CN109683693B - 一种输出时序自适应控制的计算机电源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种输出时序自适应控制的计算机电源，其中，包括输入滤波电路用于对输入电压滤波；PFC电路，用于通过有源功率因数校正将交流电压转换为直流电压；直流电压与DC/DC转换电路的输入端连接，进行电压转换；PFC电路输出辅助电源电压与检测电路以及时序自适应控制电路的输入端连接，进行供电；DC/DC转换电路在使能信号控制下进行隔离降压转换；DC/DC转换电路与自适应控制电路的输出端连接，在自适应控制电路输出的使能控制信号控制下，将PFC电路的直流电压隔离降压转换后输出电压给输出滤波电路的输入端；输出滤波电路，用于滤除杂波和抑制干扰，其输出作为计算机电源的输出；滤波电路输出电压与检测电路的输入端连接。

Description

一种输出时序自适应控制的计算机电源
技术领域
本发明属于电源技术领域，具体涉及一种输出时序自适应控制的计算机电源。
背景技术
图1a所示为电源输出时序示意图的理想时序图，如图1a所示，在计算机中，电源一般设计为12V、5V和3.3V电压输出，主处理器单元中各集成电路的供电电压不同，为使信号正确匹配，对电源提供的电压输出时序有严格的要求：3.3V不能先于5V，5V不能先于12V，且间隔时间不能超过某一限值。
图1b所示为电源输出时序示意图的故障时序图，如图1b所示，图1c所示为电源输出时序示意图的调整时序图，如图1c所示，随着计算机技术的不断发展，计算机设备配置也越来越复杂，包含多个主处理器单元及交换和管理单元等，同样的电源在配置不同单元的设备中，输出电压的时序会受各单元负载特性而变化，严重时会恶化到不满足主处理器单元启动时序要求，需要重新调整电源输出时序。
图2为现有的计算机电源组成框图，如图2所示，现有计算机电源由输入滤波电路、PFC电路、DC/DC转换电路和输出滤波电路组成，3路DC/DC转换电路的使能均由PFC电路统一控制，如果输出Vo1、Vo2和Vo3的时序不满足主处理器单元启动要求是，只能通过改变电源中DC/DC转换电路的元器件参数调整电源输出的时序，且不具备普适性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种输出时序自适应控制的计算机电源，用于不同配置的计算机设备中，根据负载特性自动调整电源输出的时序，确保主处理器单元正常工作。
本发明一种输出时序自适应控制的计算机电源，其中，包括输入滤波电路、PFC电路、DC/DC转换电路、输出滤波电路、检测电路以及时序自适应控制电路；输入滤波电路用于对输入电压滤波后输出交流电压给PFC电路，提高计算机电源的EMC性能；PFC电路，用于通过有源功率因数校正将交流电压转换为直流电压；直流电压与DC/DC转换电路的输入端连接，进行电压转换；PFC电路输出辅助电源电压与检测电路以及时序自适应控制电路的输入端连接，进行供电；DC/DC转换电路在使能信号控制下进行隔离降压转换；DC/DC转换电路与自适应控制电路的输出端连接，在自适应控制电路输出的使能控制信号控制下，将PFC电路的直流电压隔离降压转换后输出电压给输出滤波电路的输入端；输出滤波电路，用于滤除杂波和抑制干扰，其输出作为计算机电源的输出；滤波电路输出电压与检测电路的输入端连接。
根据本发明的输出时序自适应控制的计算机电源的一实施例，其中，DC/DC转换电路的数量为三个，分别连接PFC电路的三个输出端、时序自适应控制电路的三个输出端以及输出滤波电路的三个输入端。
根据本发明的输出时序自适应控制的计算机电源的一实施例，其中，检测电路的数量为三个，分别连接输出滤波电路的三个输出端以及时序自适应控制电路的三个输入端。
