案。在此方案中，采用仲裁来确保仅仅一个或优选两个从属机将它们的信息与所有其它从属机分享。将其压力信息分享的第一从属机会是具有最有最高压力的从属机。在优选的实施例中，具有最小压力的从属机也将分享其压力信息。知道最高压力，各从属机可以将它们自己的压力向上朝着最高压力调节。如果最低压力也是可得的，各从属机可以计算平均压力值(限定为最高和最低压力之间的均值)，并且将它们的压力朝所述平均压力值调节。应该理解的是，在本申请中尽管各设备可以描述为从属机，没有预先限定的主机，并且任何从属机能够成为主机以及将其信息共享，只要它具有最高或最低压力。

使用此种方法确保可充分预测的时序，而不管有多少从属机连接至所述系统，最大需要仅仅两个设备(最高压力和最低压力)来以交替方式分享它们的信息。该信息以低的延迟与其它设备改向，使用单线来用于双向串行数据与传送。DSS方案的其它优点和特征将在下文的更详细说明中概括。

特别地，现在将说明应用于多相功率转换系统的示例装置(如图1中所示具有多个DSS从属机)的方案。在所述装置中，每个从属机设备供应相位至公共负载。随着从属机设备将功率供应至所述负载，获得从属机设备压力的测量结果。为了便于说明，下面将对主压力作为输出电流测量结果，任选地次压力是温度的方案进行说明。然而，将理解的是，仅仅使用温度压力也将是可以的，或者多压力系统包含电压也是可以的，理想的是DSS从属机试图平衡所有压力。

所述从属机设备通过单线DSS总线相互连接，其目的是为了设计和实施容易。使用在此总线上共享的信息，各个DSS从属机能够相互作用以将功率的传送共享至公共负载(未示出)。

为了利于压力共享，具有最高压力的第一从属机将其压力信息与其它从属机共享。优选地，具有最低压力的第二从属机也共享其压力。输出电流信息是献于设备压力的最动态的转换器变量，并且是为了表示压力目的而选择的主要变量。从而，在输出电流之外，两个从属机(最高、最低)也可以在DSS总线上共享其温度压力。温度压力是设备压力的相对不太动态的贡献因子，并且不需要相输出电流信息那么频繁地传送。在下文中将对此详细讨论。

还可以在总线上传送其他信息。从而，在一个变例中，通过DSS连恶疾的从属机还可以接续地向所有其它从属机鉴别自己(它们的设备地址、它们的状态)。该信息可以用于对其它系统零部件(例如输入过滤器)降低压力，以及例如可以用于优化DSS设备之间的相位差。

本申请的DSS线基于异步数据传送。采用的DSS协议是准民主压力共享，允许连接至所述线的最高压力设备和最低压力设备赢得仲裁，以及传送其信息。结果，连接至所述线的所有设备得知所述线上的最高和最低压力设备。基于此信息，每个从属机设备能够调节其控制器，以尝试匹配所述平均系统压力。

在共享纯压力信息之外，DSS接口可以更广泛地得到使用。特别地，DSS接口可以允许从属机分享与其存在和状态相关的信息(文中将称为从属机信息包)。对于这些从属机信息包，连接至DSS的所有从属机可以获得信息——关于哪些、多少其它从属机通过DSS连接以及关于它们状态的指示。

文中提出的DSS系统相对于现有技术提供数个显著优点。首先，能够容纳多个设备。不需要对从属机设备进行编程或预先设置，足以将它们连接至公共DSS总线。由于仅仅最高和最低压力设备赢得仲裁，对于所述总线的争夺的量减少。这样通讯的速度与现有技术方法相比相当地快速。

而且，从属机设备中的控制功能是相当简单的，因为它们知道连接至DSS线的设备中的最高和最低压力设备，并且调节它们的控制器以试图匹配平均系统压力。

将理解的是，各个从属机设备作为从属机设备运行所仅仅需要的信息是所连接从属机正经受的最高和最低压力，所述系统提供热插拔\交换以及对于故障具有合理的容忍度，其原因在于总线上的不工作设备不干扰DSS系统。

