CN103677028A - 数字均流方法和电源模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字均流方法和电源模块，该数字均流方法包括：在每个同步周期从计数器预设值装载模块获取电流数值；根据电流数值生成连续变频脉冲，并接收PFM发生器连接的反相器传递的同步信号；根据该同步信号，将连续变频脉冲通过PFM发生器连接的三极管的OC门传递到数字均流总线；对数字均流总线上的连续变频脉冲的频率进行计数，获得的频率计数值用于表示上述电源模块以及与上述电源模块并联的电源模块中当前输出电流最大的电源模块的电流大小；根据当前输出电流最大的电源模块的电流大小调整上述电源模块的输出电流。本发明可以在不需要定制芯片的前提下实现数字均流，从而可以降低数字均流的成本，提高数字均流的通用性。

Description

数字均流方法和电源模块

技术领域

本发明涉及电路技术，尤其涉及一种数字均流方法和电源模块。

背景技术

在很多大电流输出的场合，为了提高系统的可靠性，比较常用的一个方法就是采用热备份，即多个电源模块并联使用。每个电源模块还具备在线插拔的功能，以便于拆卸和维修、维护。但是，每个电源模块的内阻是略有不同的，而输出电压也不可能做到完全一致。因此稳压输出的电压源是不可以直接并联的，或者是即便并联了，每个模块的输出功率各不相同。有可能会出现有的电源模块在超负荷工作，损耗发热都比较厉害，寿命会降低。而有的电源模块工作于轻载，甚至都没有进入较好的工作状态，也对电源模块的使用寿命不利。

这时候就需要一种手段，让各模块输出功率基本相同。这种将负载平均分配到各个电源模块的手段，称之为均流。均流又可以区分为模拟均流和数字均流。模拟均流就是用模拟信号传递电流信息，完成各个电源模块输出均流控制的一种方法。但模拟均流的方法存在如下问题：1）参考地分属不同的整流模块，地电位的差异直接影响均流的精度；2）均流线连接线长，在靠近强干扰的电磁环境容易受到干扰；3）模拟器件受温度影响较大，同时也会影响均流的精度。

数字均流因为传递的是0、1信号，受地电位的影响小，同时抗电磁干扰的能力也很强。通过修改软件可以方便地实现不同电源模块间的均流，而不需要改动硬件，因此兼容性也很理想。但数字均流技术需要定制芯片，这就使得数字均流技术在成本和通用性上有很大的局限。

发明内容

本发明提供一种数字均流方法和电源模块，以在不需要定制芯片的前提下实现数字均流，降低数字均流的成本，提高数字均流的通用性。

本发明第一方面提供一种数字均流方法，包括：

在每个同步周期从计数器预设值装载模块获取电流数值，所述电流数值为所述计数器预设值装载模块所在电源模块的输出电流的大小数值，并用于表示所述电源模块上的脉冲频率调制PFM发生器的调制频率；所述同步周期为所述电源模块以及与所述电源模块并联的电源模块上的PFM发生器的同步周期；

根据所述电流数值生成连续变频脉冲，并接收所述PFM发生器连接的反相器传递的同步信号，所述同步信号是所述反相器从所述电源模块连接的数字均流总线上获取的同步更新时刻的信息；

根据所述同步信号，将所述连续变频脉冲通过所述PFM发生器连接的三极管的集电极开路门传递到所述数字均流总线；

对所述数字均流总线上的连续变频脉冲的频率进行计数，获得的频率计数值用于表示所述电源模块以及与所述电源模块并联的电源模块中当前输出电流最大的电源模块的电流大小；

根据当前输出电流最大的电源模块的电流大小调整所述电源模块的输出电流。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述根据所述同步信号，将所述连续变频脉冲通过所述PFM发生器连接的三极管的集电极开路门传递到所述电源模块连接的数字均流总线包括：

如果所述连续变频脉冲的频率大于或等于所述同步信号的频率，则将所述连续变频脉冲通过所述PFM发生器连接的三极管的集电极开路门传递到所述电源模块连接的数字均流总线。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述方法还包括：

如果所述连续变频脉冲的频率小于所述同步信号的频率，则所述PFM发生器在接收到所述同步信号的时刻复位，开始新的同步周期，重新从所述计数器预设值装载模块获取所述电流数值。

结合第一方面，或者第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述电源模块的输出电流越大，所述连续变频脉冲的频率越高。

