CN111864722A - 均流控制电路、电源系统及均流控制方法 - Google Patents

均流控制电路、电源系统及均流控制方法 Download PDF

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Abstract

公开了均流控制电路、电源系统及均流控制方法。其中电源系统包括：并联连接到负载的多个CV/CC电源，标称输出电压相同且CV与CC模式的切换点可调节；均流控制电路，包括平均负载电流感测器和多个输出电流感测器。平均负载电流感测器感测供应给负载的总电流，且输出与平均负载电流成线性关系的第一电平控制信号，平均负载电流为总电流除以供电的电源个数。每个输出电流感测器感测各个CV/CC电源的输出电流，并且输出与相应输出电流成线性关系的第二电平控制信号。均流控制电路生成并将基于第一电平控制信号和相应第二电平控制信号的反馈信号提供给各个相应的CV/CC电源，以便将相应CV/CC电源的切换点调节为平均负载电流。

Description

均流控制电路、电源系统及均流控制方法
技术领域
本公开涉及多个电源共享负载。
背景技术
许多大型电子系统(例如，计算服务器、磁盘存储阵列、通信装备等)需要大量的操作功率，因此经常需要多个电源的输出并联地连接在一起以提供所需的操作功率。在一些基站中，使用天线共享集线器(antenna sharing hub)来支持多个天线，支持驱动多个远程电调倾斜单元(Remote Electrical Tilting，简称RET)，这希望从多个电源均衡地汲取电流来进行驱动。然而当多个电源输出并联连接到负载时，很难保证每一并联连接的电源提供相同的输出电流，因为在各路电源之间有布线、温度及其它因素方面的差异。希望存在一种控制电路来较好地均衡各电源之间的输出电流。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种新的均流控制电路、使用其的电源系统以及均流控制方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种电源系统，其包括：多个CV/CC电源，所述多个CV/CC电源并联连接到负载，各个CV/CC电源的标称输出电压是相同的，并且所述多个CV/CC电源的CV模式与CC模式的切换点是可调节的；均流控制电路，包括平均负载电流感测器、和多个输出电流感测器。其中，所述平均负载电流感测器感测供应给负载的总电流，并且输出与平均负载电流成线性关系的第一电平控制信号，所述平均负载电流为所述总电流除以供电的CV/CC电源的个数。其中，每个输出电流感测器感测所述多个CV/CC电源中的相应一个CV/CC电源的输出电流，并且输出与相应的CV/CC电源的所述输出电流成线性关系的第二电平控制信号。其中，所述均流控制电路生成反馈信号，其中每个反馈信号是基于第一电平控制信号和第二电平控制信号中的相应一个第二电平控制信号的，并且所述均流控制电路将所述反馈信号提供给各个相应的CV/CC电源，以便将相应的CV/CC电源的切换点调节为平均负载电流。
根据本发明的第二方面，提供了一种均流控制电路，其能配置为连接到多个CV/CC电源并被配置为使所述多个CV/CC电源中的至少两个CV/CC电源能共享负载，所述多个CV/CC电源的标称输出电压是相同的，并且所述多个CV/CC电源中的每个CV/CC电源的CV模式与CC模式的切换点是可调节的。所述均流控制电路包括：平均负载电流感测器，被配置为感测供应给负载的总电流，并且输出与平均负载电流成线性关系的第一电平控制信号，所述平均负载电流为所述总电流除以正在工作的CV/CC电源的个数；以及分别连接到各个CV/CC电源的输出端的多个输出电流感测器。其中，所述输出电流感测器分别感测各个CV/CC电源的输出电流，并且输出与各个CV/CC电源的相应的输出电流成线性关系的第二电平控制信号。其中，所述均流控制电路将基于第一电平控制信号和相应的第二电平控制信号的反馈信号提供给相应的各个CV/CC电源，以便将相应的CV/CC电源的切换点调节为平均负载电流。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于对多个CV/CC电源实行均流控制的方法，其中所述多个CV/CC电源并联连接到负载，所述多个CV/CC电源的标称输出电压是相同的，并且所述多个CV/CC电源中的每一个CV/CC电源的CV模式与CC模式的切换点是可调节的。所述方法包括：感测供应给负载的总电流，并且输出与平均负载电流成线性关系的第一电平控制信号，所述平均负载电流为所述总电流除以正在工作的CV/CC电源的个数；分别感测各个CV/CC电源的输出电流，并且输出与各个相应的输出电流成线性关系的第二电平控制信号；以及将基于第一电平控制信号和相应的第二电平控制信号的反馈信号提供给相应的CV/CC电源，以便将相应的CV/CC电源的切换点调节为平均负载电流。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：
图1是根据本发明一些示例性实施例的电源系统的示意性框图。
图2是根据本发明一些示例性实施例的CV/CC电源的输出电压与输出电流的示意性曲线图。
图3是根据本发明的一个或多个示例性实施例的CV/CC电源的示意性电路图。
图4是根据本发明的一个或多个示例性实施例的输出电流感测器的示意性电路图。
图5A和5B是根据本发明的一个或多个示例性实施例的平均负载电流感测器的示意性电路图，其中图5A示出的是平均电流感测部的一个示例，图5B示出的是处理部的一个示例。
图6是根据本发明的一个或多个示例性实施例的反馈信号产生器的示意性电路图。