在图3中示出用于各从属机设备所采用的通讯线路的示例线路构造。每个从属机具有开-漏(open-drain)I/O线，所述I/O线带有内部拉升电阻——其提供高噪音边缘，并且对共模噪音不敏感。为了更好的噪音边缘，可以采用施密特触发器输入。每个从属机设备构造成以相同的传送速率运行，尽管每个从属机可以监测所述线上边缘传送以及相应地同步他们的局部从属机时钟用于通讯。

有利地，如同下文将解释的，每个从属机设备构造成是失效安全的(fail-safe)，由此在DSS线上出现故障的情况下，所述从属机设备可以自动降回独立模式。

从对所仲裁过程的详细说明可以清楚的是，任何主动DSS设备可以成为主导从属机以及在所述线上传送包。此外，随着每个包被传送，每个主动从属机设备可以尝试成为主导从属机。此外，可以提供被动DSS设备，其不尝试进行传送其可以由用于监测的系统/纠错系统在整体上使用。对于每个DSS包，参与压力分享方案的每个主动DSS设备可以参与竞争来获得对所述线的控制。这样每个DSS设备可以尝试以其电流值传送最大和最小包。如果没有其他设备存在，所述DSS将把其电流看作最高和最低值，从而确定其电流处在平均值而不需要进行调整。

在讨论仲裁方法之前，现在将说明示例DSS包结构，所述结构如图2中所示适当地由下述位组成：开始位(dss_start-1位)、信息时钟(dss-info[2:0]-3位)、数据时钟(dss_data[9:0]-共10位)、嵌套在数据位的群组之间的四个同步位(1位每个等于4位)、包校验位(dss_checksum-1位)、以及停止/空闲期间(dss_stop[6:0]-7位)，每个包一共25位。第一同步位(dss_sync[3])位于所述信息时钟和开始三个数据位之间，第二同步位(dss_sync[2])位于开始后三个数据位(dss_data[9:7])之后但是位于接下来的三个数据位(dss_data[6:4])之前，第三同步位(dss_sync[1])位于这三个数据位(dss_data[6:4])之后。最后的同步位(dss_sync[0])位于接下来的三个数据位(dss_data[3:1])之后但是位于最后和最终的数据位(dss_data[0])之前。

所述同步位确保逻辑1的或逻辑0的最长不断开序列限于三位，从而7位的停止期间的经过可以由所有DSS设备安全地检测。每个同步位的值与先前位相反。

所述校验检测单个位错误。在从属机设备在包中检测到校验错位的情况下，所述从属机设备简单地忽略有问题的包。

在已经完成停止期间之后，新的DSS包可以开始，启动新的线竞争回合，现在将讨论新的仲裁过程。

DSS总线是单线总线(文中其可以称为DSS线)，具有一个主导状态(在示例实施例中为逻辑0)以及一个弱状态(逻辑1)。在一个或更多个设备已经发现DSS线空闲之后(即在停止期间之后)，可以开始新的DSS包。

在每个DSS包(以开始位开始，接着是信息和数据时钟等)的开始处，每个DSS设备主动地参与压力共享尝试，以获得对所述总线的控制。该过程能够以任一(或甚至多个)设备拉底DSS线来开始。连接至DSS线的所有设备将此识别为新包的开始位，并且将它们自身同步至该开始位(且每个设备也将把所述线拉底)。在少量的时间之后所有DSS设备现在把DSS线拉底。

在已经经过位期间之后，所有的设备继续至包中的下一个位，并且传送它们信息时钟的MSB(最显著位)。如果在包传送期间的任何点，有设备希望传送逻辑1，当所述线仍然被拉低至逻辑0时，所述设备将理解它已经失去了所述仲裁过程，并退出所述仲裁过程。这样推行主导状态(逻辑0)的设备将赢得所述仲裁，并且尝试发出弱状态(逻辑1)的设备将认为它们已经在仲裁中失败，并且将撤回对DSS包的其余部分的任何传送。多个设备可以继续所述仲裁过程。注意，可以有两个或更多个设备发出相同的DSS包，每个设备将假定它们已经赢得了仲裁。该事件将不会导致损害，因为已经传送了有效的DSS包。输入数据将适当地通过位期间采样50％。