结合第一方面，或者第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述根据当前输出电流最大的电源模块的电流大小调整所述电源模块的输出电流包括：

将当前输出电流最大的电源模块的电流大小与所述电源模块的输出电流大小进行比较，当所述电源模块的输出电流相对较大时，则减小所述电源模块的输出电压，以减小所述电源模块的输出电流；当所述电源模块的输出电流相对较小时，则增大所述电源模块的输出电压，以提高所述电源模块的输出电流。

本发明第二方面提供一种电源模块，包括：脉冲频率调制PFM发生器、计数器预设值装载模块、周期计数器、微控制器和反相器；所述反相器与所述PFM发生器连接；

所述PFM发生器，用于在每个同步周期从所述计数器预设值装载模块获取电流数值，所述电流数值为所述电源模块的输出电流的大小数值，并用于表示所述PFM发生器的调制频率；所述同步周期为所述电源模块以及与所述电源模块并联的电源模块上的PFM发生器的同步周期；以及根据所述电流数值生成连续变频脉冲，并接收所述反相器传递的同步信号，所述同步信号是所述反相器从所述电源模块连接的数字均流总线上获取的同步更新时刻的信息；以及根据所述同步信号，将所述连续变频脉冲通过所述PFM发生器连接的三极管的集电极开路门传递到所述数字均流总线；

所述周期计数器，用于对所述数字均流总线上的连续变频脉冲的频率进行计数，获得的频率计数值用于表示所述电源模块以及与所述电源模块并联的电源模块中当前输出电流最大的电源模块的电流大小；

所述微控制器，用于根据所述周期计数器获得的当前输出电流最大的电源模块的电流大小调整所述电源模块的输出电流。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述PFM发生器，具体用于当所述连续变频脉冲的频率大于或等于所述同步信号的频率时，将所述连续变频脉冲通过所述PFM发生器连接的三极管的集电极开路门传递到所述电源模块连接的数字均流总线。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述PFM发生器，还用于当所述连续变频脉冲的频率小于所述同步信号的频率时，在接收到所述同步信号的时刻复位，开始新的同步周期，重新从所述计数器预设值装载模块获取所述电流数值。

结合第二方面，或者第二方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述电源模块的输出电流越大，所述PFM发生器生成的连续变频脉冲的频率越高。

结合第二方面，或者第二方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述微控制器，具体用于将当前输出电流最大的电源模块的电流大小与所述电源模块的输出电流大小进行比较，当所述电源模块的输出电流相对较大时，则减小所述电源模块的输出电压，以减小所述电源模块的输出电流；当所述电源模块的输出电流相对较小时，则增大所述电源模块的输出电压，以提高所述电源模块的输出电流。

通过本发明提供的技术方案，首先，在每个同步周期从计数器预设值装载模块获取电流数值，根据上述电流数值生成连续变频脉冲，并接收PFM发生器连接的反相器传递的同步信号；其次，根据该同步信号，将上述连续变频脉冲通过PFM发生器连接的三极管的集电极开路门传递到上述数字均流总线；再次，对上述数字均流总线上的连续变频脉冲的频率进行计数，获得的频率计数值用于表示电源模块以及与该电源模块并联的电源模块中当前输出电流最大的电源模块的电流大小；最后，根据当前输出电流最大的电源模块的电流大小调整电源模块的输出电流，从而可以实现各并联电源模块通过数字均流总线进行均流控制，并且上述数字均流总线交换信息的载体是脉冲频率。这样就可以在不需要定制芯片的前提下实现数字均流，从而可以降低数字均流的成本，提高数字均流的通用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明数字均流方法一个实施例的流程图；

图2为本发明数字均流方法另一个实施例的实现框图；

图3为本发明反相器从数字均流总线上获取同步更新时刻的时序图；

图4为本发明电源模块一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明数字均流方法一个实施例的流程图，如图1所示，该数字均流方法可以包括：

步骤101，在每个同步周期从计数器预设值装载模块获取电流数值。

其中，上述电流数值为上述计数器预设值装载模块所在电源模块的输出电流的大小数值，并用于表示上述电源模块上的脉冲频率调制（PulseFrequency Modulation；以下简称：PFM）发生器的调制频率；上述同步周期为上述电源模块以及与上述电源模块并联的电源模块上的PFM发生器的同步周期。