根据本发明的输出时序自适应控制的计算机电源的一实施例，其中，检测电路包括：第一电压取样电阻、第二电压取样电阻、第一分电压电阻、第二分电压电阻以及电压比较器；第一电压取样电阻的一端连接输出滤波电路的一输出端，第一电压取样电阻的另一端连接第二电压取样电阻的一端和电压比较器的+端，第二电压取样电阻的另一端连接地；第一分电压电阻的一端连接PFC电路的辅助电源电压，第一分电压电阻的另一端连接第二分电压电阻的一端和电压比较器的-端，第二分电压电阻的另一端连接地；电压比较器的Vcc端连接输入PFC电路的辅助电源电压，电压比较器的GND端连接地，电压比较器的输出端连接自适应控制电路的一输入端。
根据本发明的输出时序自适应控制的计算机电源的一实施例，其中，辅助电源电压给电压比较器供电；第一分电压电阻和第二分电压电阻将辅助电源电压分压，产生参考电压给电压比较器的-端，第一电压采样电阻和第二电压采样电阻将输出滤波电路输出的电压分压，产生采样电压给电压比较器的+端；当采样电压电压值超过参考电压的电压值时，电压比较器的OUT端输出时序信号电平由低电平变为高电平，给时序自适应控制电路。
根据本发明的输出时序自适应控制的计算机电源的一实施例，其中，时序自适应控制电路，包括：滤波电容以及微处理器；滤波电容的一端连接输入辅助电源电压和微处理器的Vcc端，滤波电容的另一端连接输入地和微处理器的GND端；微处理器的输入端连接输入连接检测电路的输出端，微处理器的输出作为DC/DC转换电路的使能信号。
根据本发明的输出时序自适应控制的计算机电源的一实施例，其中，辅助电源电压经滤波电容滤波后给微处理器供电，微处理器接收检测电路输出的电压时序信号，根据预设的时序要求判断对应的输出滤波电路输出电压时序是否合理，若合理，则保持默认的使能信号的时序，控制DC/DC转换电路的使能时序，维持DC/DC转换电路输出电压乃至输出滤波电路的输出电压的建立时序；若不合理，则改变使能信号的时序，控制DC/DC转换电路的使能时序，重新输出DC/DC转换电路的输出电压乃至输出滤波电路的输出电压，直至时序合理。
本发明的输出时序自适应控制的计算机电源，可在一定规则下，根据具体负载配置，自适应控制输出时序，从而提高计算机电源的适应性和计算机设备配置的灵活性。
附图说明
图1a所示为电源输出时序示意图的理想时序图；
图1b所示为电源输出时序示意图的故障时序图；
图1c所示为电源输出时序示意图的调整时序图；
图2为现有的计算机电源组成框图；
图3所示为本发明输出时序自适应控制的计算机电源模块图；
图4所示为本发明的检测电路原理图；
图5为本发明的时序自适应控制电路原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图3所示为本发明输出时序自适应控制的计算机电源模块图，如图3所示，本发明输出时序自适应控制的计算机电源包括输入滤波电路31、PFC电路32、DC/DC转换电路33a、DC/DC转换电路33b、DC/DC转换电路33c、输出滤波电路34、检测电路35a、检测电路35b、检测电路35c、时序自适应控制电路36。
如图3所示，输入滤波电路31，输入滤波电路31提高计算机电源的EMC性能，防止计算机电源本身产生的电磁干扰进入外部供电系统，同时降低外部供电系统对计算机电源的电磁干扰；电源交流输入电压Vi进入输入滤波电路31，输入滤波电路31输出电压Va与PFC电路32的输入端连接；交流电压Vi经输入滤波电路31滤波后输出交流电压Va给PFC电路32。
如图3所示，PFC电路32，PFC电路32通过有源功率因数校正技术，将交流电压转换为直流电压，有源功率因数校正设计有效减弱交流整流为直流时对交流电供电系统的谐波影响；电压Va通过PFC电路32转换输出电压Vd与DC/DC转换电路33a、DC/DC转换电路33b以及DC/DC转换电路33c的输入端连接，供其进行电压转换；PFC电路32输出辅助电源电压Vb与检测电路35a、检测电路35b、检测电路35c以及时序自适应控制电路36的输入端连接，为其供电。
如图3所示，DC/DC转换电路33a，DC/DC转换电路33a在使能信号控制下进行隔离降压转换；DC/DC转换电路33a与自适应控制电路36的“OUT1”端连接，在其输出的使能控制信号EN1控制下，将电压Vd隔离降压转换后输出电压V1与输出滤波电路34的输入端连接。