对于相对高的拉高电阻阻抗，将理解的是。DSS线对从0至1的变化的响应将不会是瞬时的。

在示例实施方式中，逻辑0是DSS总线上的主导状态。在传送期间，每个DSS设备监测是否它已经失去仲裁。异常的事件是，如果DSS设备尝试传送主导电平(0)但是失去仲裁。在发生此事件的情况下，在DSS设备内设置严重错误标志。该标志是系统故障(例如DSS总线永久固定在1)的指示器。如果DSS设备检测到此种故障，为了保护DSS线驱动器，DSS设备可以使得其发送器失能。所述发送器可以保持失能并持续预先设定的时间，直到电源重置，或者保持失能直到所述错误标志已经通过命令发送而清除(通过独立的控制界面，该控制界面例如可以通过工业标准PMBUS接口提供)。

所述包的信息时钟鉴别DSS包的类型。除了含有上述最大压力值(DSS_IOMAX)和最小压力值(DSS_IOMIN)的包之外，所述设备还可以构造成响应于其他包类型。然而，如果一个设备不构造成响应这些其他类型的包，所述设备可以简单的忽略它们。各种DSS包类型中的每一个由DSS信息时钟独一无二地鉴别。示例DSS信息时钟格式在表4中总结。

表1 DSS信息时钟

适当地，DSS设备将忽略其设计为不处理的DSS包。例如，仅仅设计为处理DSSIO_MIN和DSSIO_MAX包的DSS设备忽略所有其他类型的DSS包。此种设备仍然可以参与所述仲裁过程，但是在它不处理的此种较高优先级DSS包期间将失去仲裁。

可以注意到，当关注DSS接口侧(即DSS线)时，电流/温度编码方案将采用线性/偏离二进制，而不是采用常规二的补数二进制位，以便仲裁能够进行。原因在于，在特定DSS设备上的输出电流是负的情况下，使用二的补数其输出的第一位(标记位)将是1，并且将超过具有正电流的设备而赢得仲裁(显然不合需要)。注意，尽管设备逻辑可以不同于传送的数据(其是1的补数对于最大值)，但是其对于仲裁过程的主导逻辑状态是0。选择使用0作为主导逻辑状态，是因为容易使用带有拉升电阻的标准开漏(open drain)来实现。然而，将理解的是，对于适当的变化，也可以采用下述构造：1是主导状态。

在表5中示出用于包的各种类型的数据有效载荷的编码方案(由它们的信息类型指明)。

将理解的是，最大值使用1的补数确保最大值总是赢得仲裁，而最小值不使用1的补数以确保最小值赢得仲裁。

参与DSS压力共享方案的设备周期性地循环在所述线上发出的各DSS包类型。示例的标准DSS包循环由两个或三个下面表3中示出的DSS包组成。在“一般的”DSS_IOxxx循环中，DSS_MAX和DSS_IOMIN包接续地被传送。输出电流是需要在DSS上互换的最动态的量，因此DSS_IOxxx包被最频繁地传送。

设备从属机状态和设备温度是变化相对慢的量。因此与设备从属机状态(DSS_SLAVE)和设备温度(DSS_TMAX和DSS_Tmin)相关的包需要以慢得多的频率传送。所述选择取决于系统因素，但是对于典型的系统，每256个DSS循环传送设备从属机状态和设备温度是足够的。下面的表示出了示例DSS循环，以及它们的用于具体循环的各种DSS包。

表3：DSS循环和包序列

数种示例的系统情况是可行的：

情况A：全特征DSS系统，所有设备支持所有类型的DSS信息块。序列如上所述，且所有的设备共享最小/最大电流和温度信息，以及DSS从属机状态。

情况B：部分DSS系统，一些(一个或更多个)设备支持所有类型的DSS信息块，其他设备仅仅支持子集(例如仅仅DSS_IOMAX和DSS_IOMIN)。全特征DSS设备将周期性地传送DSS_TMAX和DSS_TMIN块(这些块将被部分特征DSS设备忽略)。

情况C：半民主电流共享系统，其中所有连接的DSS设备仅仅支持DSS_IOMAX和DSS_IOMIN包。

情况D：主-从DSS电流共享系统，其中DSS设备仅仅支持DSS_IOMAX包。具有最高输出电流的设备将总是赢得仲裁。经过能够支持，但是此种模式通常不推荐，因为系统性能(即控制系统性能)会受到不利影响。