步骤102，根据上述电流数值生成连续变频脉冲，并接收上述PFM发生器连接的反相器传递的同步信号。

其中，上述同步信号是反相器从电源模块连接的数字均流总线上获取的同步更新时刻的信息。

步骤103，根据上述同步信号，将上述连续变频脉冲通过上述PFM发生器连接的三极管的集电极开路（OC）门传递到上述数字均流总线。

步骤104，对上述数字均流总线上的连续变频脉冲的频率进行计数，获得的频率计数值用于表示上述电源模块以及与上述电源模块并联的电源模块中当前输出电流最大的电源模块的电流大小。

步骤105，根据当前输出电流最大的电源模块的电流大小调整上述电源模块的输出电流。

本实施例中，步骤103可以为：如果上述连续变频脉冲的频率大于或等于同步信号的频率，则将上述连续变频脉冲通过上述PFM发生器连接的三极管的OC门传递到上述电源模块连接的数字均流总线。

进一步地，如果上述连续变频脉冲的频率小于上述同步信号的频率，则PFM发生器在接收到上述同步信号的时刻复位，开始新的同步周期，重新从上述计数器预设值装载模块获取上述电流数值。

本实施例中，上述电源模块的输出电流越大，上述连续变频脉冲的频率越高。

本实施例中，步骤105可以为：将当前输出电流最大的电源模块的电流大小与电源模块的输出电流大小进行比较，当该电源模块的输出电流相对较大时，则减小上述电源模块的输出电压，以减小上述电源模块的输出电流；当电源模块的输出电流相对较小时，则增大上述电源模块的输出电压，以提高上述电源模块的输出电流。

上述实施例可以实现各并联电源模块通过数字均流总线进行均流控制，并且上述数字均流总线交换信息的载体是脉冲频率。这样就可以在不需要定制芯片的前提下实现数字均流，从而可以降低数字均流的成本，提高数字均流的通用性。

图2为本发明数字均流方法另一个实施例的实现框图，本发明中，各并联电源模块的均流控制是通过数字均流总线交换信息，上述数字均流总线交换信息的载体是脉冲频率。本实施例中，各电源模块通过上述数字均流总线实现并联。

如图2所示，每个电源模块在数字均流总线上交换的信息是由各电源模块中的计数器预设值装载模块、PFM发生器和周期计数器产生的。

其中，电源模块上的微控制器将上述电源模块的输出电流的大小转化为电流数值，并将该电流数值传递给上述计数器预设值装载模块；

PFM发生器在每个同步周期从上述计数器预设值装载模块获取上述电流数值，上述数值反映了PFM发生器的调制频率；然后，PFM发生器根据上述电流数值生成连续变频脉冲，并接收上述PFM发生器连接的反相器传递的同步信号，上述同步信号是反相器从电源模块连接的数字均流总线上获取的同步更新时刻的信息。然后，PFM发生器根据上述同步信号，将上述连续变频脉冲通过上述PFM发生器连接的三极管的集电极开路（OC）门传递到上述数字均流总线；

上述周期计数器对数字均流总线上的频率进行计数，获得的频率计数值用于表示并联的电源模块中当前输出电流最大的电源模块的电流大小；

最后，微控制器将上述周期计数器获得的当前输出电流最大的电源模块的电流大小与上述电源模块的输出电流大小进行比较，调节上述电源模块的输出电压，当上述电源模块的输出电流相对较大时，则减小上述电源模块的输出电压，以减小上述电源模块的输出电流；当上述电源模块的输出电流相对较小时，则增大上述电源模块的输出电压，以提高上述电源模块的输出电流。通过这种方式实现各并联模块的均流。

其中，上述反相器传递的同步信号既为计数器预设值装载模块对PFM发生器的同步装载信号，也是PFM发生器的复位信号。

本发明中，各电源模块上的PFM发生器的复位信号的触发源来自于同一个数字均流母线，因此各电源模块上的PFM发生器可以被同步复位。这样的结果是输出频率低的PFM发生器会被输出频率高的PFM发生器同步。