如图3所示，DC/DC转换电路33b，DC/DC转换电路33b与自适应控制电路36的“OUT2”端连接，在其输出的使能控制信号EN2控制下，将电压Vd隔离降压转换后输出电压V2与输出滤波电路34的输入端连接。
如图3所示，DC/DC转换电路33c，DC/DC转换电路33c与自适应控制电路36的“OUT3”端连接，在其输出的使能控制信号EN3控制下，将电压Vd隔离降压转换后输出电压V3与输出滤波电路34的输入端连接。
如图3所示，输出滤波电路34，输出滤波电路滤除杂波、抑制干扰，保证电源输出低噪声的电压；电压V1、V2和V3经输出滤波电路34滤波输出电压Vo1、Vo2和Vo3，作为电源的输出；同时，滤波电路34输出电压Vo1、Vo2和Vo3分别与检测电路35a、检测电路35b和检测电路35c的输入端连接。
图4所示为本发明的检测电路原理图，如图4所示，检测电路35a，包括：电压取样电阻R1、电压取样电阻R2、分电压电阻R3、分电压电阻R4、电压比较器U1。检测电路35b与检测电路35c的结构与检测电路35a类似，在此仅以检测电路35a为例。
如图4所示，检测电路35a中，输入为Vb、Vo1和GND，输出为Vs1和GND；电压取样电阻R1的一端连接输入Vo1，电压取样电阻R1的另一端连接电压取样电阻R2的一端和电压比较器U1的“+”，电压取样电阻R2的另一端连接GND；分电压电阻R3的一端连接输入Vb，分电压电阻R3的另一端连接分电压电阻R4的一端和电压比较器U1的“-”，分电压电阻R4的另一端连接GND；电压比较器U1的“Vcc”连接输入Vb，电压比较器U1的“GND”连接GND，电压比较器U1的“OUT”连接输出Vs1。
如图4所示，进一步地，检测电路35a的工作过程如下：辅助电源电压Vb给电压比较器U1供电；分电压电阻R3和分电压电阻R4将辅助电源电压Vb分压，产生参考电压Vref给电压比较器U1的“-”，电压采样电阻R1和电压采样电阻R2将输出滤波电路34输出的电压Vo1分压，产生采样电压Vf1给电压比较器U1的“+”；当采样电压Vf1电压值超过参考电压Vref电压值时，电压比较器U1的“OUT”输出时序信号Vs1电平由低电平变为高电平，作为输出电压Vo1的时序信号给时序自适应控制电路36。
如图4所示，同理，检测电路35b以及检测电路35c将输出滤波电路34输出的电压Vo2和Vo3的电压时序信号Vs2和Vs3给时序自适应控制电路36。
图5所示为本发明的时序自适应控制电路原理图，如图5所示，时序自适应控制电路36，包括：滤波电容C1、微处理器U1。
时序自适应控制电路36中，输入为Vb、Vs1、Vs2、Vs3和GND，输出为EN1、EN2、EN3和GND；滤波电容C1的一端连接输入Vb和微处理器U1的“Vcc”，滤波电容C1的另一端连接输入GND和微处理器U1的“GND”；微处理器U1的“IN1”连接输入Vs1，微处理器U1的“IN2”连接输入Vs2，微处理器U1的“IN3”连接输入Vs3，微处理器U1的“OUT1”连接输出EN1，微处理器U1的“OUT2”连接输出EN2，微处理器U1的“OUT3”连接输出EN3。
进一步地，时序自适应控制电路36的工作过程如下：辅助电源电压Vb经滤波电容C1滤波后给微处理器U1供电，微处理器U1接收检测电路35a、检测电路35b以及检测电路35c输出的电压时序信号Vs1、Vs2和Vs3，根据预设的时序要求判断对应的输出电压Vo1、Vo2和Vo3时序是否合理，若合理，则保持默认的使能信号EN1、EN2和EN3的时序，控制DC/DC转换电路33a、DC/DC转换电路33b和DC/DC转换电路33c的使能时序，维持输出电压V1、V2和V3乃至输出电压Vo1、Vo2和Vo3的建立时序；若不合理，则改变使能信号EN1、EN2和EN3的时序，控制DC/DC转换电路33a、DC/DC转换电路33b和DC/DC转换电路33c的使能时序，重新输出电压V1、V2和V3乃至输出电压Vo1、Vo2和Vo3，直至其时序合理。
