CN109950966A - 具均流功能的电源旁路装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具均流功能的电源旁路装置及均流控制方法，具均流功能的电源旁路装置包含至少两旁路开关组与控制单元。各旁路开关组包含可控开关、冷却单元以及温度检测单元。温度检测单元对应设置于散热单元，检测可控开关的温度值，以产生温度检测信号。控制单元接收温度检测信号，并且根据温度检测信号，输出至少两开关控制信号与至少两冷却单元控制信号，以通过至少两开关控制信号控制可控开关至少一者，或通过至少两冷却单元控制信号控制冷却单元至少一者，使流经可控开关的电流相同；藉此，提高电源系统的整体效率以及实现大功率电源系统的电源旁路均流效果。

Description

具均流功能的电源旁路装置及其控制方法

技术领域

本发明是有关一种电源旁路装置及其控制方法，尤指一种具均流功能的电源旁路装置及其控制方法。

背景技术

请参见图1所示，其为相关技术具有旁路均流电路的不断电系统的电路方块图。所述不断电电源供应器主要包含交流对直流转换电路91、直流对交流转换电路92、电池单元93以及旁路均流电路80。交流对直流转换电路91接收交流输入电源Vin，并且转换交流输入电源Vin为直流电压Vdc，且直流电压Vc可供电池单元93充电储能，使电池单元93作为备援的用。交流对直流转换电路91包含整流与功率因子修正功能，可对交流输入电源Vin进行整流与功率因子修正。直流对交流转换电路92接收直流电压Vdc，并且转换直流电压Vdc且输出为交流输出电源Vout，以提供后端负载所需的电力。因此，交流输入电源Vin通过交流对直流转换电路91与直流对交流转换电路92所形成的电源转换路径，经过转换后输出为交流输出电源Vout。

一般而言，旁路均流电路80常用于任何需要旁路转换的电源系统，若以不断电系统为例，用于当用户欲将不断电系统操作在节能模式(ECO mode)，或不断电系统故障、过载或过热的状况下。再者，旁路均流电路80通常使用晶闸管作为旁路开关使用。

由于晶闸管，以双向可控硅开关(triode AC semiconductor switch,TRIAC)为例(以下简称TRIAC)，其具有负温度系数(negative temperature coefficient,NTC)的特性，因此假设在至少两台不断电电源供应器(以下简称UPS)并联应用上，若仅使用TRIAC作为UPS的电源旁路之用时，将会使得流经电源旁路电流较大的UPS的TRIAC由于温度增加，使得其阻抗值减少，如此会导致流经电源旁路的电流再增大，至终将造成恶性循环，使得电流集中流经同一个UPS的电源旁路，产生热跑脱(thermal runaway)状况而断开或故障，导致电源旁路的作用瓦解。

因此，为解决至少两台UPS并联应用所发生热跑脱状况导致电源旁路失效的问题，通常会于电源旁路的TRIAC再串联阻抗值较大的电感。请参见图2A所示，其为具有串联电感的旁路均流电路的电路图，并且此旁路均流电路应用于小功率的UPS并联应用，即每一台UPS的旁路均流电路80具有硅控开关81、电感器82与电流传感器83。在本实施例中，硅控开关81以TRIAC为例。再者，请参见图2B所示，其为两台小功率的UPS并联应用的示意方块图。所述两台UPS分别为第一不断电电源供应器901与第二不断电电源供应器902，并且每台UPS包含上述的旁路均流电路80、交流对直流转换电路91、直流对交流转换电路92以及电池单元93。

由于电感器82具有正温度系数的特性，并且电感器82的阻抗值设计为相等或远大于硅控开关81的阻抗值，因此，各台UPS的电源旁路等效阻抗值可视为由电感器82所支配决定，如此可弱化硅控开关81的负温度系数所造成的效应。进一步地，根据各电流传感器83所感测各台UPS的电源旁路的总输出电流值I，可进一步地控制第一不断电电源供应器901的硅控开关81和/或第二不断电电源供应器902的硅控开关81的导通角度，如此可达到两台小功率UPS的电源旁路的均流。

惟，为了克服热跑脱状况所加设阻抗值较大的电感，不仅增加元件成本、线路积体，同时亦增加功率耗损，使得不断电系统的整体效率降低，如此，将有违用户欲将不断电系统操作在节能模式达成提高效率的目的。

请参见图3A所示，其为具有串联电感的旁路均流电路的电路图。图3A与图2A的主要差异在于前者的旁路均流电路应用于较大功率的UPS。即单一台UPS因功率较大，旁路均流电路80具有两组硅控开关81与电感器82所串联的支路结构，以及电流传感器83，并且完整的两台大功率的UPS并联应用可参见图3B所示。

无论是小功率的UPS并联应用(如图2B所示)或大功率的UPS并联应用(如图3B所示)，每一台UPS的旁路均流电路80皆仅具有一个电流传感器83，用以感测各UPS的电源旁路的总输出电流值I。换言之，对于大功率的UPS并联应用而言，无法仅感测硅控开关81与电感器82串联支路的电流。因此，对于大功率的UPS并联应用而言，无法仅根据电流传感器83所感测各台UPS的总输出电流值I，个别地控制所对应的硅控开关81的导通角度，如此无法实现大功率的UPS并联应用各硅控开关81与电感器82串联支路之间的均流控制。此外，不仅UPS并联应用，任何需要旁路转换的电源系统都有上述问题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种具均流功能的电源旁路装置，解决热跑脱造成电源旁路作用失效、电源系统的整体效率降低以及大功率电源系统无法均流控制的问题。