尽管DSS总线的主要用途是分享应力信息，但其可选择地用于附加信息的传递，以进一步提高系统性能、降低系统应力并因此提高系统可靠性。

DSS从属包(DSS_SLAVE)是以上情形的示例。这些包允许单独的DSS从属向连接至DSS总线的其他DSS从属识别它们自己以及可选择地还有它们的状态。通过分享该信息的单独的从属，DSS从属通常能收集关于哪些及多少其他DSS从属连接至DSS总线的信息及它们相应的状态。该附加的DSS信息可对许多原因有用，例如包括相位校准和相互从属相降。

在具有分享总应力的多从属的功率系统中，如果使DSS从属的脉宽调制器(PWM)相位校准，则通常被理解成(例如对使电压脉动最小)是有益的。为了最优的系统性能，期望的相位校准为360°/n(其中n是系统中输出相位的总数)。作为示例，假定分别具有一个输出功率相位的三个DSS从属，则可需要从属之间360°/3＝120°的相位校准。为此，将三个DSS从属中的第一DSS从属选作相位主控(通过许多可能方法中的一种方法，例如构造成同步主控的一个从属或者具有最低的DSS设备地址的一个从属，或者另外的)。相位主控将设定0°的基准相位，而其他两个从属将相对于相位主控处于120°和240°的相位校准。DSS_SLAVE包的传输帮助DSS从属确定连接至DSS的从属的总数，并随后确定与基准相位的最优相位关系。例如，如果具有最低的DSS地址的从属在0°的相位，则具有紧邻最低DSS地址的从属可将本身设定成120°的相位，而剩余的从属可相对于第一相位将其相位设定成240°。

功率系统还可受益于相互从属输出功率相降。例如：由于总的系统输出电流减小，所以单独的DSS从属可基于通过DSS_SLAVE包从其他DSS从属搜集的DSS信息降低它们自己的输出功率相位。在低的输出电流时，则在仍提供调节的输出电压的同时，可将有效相位的数量(自动地)降低至最低。于是系统能设计成使得在系统输出电流的满量程上使效率最高。

以上已大体上讨论了单独的DSS从属如何能受益于知道关于哪些和多少DSS从属与单独的从属协同工作以及相应的状态(状态通常概括特定的DSS从属所处的功率状态，例如操作相位的数量)。

与DSS应力包(DSS_IOMAX、DSS_IOMIN、TMAX、TMIN)相比较，DSS从属包(DSS_SLAVE)不同地起作用。人们必须确保所有的DSS从属、而不是具有最高或最低应力的一个DSS从属周期地且连续地发送DSS从属包。这利用现在将描述的辅助DSS仲裁程序实现。

这现在将参考在由512DSS循环组成的表3中提出的示例性DSS循环周期描述。这些DSS循环中的508个循环承载2个DSS包，而4个循环承载3个DSS包。因此，每个总的DSS循环周期传输总数508*2+4*3＝1028个DSS包。在该总数中，两个DSS循环(在示例性循环编号127和383中)分配给承载DSS_SLAVE包。每个从属装置知道总的包，因此通过检测特定的包的存在，单独的装置能使它们进入循环的传输同步。例如，当装置检测到DSS_TMAX循环时，应理解的是，该DSS_TMAX循环在循环编号255。每当预定传输DSS_SLAVE包时，所有的DSS从属利用通常的仲裁程序争夺总线。由于“0”是DSS线路上的主导状态，则具有最低的装置地址的DSS从属赢得仲裁。一旦特定的DSS从属因其DSS包赢得仲裁，其就试图在下次预定传输DSS从属包时传输特定的保留DSS从属包。

保留(或者“空白”)的DSS从属包使用最弱的DSS装置地址(十进制127＝二进制1111111)和装置状态(十进制7＝二进制111)。该编码确保保留的DSS从属包决不会胜过标准DSS从属包赢得仲裁。

然而，一旦已管理所有的DSS从属，则将(由一个或多个装置同时)成功地传输保留的DSS从属包。DSS从属识别保留的DSS从属包的接收，并因此知道已管理所有的DSS从属，以传输它们的DSS从属包。