本发明中，PFM发生器所在电源模块的输出电流越大，则上述PFM发生器的输出频率越高。

图3为本发明反相器从数字均流总线上获取同步更新时刻的时序图，如图3所示，反相器检测数字均流总线的下降沿，将数字均流总线的下降沿对应的时刻作为同步更新时刻。然后反相器将该同步更新时刻的信息作为同步信号传递给上述PFM发生器和上述计数器预设值装载模块，从而触发PFM发生器的计数值清零，并重新从上述计数器预设值装载模块获取表示电源模块的电流大小的电流数值，以实现各并联电源模块的同步。图3中，电源模块A和电源模块B为并联的两个电源模块。由于并联的各电源模块上的PFM发生器的复位信号的触发源来自于同一个数字均流母线，因此各电源模块上的PFM发生器可以被同步复位。这样的结果是输出频率低的PFM发生器会被输出频率高的PFM发生器同步。并且，本发明中，PFM发生器所在电源模块的输出电流越大，则PFM发生器的输出频率越高。如图3所示，电源模块A的输出电流小，电源模块A的PFM发生器的输出频率就较低，而电源模块B的输出电流大，电源模块B的PFM发生器的输出频率就较高，因此电源模块A的PFM发生器会被电源模块B的PFM发生器同步。这样，电源模块A和电源模块B的反相器从数字均流总线上获取的同步更新时刻均为电源模块B的输出频率的下降沿所对应的时刻。

接下来，PFM发生器根据上述电流数值产生连续变频脉冲，并将所产生的连续变频脉冲通过该PFM发生器连接的三极管的OC门传递到数字均流总线，由于OC门的线与功能，因此数字均流总线上反映的频率始终是并联的电源模块中当前输出电流最大的电源模块的电流信息。

另外，由于PFM发生器的输出通过三极管的集电极输出，当PFM发生器故障时，输出为高阻，脱离数字均流总线，热插拔时也不会对数字均流总线构成影响。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

图4为本发明电源模块一个实施例的结构示意图，如图4所示，该数字均流装置可以包括：PFM发生器41、计数器预设值装载模块42、周期计数器43、微控制器44和反相器45；上述反相器45与PFM发生器41连接；

其中，PFM发生器41，用于在每个同步周期从计数器预设值装载模块42获取电流数值，上述电流数值为上述电源模块的输出电流的大小数值，并用于表示上述PFM发生器41的调制频率；上述同步周期为上述电源模块以及与上述电源模块并联的电源模块上的PFM发生器的同步周期；以及根据上述电流数值生成连续变频脉冲，并接收上述反相器45传递的同步信号，上述同步信号是上述反相器45从上述电源模块连接的数字均流总线上获取的同步更新时刻的信息；以及根据上述同步信号，将上述连续变频脉冲通过PFM发生器41连接的三极管的OC门传递到上述数字均流总线；

周期计数器43，用于对上述数字均流总线上的连续变频脉冲的频率进行计数，获得的频率计数值用于表示上述电源模块以及与上述电源模块并联的电源模块中当前输出电流最大的电源模块的电流大小；

微控制器44，用于根据周期计数器43获得的当前输出电流最大的电源模块的电流大小调整上述电源模块的输出电流。

本实施例中，PFM发生器41，具体用于当上述连续变频脉冲的频率大于或等于同步信号的频率时，将上述连续变频脉冲通过PFM发生器41连接的三极管的OC门传递到上述电源模块连接的数字均流总线。

进一步地，PFM发生器41，还用于当上述连续变频脉冲的频率小于上述同步信号的频率时，在接收到上述同步信号的时刻复位，开始新的同步周期，重新从计数器预设值装载模块42获取上述电流数值。

本实施例中，上述电源模块的输出电流越大，PFM发生器41生成的连续变频脉冲的频率越高。

本实施例中，微控制器44，具体用于将当前输出电流最大的电源模块的电流大小与上述电源模块的输出电流大小进行比较，当上述电源模块的输出电流相对较大时，则减小上述电源模块的输出电压，以减小上述电源模块的输出电流；当上述电源模块的输出电流相对较小时，则增大上述电源模块的输出电压，以提高上述电源模块的输出电流。

上述电源模块，可以实现各并联电源模块通过数字均流总线进行均流控制，并且上述数字均流总线交换信息的载体是脉冲频率。这样就可以在不需要定制芯片的前提下实现数字均流，从而可以降低数字均流的成本，提高数字均流的通用性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种数字均流方法，其特征在于，包括：