为达成前揭目的，本发明所提出的具均流功能的电源旁路装置包含至少两旁路开关组与控制单元。至少两旁路开关组对应地应用于至少两电源供应器，各旁路开关组包含可控开关、冷却单元以及温度检测单元。可控开关设置于散热单元上。冷却单元对应设置于散热单元，并且根据对冷却单元的冷却能力控制，以提供可控开关散热。温度检测单元对应设置于散热单元，并且检测可控开关的温度值，以产生具有温度值的信息的温度检测信号。控制单元耦接至少两旁路开关组，并且接收温度检测信号。其中，控制单元根据温度检测信号，输出对应至少两旁路开关组的至少两开关控制信号与至少两冷却单元控制信号，以通过至少两开关控制信号控制可控开关至少一者的开关导通周期，或通过至少两冷却单元控制信号控制冷却单元至少一者的冷却能力，使流经可控开关的电流相同。

于一实施例中，可控开关至少一者的开关导通周期为全周期导通。

于一实施例中，可控开关具有负温度系数特性。

于一实施例中，可控开关为双向可控硅开关，并且开关控制信号至少一者对应地控制双向可控硅开关的触发角，以控制可控开关至少一者的开关导通周期。

于一实施例中，可控开关为两硅控整流器反向并联耦接所形成的硅控整流器组，并且开关控制信号至少一者对应地控制硅控整流器组的触发角，以控制可控开关至少一者的开关导通周期。

于一实施例中，当双向可控硅开关的开关导通周期减小时，流经双向可控硅开关的电流减少；当双向可控硅开关的开关导通周期增大时，流经双向可控硅开关的电流增加。

于一实施例中，当硅控整流器组的开关导通周期减小时，流经硅控整流器组的电流减少；当硅控整流器组的开关导通角度增大时，流经硅控整流器组的电流增加。

于一实施例中，冷却单元为风扇单元，并且冷却单元控制信号控制风扇单元的转速导通周期。

于一实施例中，当风扇单元的转速导通周期增大时，风扇单元的冷却能力增加，可控开关的温度减低，流经可控开关的电流减少；当风扇单元的转速导通周期减小时，风扇单元的冷却能力减小，可控开关的温度增高，流经可控开关的电流增加。

藉由所提出的具均流功能的电源旁路装置，能够防止热跑脱造成电源旁路作用失效、提高电源系统的整体效率以及实现大功率电源系统的电源旁路均流效果。

本发明的另一目的在于提供一种具均流功能的电源旁路装置，解决热跑脱造成电源旁路作用失效、电源系统的整体效率降低以及大功率电源系统无法均流控制问题。

为达成前揭目的，本发明所提出的具均流功能的电源旁路装置包含至少两旁路开关组与控制单元。至少两旁路开关组对应地应用于至少两电源供应器，各旁路开关组包含第一可控开关、第二可控开关、冷却单元以及温度检测单元。第一可控开关设置于散热单元上。第二可控开关设置于散热单元上，并且并联耦接第一可控开关。冷却单元对应设置于散热单元，并且根据对冷却单元的冷却能力控制，以提供第一可控开关与第二可控开关散热。温度检测单元对应设置于散热单元，并且检测第一可控开关与第二可控开关的温度值，以产生具有温度值的信息的温度检测信号。控制单元耦接至少两旁路开关组，并且接收温度检测信号。其中，控制单元根据温度检测信号，输出对应至少两旁路开关组的至少两开关控制信号与至少两冷却单元控制信号，以通过至少两开关控制信号控制第一可控开关与第二可控开关至少一者的开关导通周期，或通过至少两冷却单元控制信号控制冷却单元至少一者的冷却能力，使流经第一可控开关与第二可控开关的电流相同。

于一实施例中，第一可控开关与第二可控开关至少一者的开关导通周期为全周期导通。

于一实施例中，第一可控开关与第二可控开关具有负温度系数特性。

于一实施例中，第一可控开关与第二可控开关为双向可控硅开关，并且开关控制信号至少一者对应地控制双向可控硅开关的触发角，以控制第一可控开关与第二可控开关至少一者的开关导通周期。

于一实施例中，第一可控开关与第二可控开关为两硅控整流器反向并联耦接所形成的硅控整流器组，并且开关控制信号至少一者对应地控制硅控整流器组的触发角，以控制第一可控开关与第二可控开关至少一者的开关导通周期。

藉由所提出的具均流功能的电源旁路装置，能够防止热跑脱造成电源旁路作用失效、提高电源系统的整体效率以及实现大功率电源系统的电源旁路均流效果。

本发明的再另一目的在于提供一种均流控制方法，解决热跑脱造成电源旁路作用失效、电源系统的整体效率降低以及大功率电源系统无法均流控制的问题。

为达成前揭目的，本发明所提出的均流控制方法应用于至少两电源供应器的电源旁路装置，电源旁路装置包含至少两旁路开关组与控制单元，各旁路开关组包含设置于散热单元上的可控开关以及对应设置于散热单元的冷却单元与温度检测单元，均流控制方法包含：各温度检测单元检测各可控开关的温度值；各温度检测单元产生具有温度值的信息的温度检测信号；控制单元接收温度检测信号；以及控制单元根据温度检测信号，输出对应至少两旁路开关组的至少两开关控制信号与至少两冷却单元控制信号，以通过至少两开关控制信号控制可控开关至少一者的开关导通周期，或通过至少两冷却单元控制信号控制冷却单元至少一者的冷却能力，使流经可控开关的电流相同。

于一实施例中，可控开关至少一者的开关导通周期为全周期导通。

于一实施例中，可控开关具有负温度系数特性。

藉由所提出的均流控制方法，能够防止热跑脱造成电源旁路作用失效、提高电源系统的整体效率以及实现大功率电源系统的电源旁路均流效果。

为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1为相关技术具有旁路均流电路的不断电系统的电路方块图。