因此，系统中已接收从属包的DSS从属知道：

存在哪些DSS从属(通过它们的装置地址识别)

存在多少DSS从属(通过不同的装置地址的数量识别)

存在的DSS从属中的每个DSS从属的状态

DSS从属现在还知道的是，DSS从属包循环完成，并且可开始新的循环。DSS从属中的每个DSS从属现在可争夺DSS总线，以传输它们“正常”的DSS从属包。

基于获得的关于存在多少DSS从属的了解，单独的DSS从属如先前所讨论地可取得较高级的动作(相对于同步和相位主控(具有在零点的相位的DSS装置)调节它们的相位校准)。

作为示例，考虑由具有地址10、99和125(它们可预编程到装置中或者通过替代的控制接口获得)的3个DSS从属组成的系统。每个完整的DSS循环周期由512个DSS循环组成，每个DSS循环由2个或3个包组成。因此，完整的DSS循环周期由总共508*2+4*3＝1028个包组成并具有51.4ms的持续时间。在一个完整的DSS循环周期期间，两个DSS从属得到传输DSS从属包的机会(在循环#127和#383中)。在正常的DSS仲裁规则之后将传输DSS从属包，即具有最低地址的DSS从属将赢得仲裁。因此，在以上示例中，具有地址10的DSS从属将赢得第一轮仲裁。一旦DSS从属#10已传输其DSS从属包，DSS从属#10仅参与保留的DSS从属循环的仲裁。所有的DSS从属一接收到保留的DSS从属包，整个的DSS从属循环就完成，并且新的DSS从属循环可开始。

在给定的示例中，序列于是为：

DSS从属#10将赢得仲裁，并在循环#127中传输从属包(DSS循环周期1)。

DSS从属#99将在#125期间赢得仲裁，并且DSS从属#10试图传输保留的包。因此，将在循环#383中成功地传输从属包(DSS循环周期1)。

类似地，作为最后的从属装置，DSS从属#125将在循环#127中赢得仲裁(DSS循环周期2)并传输从属包。

由于所有的DSS装置现在已传输从属包，所以所有的DSS从属将试图在循环#383中传输保留的DSS从属包，并且一个(或者多个)DSS将接续这样做。所有的DSS从属接收保留的DSS从属包，并因此现在知道DSS从属包循环完成，并且在线路上存在三个DSS从属(具有地址#10、#99和#125)。

新的DSS从属包循环于是可开始，其中DSS从属#10将赢得仲裁，并将在循环#127中传输从属包(DSS循环周期3)

等等

这样做的优点是，如果DSS装置退出或者进入线路，则其他装置将指导变化并因此可改变它们的构造。因此，在从属装置的数量从2转变成3的情况下，装置可将它们的相对相位偏移从180°减小至120°。

本申请的优点之一是，可围绕单独的控制器快速地分配变化。然而，如果根据在现有技术中采用的控制技术应用这些变化，则可能否定从分配信息改善的速率获得的优点。这可通过图4所示的示例性结构最清楚地说明，其中在控制器处接收由主控分配的应力信号。该应力信号用作外电流回路中的设定点，这继而设定内电压控制回路中的设定点。该布置的问题是，外控制回路的带宽受限制，以避免将不稳定引入系统。该方法的问题是，尽管确保了稳定性，但使系统中总的转换速率降低。因此，在负载突然改变的方案中，单独控制器的响应速率明显降低。虽然这在某些负载下可接受，但在许多电路内是不合需要的，其中电路可停止正确地操作，或者引入不可预测的瞬时误差。

本申请提供一种控制布置，其在确保减少不稳定时使功率控制器的转换速率最高。如图5所示，该布置分别包括三个数字控制器。例如，这些控制器包括主控制器，该主控制器包括用于将输出电压维持在设定点的电压控制回路。辅助控制器是电流控制回路，其调节电压控制器的电压设定点，以提高/降低来自控制器的有效输出电流贡献。相对现有技术的优点是，该电流控制回路相对快。在实际实现中，本发明的受让人已实现对于电压控制回路具有近似1MHz的速率的操作速度的控制器，因此近似每秒1百万次地更新来自该控制回路的控制信号。相反，在实际的实现中，电流控制回路以较低的20kHz的速度操作。