本发明提供了一种输出时序自适应控制的计算机电源，针对计算机电源在配置不同单元的设备中，输出电压的时序会受各单元负载特性影响，严重时会恶化到不满足主处理器单元启动时序要求问题，本发明在计算机电源中增设检测电路和时序自适应控制电路，在检测到输出电压时序偏离主处理器单元启动时序要求时，按预设的时序规则，自动改变DC/DC转换电路的使能信号时序，控制DC/DC转换电路按设定的时序输出电压，使计算机电源自适应不同负载特性下的输出时序要求，确保计算机设备可靠运行，提高了计算机电源的适应性和计算机设备配置的灵活性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种输出时序自适应控制的计算机电源，其特征在于，包括输入滤波电路、PFC电路、DC/DC转换电路、输出滤波电路、检测电路以及时序自适应控制电路；
输入滤波电路用于对输入电压滤波后输出交流电压给PFC电路，提高计算机电源的EMC性能；
PFC电路，用于通过有源功率因数校正将交流电压转换为直流电压；直流电压端与DC/DC转换电路的输入端连接，进行电压转换；PFC电路输出辅助电源电压与检测电路以及时序自适应控制电路的输入端连接，对检测电路以及时序自适应控制电路进行供电；
DC/DC转换电路在使能信号控制下进行隔离降压转换；DC/DC转换电路与时序自适应控制电路的输出端连接，在时序自适应控制电路输出的使能控制信号控制下，将PFC电路的直流电压隔离降压转换后输出电压给输出滤波电路的输入端；
输出滤波电路，用于滤除杂波和抑制干扰，其输出作为计算机电源的输出；输出滤波电路输出电压端与检测电路的输入端连接；DC/DC转换电路的数量为三个，每个DC/DC转换电路分别与PFC电路三个输出端中的一个输出端、时序自适应控制电路三个输出端中的一个输出端以及输出滤波电路三个输入端中的一个输入端进行连接；
检测电路的数量为三个，每个检测电路分别与输出滤波电路的三个输出端中的一个输出端以及时序自适应控制电路的三个输入端中的一个输入端连接；
时序自适应控制电路，包括：滤波电容以及微处理器；滤波电容的一端连接输入辅助电源电压和微处理器的Vcc端，滤波电容的另一端连接输入地和微处理器的GND端；微处理器的输入端连接检测电路的输出端，微处理器的输出作为DC/DC转换电路的使能信号；辅助电源电压经滤波电容滤波后给微处理器供电，微处理器接收检测电路输出的电压时序信号，根据预设的时序要求判断对应的输出滤波电路输出电压时序是否合理，若合理，则保持默认的使能信号的时序，控制DC/DC转换电路的使能时序，维持DC/DC转换电路输出电压以及输出滤波电路的输出电压的时序；若不合理，则改变使能信号的时序，控制DC/DC转换电路的使能时序，重新输出DC/DC转换电路的输出电压以及输出滤波电路的输出电压，直至时序合理。
2.如权利要求1所述的输出时序自适应控制的计算机电源，其特征在于，检测电路包括：第一电压取样电阻、第二电压取样电阻、第一分电压电阻、第二分电压电阻以及电压比较器；
第一电压取样电阻的一端连接输出滤波电路的一输出端，第一电压取样电阻的另一端连接第二电压取样电阻的一端和电压比较器的“+端”，第二电压取样电阻的另一端连接地；第一分电压电阻的一端连接PFC电路的辅助电源电压，第一分电压电阻的另一端连接第二分电压电阻的一端和电压比较器的“-端”，第二分电压电阻的另一端连接地；电压比较器的Vcc端连接输入PFC电路的辅助电源电压，电压比较器的GND端连接地，电压比较器的输出端连接时序自适应控制电路的一输入端。
3.如权利要求2所述的输出时序自适应控制的计算机电源，其特征在于，辅助电源电压给电压比较器供电；第一分电压电阻和第二分电压电阻将辅助电源电压分压，产生参考电压给电压比较器的“-端”，第一电压采样电阻和第二电压采样电阻将输出滤波电路输出的电压分压，产生采样电压给电压比较器的“+端”；当采样电压电压值超过参考电压的电压值时，电压比较器的OUT端输出给时序自适应控制电路的时序信号电平，由低电平变为高电平。
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