图2A为相关技术具有串联电感的旁路均流电路的电路图。

图2B为图2A的具有串联电感的旁路均流电路应用于小功率不断电系统的电路方块图。

图3A为相关技术具有串联电感的旁路均流电路的电路图。

图3B为图3A的具有串联电感的旁路均流电路应用于大功率不断电系统的电路方块图。

图4A为本发明具均流功能的电源旁路装置的第一实施例的电路方块示意图。

图4B为本发明具均流功能的电源旁路装置的第二实施例的电路方块示意图。

图5A为本发明具均流功能的电源旁路装置的第三实施例的电路方块示意图。

图5B为本发明具均流功能的电源旁路装置的第四实施例的电路方块示意图。

图6A为本发明具均流功能的电源旁路装置的可控开关的开关导通周期回授控制的方块示意图。

图6B为本发明具均流功能的电源旁路装置的风扇单元的转速回授控制的方块示意图。

图7为本发明可控开关的开关导通周期控制的示意图。

图8为本发明均流控制方法的流程图。

其中，附图标记：

100 具均流功能的电源旁路装置 200 具均流功能的电源旁路装置

10 第一旁路开关组 20 第二旁路开关组

30 控制单元

11 第一可控开关 21 第二可控开关

111 第一可控开关 112 第二可控开关

211 第三可控开关 212 第四可控开关

11’ 第一散热单元 21’ 第二散热单元

12 第一温度检测单元 22 第二温度检测单元

T1 第一温度值 T2 第二温度值

T3 第三温度值 T4 第四温度值

St1 第一温度检测信号 St2 第二温度检测信号

St3 第三温度检测信号 St4 第四温度检测信号

Sc1 第一开关控制信号 Sc2 第二开关控制信号

Sc3 第三开关控制信号 Sc4 第四开关控制信号

Spwm1 第一风扇控制信号 Spwm2 第二风扇控制信号

I1 第一总电流值 I2 第二总电流值

I11 第一电流值 I12 第二电流值

I21 第三电流值 I22 第四电流值

41 限制单元 42 控制器单元

43 可控开关 44 温度检测单元

43’ 风扇单元

Tref 温度参考值 Tfb 温度回授值

Terr 温度误差值 α 触发角

80 旁路均流电路 81 硅控开关

82 电感器 83 电流传感器

901 第一不断电电源供应器 902 第二不断电电源供应器

91 交流对直流转换电路 92 直流对交流转换电路

93 电池单元

Vin 交流输入电源 Vout 交流输出电源

Vdc 直流电压 I 总输出电流值

S11～S14 步骤

具体实施方式

兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下。

请参见图4A所示，其为本发明具均流功能的电源旁路装置的第一实施例的电路方块示意图，其中所述第一实施例为多台小功率的电源供应器并联应用，并且通过控制旁路开关组(容后说明)的开关导通周期实现电源供应器的均流。以不断电电源供应器为例，承如图1所示，具均流功能的电源旁路装置100(以下简称“电源旁路装置100”)应用于至少两台(小功率)不断电电源供应器，以供至少两台不断电电源供应器的电源旁路路径的均流之用。电源旁路装置100包含至少两旁路开关组10、20与控制单元30。在本实施例中，以两旁路开关组，即第一旁路开关组10与第二旁路开关组20为例加以说明。此外，为聚焦于电源旁路装置100的说明，因此不断电电源供应器的其他电路将不在图式中呈现，相关的技术可配合参见图1、图2B以及图3B所示。

第一旁路开关组10包含第一可控开关11与第一温度检测单元12。第一温度检测单元12对应设置于第一可控开关11，用以检测第一可控开关11的温度，即第一温度值T1，并产生具有第一温度值T1信息的第一温度检测信号St1。第二旁路开关组20包含第二可控开关21与第二温度检测单元22。第二温度检测单元22对应设置于第二可控开关21，用以检测第二可控开关21的温度，即第二温度值T2，并产生具有第二温度值T2信息的第二温度检测信号St2。前述所谓“对应设置”意指可利用温度检测单元12、22以耦接、邻近或共同封装等任何形式来检测其所对应的可控开关11、21的温度，而前述所谓“可控”意指第一可控开关11与第二可控开关21为可通过控制其导通周期，或其他方式进行控制。在本实施例中，第一可控开关11与第二可控开关21可为双向可控硅开关(triode AC semiconductor switch,TRIAC)、两硅控整流器(silicon controlled rectifier,SCR)反向并联耦接所形成的一硅控整流器组或其它半导体开关元件所实现，第一温度检测单元12与第二温度检测单元22可为热敏元件所实现，但不以此限制本发明。

在本实施例中，第一可控开关11设置于第一散热单元11’上，其中第一散热单元11’可为散热鳍片、散热模块或其他具有散热功能的元件或装置，然不以此为限制本发明。因此，第一温度检测单元12可通过直接或间接感测第一散热单元11’的温度，而得到第一温度值T1信息。同样地，第二可控开关21设置于第二散热单元21’上，并且第二温度检测单元22可通过直接或间接感测第二散热单元21’的温度，而得到第二温度值T2信息。

控制单元30可耦接第一温度检测单元12与第二温度检测单元22，或以通讯的方式分别接收由第一温度检测单元12所传送的第一温度检测信号St1以及接收由第二温度检测单元22所传送的第二温度检测信号St2，亦即控制单元30根据第一温度检测信号St1可获得第一可控开关11的温度，以及根据第二温度检测信号St2可获得第二可控开关21的温度。