第三控制器对输入的应力信号起反应，并且该控制器在可以或者接近与电流控制回路相同的速度操作时仅以例如每隔16个周期的较低的速率更新向电流控制回路提供的值。应意识到的是，在提供值的速率可能较低时，由于控制回路带宽不因稳定性原因受限制，相反地向控制回路提供输出的速率受限制，所以响应不受限制。因此，如果考虑应力信号中的阶跃变化，则在根据较低的输出速率向电流控制回路提供该变化的应力值中可引入延迟时，电流回路一旦接收该值，该电流回路的响应速度就有带宽限制。相反，现有技术系统可具有大约10Hz的控制带宽，以便减少相互作用并维持稳定性，以限制对应力变化的控制响应。

由于电流回路是外控制器，所以其必然必须改变电压控制器的电压设定点，以分享应力。然而，电压设定点还可不必要地偏离所需的电压设定点，以分享在离开所需的电压设定点的电压时的应力。这是现有技术方案特有的问题。本申请的电流控制器通过将电压设定点偏离的反馈并入电流控制器解决该问题(图6中的kshare)，以便一旦实现应力分享，就使控制器回到所需的电压设定点。

通过合适的反馈增益设定实现允许的电压偏移与应力分享之间的平衡。

Claims

1.一种PWM控制器，用于在多相环境中控制相，所述PWM控制器包括：

控制线路，用于产生用于开关线路的控制信号以提供输出电压，所述控制线路提供控制信号来以一压力水平运行所述开关线路，

通讯线路，其构造成接收最大压力值和最小压力值，

其中，所述控制线路适于将所述压力水平朝所述最大压力值和最小压力值的平均值调节。

2.如权利要求1所述的PWM控制器，其中，所述通讯线路在单线上接收所述压力值。

3.如权利要求2所述的PWM控制器，其中，所述通讯线路在所述单线上传送所述压力值。

4.如权利要求2或3所述的PWM控制器，其中，所述通讯线路周期性地传送信号将其自身鉴别于单线上的其他控制器。

5.如权利要求4所述的PWM控制器，其中，所述通讯线路周期性地提供控制器状态至所述单线上的其他控制器。

6.如前述权利要求中任一项所述的PWM控制器，其中，所述压力值包括表示电流测量值的压力信号。

7.如前述权利要求中任一项所述的PWM控制器，其中，所述压力值包括表示温度测量值的压力信号。

8.如前述权利要求中任一项所述的PWM控制器，其中，第一和第二压力信号是表示第一测量值类型的主压力信号。

9.如权利要求8所述的PWM控制器，其中，所述通讯线路进一步构造成接收次压力值。

10.如权利要求9所述的PWM控制器，其中，所述次压力值以低于所述主压力值的频率传送。

11.如前述权利要求中任一项所述的PWM控制器，其中，所述通讯线路构造成在检测到来自另一控制器的通讯时尝试赢得对通讯的仲裁过程。

12.如权利要求12所述的PWM控制器，其中，所述仲裁过程包括检测包通讯中的各位是否其他控制器在传送较高优先级位，在其他控制器在传送较高优先级位的情况下，从所述仲裁过程中退出。

13.如前述权利要求中任一项所述的PWM控制器，其中，所述控制器构造成同步至包类型的预先限定方式。

14.一种PWM控制器，用于在多相环境中控制相，所述PWM控制器包括：

控制线路，用于产生用于开关线路的控制信号以提供输出电压，所述控制线路构造成以一压力水平运行所述开关线路，

通讯线路，用于接收来自其他PWM控制器的包中的压力数据，以及将包中的压力数据传送至其他PWM控制器，其中所述控制器适于在下述情况下中止包的传送：另一控制器的基本上同时传送的包具有优先权，其中所述控制线路构造成对于每个压力数据循环接收至少两个不同的值。