在每个同步周期从计数器预设值装载模块获取电流数值，所述电流数值为所述计数器预设值装载模块所在电源模块的输出电流的大小数值，并用于表示所述电源模块上的脉冲频率调制PFM发生器的调制频率；所述同步周期为所述电源模块以及与所述电源模块并联的电源模块上的PFM发生器的同步周期；

根据所述电流数值生成连续变频脉冲，并接收所述PFM发生器连接的反相器传递的同步信号，所述同步信号是所述反相器从所述电源模块连接的数字均流总线上获取的同步更新时刻的信息；

根据所述同步信号，将所述连续变频脉冲通过所述PFM发生器连接的三极管的集电极开路门传递到所述数字均流总线；

对所述数字均流总线上的连续变频脉冲的频率进行计数，获得的频率计数值用于表示所述电源模块以及与所述电源模块并联的电源模块中当前输出电流最大的电源模块的电流大小；

根据当前输出电流最大的电源模块的电流大小调整所述电源模块的输出电流。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述同步信号，将所述连续变频脉冲通过所述PFM发生器连接的三极管的集电极开路门传递到所述电源模块连接的数字均流总线包括：

如果所述连续变频脉冲的频率大于或等于所述同步信号的频率，则将所述连续变频脉冲通过所述PFM发生器连接的三极管的集电极开路门传递到所述电源模块连接的数字均流总线。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

如果所述连续变频脉冲的频率小于所述同步信号的频率，则所述PFM发生器在接收到所述同步信号的时刻复位，开始新的同步周期，重新从所述计数器预设值装载模块获取所述电流数值。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述电源模块的输出电流越大，所述连续变频脉冲的频率越高。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据当前输出电流最大的电源模块的电流大小调整所述电源模块的输出电流包括：

将当前输出电流最大的电源模块的电流大小与所述电源模块的输出电流大小进行比较，当所述电源模块的输出电流相对较大时，则减小所述电源模块的输出电压，以减小所述电源模块的输出电流；当所述电源模块的输出电流相对较小时，则增大所述电源模块的输出电压，以提高所述电源模块的输出电流。

6.一种电源模块，其特征在于，包括：脉冲频率调制PFM发生器、计数器预设值装载模块、周期计数器、微控制器和反相器；所述反相器与所述PFM发生器连接；

所述PFM发生器，用于在每个同步周期从所述计数器预设值装载模块获取电流数值，所述电流数值为所述电源模块的输出电流的大小数值，并用于表示所述PFM发生器的调制频率；所述同步周期为所述电源模块以及与所述电源模块并联的电源模块上的PFM发生器的同步周期；以及根据所述电流数值生成连续变频脉冲，并接收所述反相器传递的同步信号，所述同步信号是所述反相器从所述电源模块连接的数字均流总线上获取的同步更新时刻的信息；以及根据所述同步信号，将所述连续变频脉冲通过所述PFM发生器连接的三极管的集电极开路门传递到所述数字均流总线；

所述周期计数器，用于对所述数字均流总线上的连续变频脉冲的频率进行计数，获得的频率计数值用于表示所述电源模块以及与所述电源模块并联的电源模块中当前输出电流最大的电源模块的电流大小；

所述微控制器，用于根据所述周期计数器获得的当前输出电流最大的电源模块的电流大小调整所述电源模块的输出电流。

7.根据权利要求6所述的电源模块，其特征在于，

所述PFM发生器，具体用于当所述连续变频脉冲的频率大于或等于所述同步信号的频率时，将所述连续变频脉冲通过所述PFM发生器连接的三极管的集电极开路门传递到所述电源模块连接的数字均流总线。

8.根据权利要求7所述的电源模块，其特征在于，

所述PFM发生器，还用于当所述连续变频脉冲的频率小于所述同步信号的频率时，在接收到所述同步信号的时刻复位，开始新的同步周期，重新从所述计数器预设值装载模块获取所述电流数值。

9.根据权利要求6-8任意一项所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块的输出电流越大，所述PFM发生器生成的连续变频脉冲的频率越高。

10.根据权利要求6-8任意一项所述的电源模块，其特征在于，

所述微控制器，具体用于将当前输出电流最大的电源模块的电流大小与所述电源模块的输出电流大小进行比较，当所述电源模块的输出电流相对较大时，则减小所述电源模块的输出电压，以减小所述电源模块的输出电流；当所述电源模块的输出电流相对较小时，则增大所述电源模块的输出电压，以提高所述电源模块的输出电流。

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