控制单元30进一步耦接第一旁路开关组10的第一可控开关11以及第二旁路开关组20的第二可控开关21。控制单元30根据第一温度检测信号St1与第二温度检测信号St2，输出对应至少两旁路开关组的至少两控制信号，例如输出第一开关控制信号Sc1与第二开关控制信号Sc2。其中第一开关控制信号Sc1用以控制第一旁路开关组10的第一可控开关11，第二开关控制信号Sc2用以控制第二旁路开关组20的第二可控开关21。在一实施例中，第一开关控制信号Sc1与第二开关控制信号Sc2可用以控制第一可控开关11与第二可控开关21至少一者的导通周期，即第一可控开关11的导通周期可为第一开关控制信号Sc1所控制，而第二可控开关21的导通周期不为第二开关控制信号Sc2所控制；或者，第二可控开关21的导通周期可为第二开关控制信号Sc2所控制，而第一可控开关11的导通周期不为第一开关控制信号Sc1所控制。藉此，控制流经第一可控开关11的第一电流值I1与第二可控开关21的第二电流值I2相同，达成多台(本实施例为两台)不断电电源供应器的电源旁路路径的均流效果。

于此说明，在本实施例中，控制单元30不限定如图4A所示为仅一个控制器，可应用于本领域人员熟知的不断电电源系统架构，举例说明，若第一旁路开关组10与第二旁路开关组20是设置在同一个模块，则可使用一个控制器来实现控制单元30。反之，若第一旁路开关组10与第二旁路开关组20分别位于两台不断电电源供应器内，则两台不断电电源供应器分别设有一个控制器，可藉由两控制器相互通讯或分别与外部不断电电源供应系统的另外一个控制器通讯，藉此实现控制单元30。

请参见图4B所示，其为本发明具均流功能的电源旁路装置的第二实施例的电路方块示意图，其中所述第二实施例与第一实施例最大的差异在于前者(即第二实施例)通过控制冷却单元的冷却能力实现不断电电源供应器的均流，其中，冷却单元可为风扇或水冷马达系统等，藉由控制风扇的转速或水冷马达的转速来控制冷却能力。为了方便说明，第二实施的冷却单元以一风扇单元为例，然不以此为限制，说明如下。

第一旁路开关组10更包含第一风扇单元13。第一风扇单元13对应设置于设有第一可控开关11的第一散热单元11’，即第一风扇单元13所提供的风流量可涵盖第一散热单元11’的范围，并且根据对第一风扇单元13的转速控制，以提供第一可控开关11散热。同样地，第二旁路开关组20更包含第二风扇单元23。第二风扇单元23对应设置于设有第二可控开关21的第二散热单元21’，即第二风扇单元23所提供的风流量可涵盖第二散热单元21’的范围，并且根据对第二风扇单元23的转速控制，以提供第二可控开关21散热。

具体地，控制单元30根据第一温度检测信号St1与第二温度检测信号St2，输出对应两旁路开关组10,20的第一风扇控制信号Spwm1与第二风扇控制信号Spwm2，以分别控制第一风扇单元13与第二风扇单元23。在本实施例中，若第一风扇单元13与第二风扇单元23为脉冲宽度调变(pulse width modulation,PWM)型风扇，则第一风扇控制信号Spwm1与第二风扇控制信号Spwm2可为脉冲宽度调变信号，并且通过改变脉冲宽度调变信号的工作周期(duty cycle)控制第一风扇单元13与第二风扇单元23至少一者的转速导通周期。至于前述可控开关的开关导通周期与风扇单元的转速导通周期此两种均流控制，将于后文有详细的说明。

请参见图5A所示，其为本发明具均流功能的电源旁路装置的第三实施例的电路方块示意图，其中所述第三实施例为多台大功率的电源供应器并联应用。以不断电电源供应器为例，承如图1所示，具均流功能的电源旁路装置200(以下简称“电源旁路装置200”)应用于至少两台(大功率)不断电电源供应器，以供至少两台不断电电源供应器的电源旁路路径的均流之用。电源旁路装置200包含至少两旁路开关组10、20与控制单元30。在本实施例中，以两旁路开关组，即第一旁路开关组10与第二旁路开关组20为例加以说明。此外，为聚焦于电源旁路装置200的说明，因此不断电电源供应器的其他电路将不在图式中呈现，相关的技术可配合参见图1、图2B以及图3B所示。

第一旁路开关组10包含第一可控开关111、第二可控开关112以及第一温度检测单元12。其中第二可控开关112并联耦接第一可控开关111。第一温度检测单元12对应设置于第一可控开关111与第二可控开关112，并且检测第一可控开关111与第二可控开关112的第一温度值T1，以产生具有第一温度值T1的信息的第一温度检测信号St1。

第二旁路开关组20包含第三可控开关211、第四可控开关212以及第二温度检测单元22，其中第四可控开关212并联耦接第三可控开关211。第二温度检测单元22对应设置于第三可控开关211与第四可控开关212，并且检测第三可控开关211与第四可控开关212的第二温度值T2，以产生具有第二温度值T2的信息的第二温度检测信号St2。

在本实施例中，第一可控开关111与第二可控开关112设置于第一散热单元11’上，其中第一散热单元11’可为散热鳍片、散热模块或其他具有散热功能的元件或装置，然不以此为限制本发明。因此，第一温度检测单元12可通过直接或间接感测第一散热单元11’的温度，而得到第一温度值T1。同样地，第三可控开关211与第四可控开关212设置于第二散热单元21’上，并且第二温度检测单元22可通过直接或间接感测第二散热单元21’的温度，而得到第二温度值T2。即在本实施例中，第一温度检测单元12所检测到的第一温度值T1为第一散热单元11’的温度，可视为第一可控开关111与第二可控开关112相同的温度。同样地，第二温度检测单元22所检测到的第二温度值T2为第二散热单元21’的温度，可视为第三可控开关211与第四可控开关212相同的温度。