15.如权利要求14所述的PWM控制器，其中，所述通信线路通过下述方式确定优先级：监测在线上传送的包中的每一位以及在所述线上看到更高优先级位时停止包的传送。

16.如权利要求14或15所述的PWM控制器，其中，压力数据的第一值是最大压力值。

17.如权利要求16所述的PWM控制器，其中，压力数据的第二值是最小压力值。

18.如权利要求14-17中任一项所述的PWM控制器，其中，所述通讯线路在共用的单线上传送和接收数据。

19.如权利要求18所述的PWM控制器，其中，所述通讯线路构造成周期性地在所述线上鉴别自己。

20.如权利要求14-19中任一项所述的PWM控制器，其中，在通讯循环中有多个压力数据循环。

21.如权利要求20所述的PWM控制器，其中，至少一个所述压力数据循环表示第一类型测量结果。

22.如权利要求21所述的PWM控制器，其中，所述第一类型测量结果是电流。

23.如权利要求21或22所述的PWM控制器，其中，至少一个所述压力数据循环表示第二类型测量结果。

24.如权利要求23所述的PWM控制器，其中，所述第二类型测量结果是温度。

25.如权利要求23或24所述的PWM控制器，其中，表示第二类型测量结果的所述压力数据循环以比所述第一类型测量结果低的频率传送。

26.一种PWM控制器，用于在多相环境中控制相，所述PWM控制器包括：

通讯线路，用于接收来自其他PWM控制器的包中的压力数据，以及在通讯循环中将包中的压力数据传送至其他PWM控制器，其中所述控制器适于在下述情况下中止包的传送：另一控制器的基本上同时传送的包具有优先权，其中在通讯循环中有多个压力数据循环，其中至少一个所述压力数据循环表示第一类型测量结果且至少一个所述压力数据循环表示第二类型测量结果。

27.如权利要求26所述的PWM控制器，其中，所述第一类型测量结果是电流。

28.如权利要求26或27所述的PWM控制器，其中，所述第二类型测量结果是温度。

29.如权利要求26所述的PWM控制器，其中，所述通信线路通过下述方式确定优先级：监测在线上传送的包中的每一位以及在所述线上看到更高优先级位时停止包的传送。

30.如权利要求26或27所述的PWM控制器，其中，压力数据的第一值是最大压力值。

31.如权利要求30所述的PWM控制器，其中，第二压力数据是最小压力值。

32.如权利要求26至31中任一项所述的PWM控制器，其中，所述通讯线路在共用的单线上传送和接收压力数据。

33.如权利要求32所述的PWM控制器，其中，所述通讯线路构造成周期性地在所述共用的单线上鉴别自己。

34.如权利要求26至33中任一项所述的PWM控制器，其中，表示第二类型测量值的所述压力数据循环以比所述第一类型测量结果低的频率传送。

35.一种控制器，用于在多相环境中控制相，所述控制器包括：

a)通讯线路，用于接收至少一个压力信号，

b)电压控制环，用于控制所述线路的电压输出，所述电压控制环是以第一速率运行的数字控制器，

c)电流控制环，用于通过更新所述电压控制环的设定点来控制相电流，所述电流控制环以第二速率将更新的设定点提供至所述电压控制环，其中所述第二速率低于所述第一速率，以及

d)压力控制环，其接收来自所述通讯线路的所述至少一个压力信号，以及将电流设定点提供给所述电流控制环，其中所述电流控制环以第三速率将更新的设定点提供至所述电流控制环，其中所述第三速率低于所述第二速率。

36.如权利要求35所述的控制器，其中，所述通讯线路将最小和最大压力信号提供至所述压力控制环，并且所述压力控制环对这些信号进行平均以及将平均压力信号提供至所述压力控制环。

37.如权利要求36所述的控制器，其中，所述压力控制环和所述电流控制环基本上以相同的速率运行。

38.一种数字控制器，用于在多相环境中运行开关线路，其中数个开关线路将输出电压的供应共享至公共负载，所述控制器具有电压控制环和电流控制环，所述电压控制环用于确保输出电压保持在设定点，所述电流控制环用于调节所述电压控制环的设定点以调节由所述开关线路提供的共享，其中电压输出偏差的一部分提供作为所述电流控制环的输入。

39.如权利要求38所述的控制器，其中，电压偏差和压力分享之间的平衡可以通过调节提供作为输入的所述输出偏差的部分而获得。