在另外的实施例中，亦可将第一可控开关111与第二可控开关112分别设置于不同的两个散热单元上，即一个可控开关对应设置于一个散热单元上，因此，通过具有两个温度检测单元的温度检测单元组，分别检测两个散热单元的温度，并将所检测到的温度进行均流控制。同样地，亦适用第三可控开关211与第四可控开关212分别设置于不同的散热单元上的温度检测与均流控制。再者，其温度检测与均流控制皆近似于多个可控开关对应设置于一个散热单元的温度检测与均流控制，因此，可根据后文对图5A所示的第三实施例的说明类推知悉。

控制单元30可耦接第一温度检测单元12与第二温度检测单元22，或以通讯的方式分别接收由第一温度检测单元12所传送的第一温度检测信号St1以及接收由第二温度检测单元22所传送的第二温度检测信号St2，亦即控制单元30根据第一温度检测信号St1可获得第一可控开关111与第二可控开关112的温度，根据第二温度检测信号St2可获得第三可控开关211与第四可控开关212的温度。

控制单元30进一步耦接第一旁路开关组10的第一可控开关111与第二可控开关112以及第二旁路开关组20的第三可控开关211与第四可控开关212。控制单元30根据第一温度检测信号St1与第二温度检测信号St2，输出对应至少两旁路开关组的至少两控制信号，例如输出第一开关控制信号Sc1与第二开关控制信号Sc2。其中第一开关控制信号Sc1分别用以控制第一旁路开关组10的第一可控开关111与第二可控开关112，第二开关控制信号Sc2分别用以控制第二旁路开关组20的第三可控开关211与第四可控开关212。在一实施例中，第一开关控制信号Sc1与第二开关控制信号Sc2可用以控制第一可控开关111与第二可控开关112以及第三可控开关211与第四可控开关212至少一者的导通周期，即第一可控开关111与第二可控开关112的导通周期可为第一开关控制信号Sc1所控制，而第三可控开关211与第四可控开关212的导通周期不为第二开关控制信号Sc2所控制，即不改变其触发角；或者，第三可控开关211与第四可控开关212的导通周期可为第二开关控制信号Sc2所控制，而第一可控开关111与第二可控开关112的导通周期不为第一开关控制信号Sc1所控制，即不改变触发角。藉此，控制流经第一可控开关111的第一电流值I11、流经第二可控开关112的第二电流值I12、流经第三可控开关211的第三电流值I21以及流经第四可控开关212的第四电流值I22皆相同，换言之，能控制各台大功率的不断电电源供应器的电源旁路的总输出电流，即第一总电流值I1与第二总电流值I2相同，其中I11＝I12＝I21＝I22＝1/2×I1＝1/2×I2，达成多台(本实施例为两台)大功率的不断电电源供应器的电源旁路路径的均流效果。

请参见图5B所示，其为本发明具均流功能的电源旁路装置的第四实施例的电路方块示意图，其中所述第四实施例与第三实施例最大的差异在于前者(即第四实施例)通过控制冷却单元的冷却能力实现不断电电源供应器的均流，其中，冷却单元可为风扇或水冷马达系统等，藉由控制风扇的转速或水冷马达的转速来控制冷却能力，如藉由控制风扇转速来增加冷却能力，或藉由增加水冷马达转速来增加流速以增加冷却能力。为了方便说明，第四实施例的冷却单元以一风扇单元为例，然不以此为限制，说明如下。

第一旁路开关组10更包含第一风扇单元13。第一风扇单元13对应设置于设有第一可控开关111与第二可控开关112的第一散热单元11’，即第一风扇单元13所提供的风流量可涵盖第一散热单元11’的范围，并且根据对第一风扇单元13的转速控制，以提供第一可控开关111与第二可控开关112散热。同样地，第二旁路开关组20更包含第二风扇单元23。第二风扇单元23对应设置于设有第三可控开关211与第四可控开关212的第二散热单元21’，即第二风扇单元23所提供的风流量可涵盖第二散热单元21’的范围，并且根据对第二风扇单元23的转速控制，以提供第三可控开关211与第四可控开关212散热。

具体地，控制单元30根据第一温度检测信号St1与第二温度检测信号St2，输出对应两旁路开关组10,20的第一风扇控制信号Spwm1与第二风扇控制信号Spwm2，以分别控制第一风扇单元13与第二风扇单元23。在本实施例中，若第一风扇单元13与第二风扇单元23为脉冲宽度调变型风扇，则第一风扇控制信号Spwm1与第二风扇控制信号Spwm2可为脉冲宽度调变(pulse width modulation,PWM)信号，并且通过改变脉冲宽度调变信号的工作周期(duty cycle)控制第一风扇单元13与第二风扇单元23至少一者的转速导通周期。至于前述可控开关的开关导通周期与风扇单元的转速导通周期此两种均流控制，将于后文有详细的说明。

请参见图6A所示，其为本发明具均流功能的电源旁路装置的可控开关的开关导通周期回授控制的方块示意图，其中温度回授控制包含限制单元41、控制器单元42、可控开关43以及温度检测单元44，构成一闭回路的负回授控制(closed-loop negative feedbackcontrol)。配合图4A为例，由于两台小功率的不断电电源供应器具有两个可控开关，即第一可控开关11与第二可控开关21，因此对应于图4A的实施例可具有两组的温度回授控制，其中一组的受控对象(control plant)，即可控开关43可为第一可控开关11，另一组的受控对象可为第二可控开关21。同样地，一组的温度检测单元44可为第一温度检测单元12，另一组的温度检测单元44可为第二温度检测单元22。在本实施例中，回授控制方块可由控制单元30以模拟或数字等方式实现。同样地，亦适用图5A所示的实施例，在此不再赘述。

此外，由于本实施例用以控制第一可控开关11与第二可控开关21至少一者的导通周期，因此，温度回授控制包含限制单元41，或称限幅器，可用以限制调整第一可控开关11与第二可控开关21的其中一者，以下将更详细说明其控制原理。

在所述温度控制中，可将第一可控开关11的第一温度值T1与第二可控开关21的第二温度值T2的平均值设定为温度参考值Tref，即Tref＝1/2(T1+T2)，然不以此为限制，亦可使用不同权重(Weight)来产生温度参考值。第一温度检测单元12检测的第一温度值T1设定为温度回授值Tfb，即Tfb＝T1。

配合参见图7，其为本发明可控开关的开关导通周期控制的示意图。当温度回授值Tfb大于温度参考值Tref时，此处以平均值设定为温度参考值Tref为例说明，即T1>1/2(T1+T2)，温度参考值Tref与温度回授值Tfb的差值，即温度误差值Terr为负值，控制器单元42控制减小第一可控开关11的开关导通周期，例如控制第一可控开关11的触发角(如图7所示的角度α)以减小开关导通周期，使得流经第一可控开关11的第一电流值I1减少。当第一电流值I1减少，则第一可控开关11的第一温度值T1(即温度回授值Tfb)减小。此处控制器单元42可利用本领域人员熟知的任何控制法则，如比例-积分控制器(Proportional-Integralcontroller)或模糊控制(Fuzzy control)等。

当温度回授值Tfb小于或等于温度参考值Tref时，即T1<＝1/2(T1+T2)，温度误差值Terr为正值或零，控制器单元42不输出控制量去改变第一可控开关11的触发角。

综上说明，经由闭回路的负回授控制，可控制温度误差值Terr为零，即温度回授值Tfb等于温度参考值Tref，藉此，使得流经第一可控开关11的第一电流值I1与第二可控开关21的第二电流值I2相同(配合参见图4A所示)，而达到多台(本实施例为两台)不断电电源供应器的电源旁路装置100的均流控制。

承前所述，限制单元41用以限制调整第一可控开关11与第二可控开关21的其中一者。在本实施例中，限制单元41可为一个简单的限幅器，当温度误差值Terr为正值时皆输出零，换言之，仅当温度误差值Terr为负值时才调整开关导通周期。举例来说，当第一可控开关11的第一温度值T1大于温度参考值Tref时，即T1>1/2(T1+T2)，温度参考值Tref与温度回授值Tfb的差值，即温度误差值Terr为负值，控制器单元42控制减小第一可控开关11的开关导通周期，例如控制第一可控开关11的触发角(如图7所示的角度α)以减小开关导通周期，使得流经第一可控开关11的第一电流值I1减少。相对地，第二可控开关21的第二温度值T2会小于温度参考值Tref，即T2<1/2(T1+T2)，此时温度误差值Terr为正值，因此限制单元41输出为零，控制器单元42不调整第二可控开关21的开关导通周期，即维持全周期导通。因此，综上说明，限制单元41用以限制第一可控开关11与第二可控开关21至少一者为全周期导通以提供至少一个旁路路径。

此外，上述可控开关的开关导通周期的控制，亦适用于四个可控开关分别设置于四个不同散热单元上，而使用对应四个温度检测单元的状况，其差别在于对应于四个温度检测单元所检测到的温度值(即第一可控开关111的第一温度值T1、第二可控开关112的第二温度值T2、第三可控开关211的第三温度值T3以及第四可控开关212的第四温度值T4)，可提供四组的温度回授控制，对应控制四个可控开关，即第一可控开关111、第二可控开关112、第三可控开关211以及第四可控开关212。

与前述图4A两台小功率的不断电电源供应器的控制相似，差异在于所述温度控制中，可将第一可控开关111的第一温度值T1、第二可控开关112的第二温度值T2、第三可控开关211的第三温度值T3以及第四可控开关212的第四温度值T4的平均值设定为温度参考值Tref，即Tref＝1/4(T1+T2+T3+T4)，然不以此为限制，亦可使用不同权重来产生温度参考值。相应于四个可控开关，使用四组的温度回授控制，对第一可控开关111的温度回授控制而言，将第一温度值T1设定为温度回授值Tfb，即Tfb＝T1，温度参考值Tref与温度回授值Tfb的差值用以调整第一可控开关111的开关导通周期；对第三可控开关211的温度回授控制而言，将第三温度值T3设定为温度回授值Tfb，即Tfb＝T3，温度参考值Tref与温度回授值Tfb的差值用以调整第三可控开关211的开关导通周期；其余第二可控开关112与第四可控开关212为相同控制原理不再赘述。因此，在本实施例中，不仅可实现单一台大功率的不断电电源供应器的电源旁路路径的均流效果，即第一电流值I11与第二电流值I12相同，第三电流值I21与第四电流值I22，亦可控制第一电流值I11、第二电流值I12、第三电流值I21以及第四电流值I22各个支路的电流值完全相同。换言之，亦能控制各台大功率的不断电电源供应器的电源旁路的总输出电流，即第一总电流值I1与第二总电流值I2相同，达成多台(本实施例为两台)不断电电源供应器的电源旁路路径的均流效果。

请参见图6B所示，其为本发明具均流功能的电源旁路装置的风扇单元的转速回授控制的方块示意图。有别于图6A所示对可控开关的开关导通周期回授控制，图6B为对风扇单元的转速回授控制。在本发明中，此两种均流的控制为择一的方式进行，亦即当选择以风扇单元的转速作为均流控制，则不执行以可控开关的开关导通周期的控制，反之亦然。

相似于图6A所示对可控开关的开关导通周期回授控制，在图6B中的受控对象为风扇单元43’。配合图4B为例，由于两台小功率的不断电电源供应器具有两个可控开关，即第一可控开关11与第二可控开关21，因此对应于图4A的实施例可具有两组的温度回授控制。

配合图4B所示，以不使用限制单元41而对两风扇单元的转速同时控制为例，当控制单元30根据第一温度检测信号St1与第二温度检测信号St2得知第一可控开关11的第一温度值T1较第二可控开关21的第二温度值T2温度为高时，则控制单元30可控制所输出的第一风扇控制信号Spwm1的脉冲宽度调变信号的工作周期增加，并且控制所输出的第二风扇控制信号Spwm2的脉冲宽度调变信号的工作周期减少，以提高第一风扇单元13的转速，并且降低第二风扇单元23的转速，如此使第一温度值T1降低，而对应地提高第二温度值T2，经由回授控制后可使第一温度值T1与第二温度值T2相同，藉此，控制流经第一可控开关11的第一电流值I1与第二可控开关21的第二电流值I2相同，达成多台(本实施例为两台)不断电电源供应器的电源旁路路径的均流效果。在上述的控制过程中，控制单元30所输出控制第一可控开关11的第一开关控制信号Sc1与控制第二可控开关21的第二开关控制信号Sc2则皆为全周期导通，即触发角α为零度。

此外，可通过限制单元41，或称限幅器，用以控制第一风扇单元13与第二风扇单元23至少一者的导通周期，由于限制单元41的原理与操作在前述图6A的说明中已有详细揭露，因此在此不再赘述。当控制单元30得知第一可控开关11的第一温度值T1较第二可控开关21的第二温度值T2温度为高时，可通过限制单元41的设计，使得控制单元30仅控制所输出的第一风扇控制信号Spwm1的脉冲宽度调变信号的工作周期增加，以增大第一风扇单元13的转速(此时，第二风扇单元23的转速维持不变)，使第一温度值T1降低；或者，控制单元30仅控制所输出的第二风扇控制信号Spwm2的脉冲宽度调变信号的工作周期减少，以减小第二风扇单元23的转速(此时，第一风扇单元13的转速维持不变)，使第二温度值T2增加，经由回授控制后可使第一温度值T1与第二温度值T2相同，藉此，同样能够控制流经第一可控开关11的第一电流值I1与第二可控开关21的第二电流值I2相同，达成多台(本实施例为两台)不断电电源供应器的电源旁路路径的均流效果。

图6B为对风扇单元转速回授控制的方块示意图，然不以此为限制，以本实施例两台为例，亦可简单的藉由判断第一温度值T1与第二温度值T2的大小来调整相应的风扇转速，本领域人员应可理解任何可达成温度相同的控制方法皆可应用。而风扇控制信号也不限定为脉冲宽度调变信号，若风扇转速为电压调控型，则风扇控制信号为电压控制信号，本领域人员应可理解不同的风扇有不同的转速控制信号。

请参见图8所示，其为本发明均流控制方法的流程图。均流控制方法应用于至少两台电源供应器的电源旁路装置。电源旁路装置包含至少两旁路开关组与控制单元，各旁路开关组包含可控开关与温度检测单元。其中可控开关具有负温度系数特性，举例来说，可控开关可为双向可控硅开关(TRIAC)，并且至少一控制信号控制双向可控硅开关的触发角，以改变可控开关至少一者的导通周期，然不以此为限制。此外，可控开关亦可为两硅控整流器反向并联耦接所形成的硅控整流器组，并且至少一控制信号控制硅控整流器组的触发角，以改变可控开关至少一者的导通周期。

所述均流控制方法包含以下的步骤：首先，各温度检测单元检测各可控开关的温度值(S11)。各温度检测单元包含第一温度检测单元与第二温度检测单元，用以实时地量测出第一可控开关与第二可控开关的温度值。其中，各可控开关可设置于相应的散热单元上。再者，电源旁路装置更包含冷却单元，对应设置于散热单元，即第一可控开关对应第一冷却单元，第二可控开关对应第二冷却单元，并且根据对第一冷却单元与第二冷却单元的冷却能力控制，以提供第一可控开关与第二可控开关的散热。

然后，各温度检测单元产生具有温度值信息的温度检测信号(S12)，以及控制单元接收温度检测信号(S13)。亦即控制单元根据温度检测信号可获得第一可控开关的温度与第二可控开关的温度。

最后，控制单元根据温度检测信号，输出至少两开关控制信号与至少两冷却单元控制信号，以控制第一可控开关与第二可控开关至少一者的开关导通周期，或控制第一冷却单元与第二冷却单元至少一者的冷却能力，使流经第一可控开关与第二可控开关的电流相同(S14)。换言之，控制单元可对两种均流的控制方式，即对可控开关的开关导通周期回授控制与对冷却单元的冷却能力控制择一使用。对可控开关的开关导通周期回授控制来说，控制单元根据控制可控开关的导通角度减小，使流经可控开关的电流减少，藉此，控制流经第一可控开关的电流值与第二可控开关的电流值相同，达成电源供应器的电源旁路路径的均流效果。对冷却单元的冷却能力控制来说，控制单元根据控制冷却单元的冷却能力增加，使流经可控开关的电流减少，或者控制冷却单元的冷却能力减小，使流经可控开关的电流增加，藉此，控制流经第一可控开关的电流值与第二可控开关的电流值相同，同样可达成电源供应器的电源旁路路径的均流效果。

综上所述，本发明具有以下的特征与优点：

1、藉由所提出的具均流功能的电源旁路装置与均流控制方法，能够防止热跑脱造成电源旁路作用失效、提高电源系统的整体效率以及实现大功率电源系统的电源旁路均流效果。

2、兼具可控开关的开关导通周期与冷却单元的冷却能力的均流控制机制，可更为弹性地因应实际的操作需求，选用合适的均流控制方式。

以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与图式，惟本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以下述的申请专利范围为准，凡合于本发明申请专利范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，任何熟悉本领域的相关技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (17)

1.一种具均流功能的电源旁路装置，其特征在于，包含：

至少两旁路开关组，对应地应用于至少两电源供应器，各该旁路开关组包含：

一可控开关，设置于一散热单元上；

一冷却单元，对应设置于该散热单元，并且根据对该冷却单元的冷却能力控制，以提供该可控开关散热；及

一温度检测单元，对应设置于该散热单元，并且检测该可控开关的一温度值，以产生具有该温度值的信息的一温度检测信号；及

一控制单元，耦接该至少两旁路开关组，并且接收该等温度检测信号；

其中，该控制单元根据该等温度检测信号，输出对应该至少两旁路开关组的至少两开关控制信号与至少两冷却单元控制信号，以通过该至少两开关控制信号控制该等可控开关至少一者的开关导通周期，或通过该至少两冷却单元控制信号控制该等冷却单元至少一者的冷却能力，使流经该等可控开关的电流相同。

2.如权利要求1所述的具均流功能的电源旁路装置，其特征在于，该等可控开关至少一者的开关导通周期为全周期导通。

3.如权利要求2所述的具均流功能的电源旁路装置，其特征在于，该等可控开关具有负温度系数特性。

4.如权利要求3所述的具均流功能的电源旁路装置，其特征在于，各该可控开关为一双向可控硅开关，并且该等开关控制信号至少一者对应地控制该双向可控硅开关的触发角，以控制该等可控开关至少一者的开关导通周期。

5.如权利要求3所述的具均流功能的电源旁路装置，其特征在于，各该可控开关为两硅控整流器反向并联耦接所形成的一硅控整流器组，并且该等开关控制信号至少一者对应地控制该硅控整流器组的触发角，以控制该等可控开关至少一者的开关导通周期。

6.如权利要求4所述的具均流功能的电源旁路装置，其特征在于，当该双向可控硅开关的开关导通周期减小时，流经该双向可控硅开关的电流减少；当该双向可控硅开关的开关导通周期增大时，流经该双向可控硅开关的电流增加。

7.如权利要求5所述的具均流功能的电源旁路装置，其特征在于，当该硅控整流器组的开关导通周期减小时，流经该硅控整流器组的电流减少；当该硅控整流器组的开关导通周期增大时，流经该硅控整流器组的电流增加。

8.如权利要求1所述的具均流功能的电源旁路装置，其特征在于，该冷却单元为一风扇单元，并且该冷却单元控制信号控制该风扇单元的一转速导通周期。

9.如权利要求8所述的具均流功能的电源旁路装置，其特征在于，当该风扇单元的该转速导通周期增大时，该风扇单元的冷却能力增加，该可控开关的温度减低，流经该可控开关的电流减少；当该风扇单元的该转速导通周期减小时，该风扇单元的冷却能力减小，该可控开关的温度增高，流经该可控开关的电流增加。

10.一种具均流功能的电源旁路装置，其特征在于，包含：

至少两旁路开关组，对应地应用于至少两电源供应器，各该旁路开关组包含：

一第一可控开关，设置于一散热单元上；

一第二可控开关，设置于该散热单元上，并且并联耦接该第一可控开关；

一冷却单元，对应设置于该散热单元，并且根据对该冷却单元的冷却能力控制，以提供该第一可控开关与该第二可控开关散热；及

一温度检测单元，对应设置于该散热单元，并且检测该第一可控开关与该第二可控开关的一温度值，以产生具有该温度值的信息的一温度检测信号；及

一控制单元，耦接该至少两旁路开关组，并且接收该等温度检测信号；

其中，该控制单元根据该等温度检测信号，输出对应该至少两旁路开关组的至少两开关控制信号与至少两冷却单元控制信号，以通过该至少两开关控制信号控制该等第一可控开关与该等第二可控开关至少一者的开关导通周期，或通过该至少两冷却单元控制信号控制该等冷却单元至少一者的冷却能力，使流经该等第一可控开关与该等第二可控开关的电流相同。

11.如权利要求10所述的具均流功能的电源旁路装置，其特征在于，该等第一可控开关与该等第二可控开关至少一者的开关导通周期为全周期导通。

12.如权利要求11所述的具均流功能的电源旁路装置，其特征在于，该等第一可控开关与该等第二可控开关具有负温度系数特性。

13.如权利要求12所述的具均流功能的电源旁路装置，其特征在于，各该第一可控开关与该第二可控开关为一双向可控硅开关，并且该等开关控制信号至少一者对应地控制该双向可控硅开关的触发角，以控制该等第一可控开关与该等第二可控开关至少一者的开关导通周期。

14.如权利要求12所述的具均流功能的电源旁路装置，其特征在于，各该第一可控开关与该第二可控开关为两硅控整流器反向并联耦接所形成的一硅控整流器组，并且该等开关控制信号至少一者对应地控制该硅控整流器组的触发角，以控制该等第一可控开关与该等第二可控开关至少一者的开关导通周期。

15.一种均流控制方法，其特征在于，应用于至少两电源供应器的一电源旁路装置，该电源旁路装置包含至少两旁路开关组与一控制单元，各该旁路开关组包含设置于一散热单元上的一可控开关以及对应设置于该散热单元的一冷却单元与一温度检测单元，该均流控制方法包含：

各该温度检测单元检测各该可控开关的温度值；

各该温度检测单元产生具有该温度值的信息的一温度检测信号；

该控制单元接收该等温度检测信号；及

该控制单元根据该等温度检测信号，输出对应该至少两旁路开关组的至少两开关控制信号与至少两冷却单元控制信号，以通过该至少两开关控制信号控制该等可控开关至少一者的开关导通周期，或通过该至少两冷却单元控制信号控制该等冷却单元至少一者的冷却能力，使流经该等可控开关的电流相同。

16.如权利要求15所述的均流控制方法，其特征在于，该等可控开关至少一者的开关导通周期为全周期导通。

17.如权利要求16所述的均流控制方法，其特征在于，该等可控开关具有负温度系数特性。