注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在一些情况中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，本发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明，其中的附图示出了本发明的若干实施例。然而应当理解的是，本发明可以以多种不同的方式呈现出来，并不局限于下文描述的实施例；事实上，下文描述的实施例旨在使本发明的公开更为完整，并向本领域技术人员充分说明本发明的保护范围。还应当理解的是，本文公开的实施例能够以各种方式进行组合，从而提供更多额外的实施例。
应当理解的是，本文中的用语仅用于描述特定的实施例，并不旨在限定本发明。本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)除非另外定义，均具有本领域技术人员通常理解的含义。为简明和/或清楚起见，公知的功能或结构可以不再详细说明。
在本文中，术语“CV/CC电源”中的“CV/CC”为“恒压/恒流(Constant Voltage/Constant Current)”的简称。本领域技术人员均能理解，“CV/CC电源”意指电源在负载电流小的时候工作在恒压模式，而当负载电流大于临界值时，电源会切换到恒流模式，如后面将结合图2详细描述的。
根据本发明的实施例，提供了可以增强多个并联的CV/CC电源的输出电流的均匀性的方法以及对应电路。该多个CV/CC电源的标称输出电压是相同的，但是输入电压可以相同或不同，这些电源可以对输入电压进行升/降压操作以维持输出电压的恒定。另外，该电源在CV模式与CC模式之间切换处的切换点(即，前述的负载电流临界值)可以是可调节的。根据本发明的解决方案通过将各电源的输出电流和平均负载电流(即，各电源应当分担的负载电流份额)反馈给各个电源，将各个CV/CC电源的切换点调节为平均负载电流，并且根据CV/CC电源的电压-电流(“V-I”)特性(如后面图2所例示的)，在输出电流大于平均负载电流时，电源会切换到CC模式，输出电压急剧下降，从而减少了输出电流。最终各个电源会保持动态平衡，均工作在临界点附近，也就是说，保持输出电流基本等于平均负载电流。这样，可以使得从各个电源均匀地拉取负载电流。根据本发明的方案能使多个电源相对高精度地自动共享负载，并且能广泛适用于各种电源。
为了更全面、清楚地理解本发明，下面将结合附图来详细描述根据本发明的电源系统及其使用的均流控制电路的结构及其工作原理。本领域技术人员均能理解，本发明并不限于图中所示结构，而是能够改编适用于其它系统。例如，图中示出的系统控制器、反馈信号产生器、二极管等的布置都只是示例性的而非限制性的，本发明可以适用于或者经过简单修改而适用于其他系统控制器、反馈信号产生器、二极管等的布置，和/或省略这些部件中的一个或多个。
图1是根据本发明示例性实施例的电源系统100的示意性框图。应注意，实际的系统可能还存在其它部件，而为了避免模糊本发明的要点，附图没有示出且本文也不去讨论这种其它部件。
如图1所示，电源系统100包括N个CV/CC电源101-1到101-N(附图标记中的后缀仅仅为了区别开各个相同名称的组件，下文也可以用不带后缀的附图标记“101”指示CV/CC电源；其他组件同理)。这N个CV/CC电源并联连接到负载102(负载102不算电源系统100的构件)，其中N为大于1的整数。这些CV/CC电源的标称输出电压都是相同的(例如直流24V)，并且每个电源101在CV模式与CC模式之间切换处的点都是可调节的。图中为了清楚仅画了两个电源101及其相关电路，用省略号表示在N大于2时还存在的其他电源101及其相关电路。本领域技术人员均理解，省略的电源101及其相关电路的布置与图中示出的布置相同。下文仅以第一个CV/CC电源101-1及其相关电路为例来进行详细描述。
图2是根据本发明一些示例性实施例的CV/CC电源101-1的输出电压与输出电流的示意性曲线图(V-I曲线图)。
图2中的横轴表示电源101-1的输出电流Iout，纵轴表示电源101-1的输出电压Vout。图2中的虚线的位置对应于电源101-1从CV模式切换为CC模式处的切换点，对应的输出电流值被指定为“CCM_limit”。在输出电流Iout大于值CCM_limit时，电源101-1工作在CC模式，并且甚至较小的输出电流增长就会导致显著的输出电压下降，然后由该电源101-1提供到共负载DC总线(如图1中的各电源支路汇合点到负载102之间的总线)的功率不会再增加，输出电流减小，最终电源101-1会工作在切换点附近，从而输出电流基本等于切换点处电流CCM_limit。而且每个CV/CC电源101的切换点是可调节的。例如，可以将CV/CC电源101-1的切换点CCM_limit调节为平均负载电流(即，每个电源101应当均匀分担的负载电流份额)，从而保持电源101-1的输出电流基本等于平均负载电流，实现在电源101之间均匀分担负载电流的效果。
可以有多种方式来实现根据本发明的CV/CC电源101-1。在一些实施方式中，每个CV/CC电源101-1可以是开关电源，其包括脉宽调制(“PWM”)控制器。PWM控制器通常可以包括用于接收反馈电压的反馈电压端子和误差放大器，该误差放大器比较所述反馈电压与内部参考电压以用来调节CV/CC电源101-1的输出电压。在PWM控制器的反馈电压端子处连接有恒流反馈网络和恒压反馈网络。该恒压反馈网络和恒流反馈网络可以利用两个二极管做“或(OR)”逻辑，分别将CV/CC电源101-1的输出电压或输出电流的采样值反馈到反馈电压端子。电压反馈值和电流反馈值中的哪个信号先到内部参考电压，就先参与PWM反馈调整，从而设定电源101-1工作在恒压模式或恒流模式。在一些示例中，该恒流反馈网络可以接收如图1所示的反馈信号CCM_trim_1，恒压反馈网络可以接收CV/CC电源101-1的输出电压Vout_1。在后文中将结合图3更详细地描述根据本发明的CV/CC电源101-1的结构的一个具体例子。但是本领域技术人员均能理解，本发明不限于上述示例，而是可以适用于任何CV/CC电源的结构或者根据本发明的原理简单改编的电源结构，只要该CV/CC电源的切换点是可调节的。
回到图1，电源系统100还包括均流控制电路110(如图1中用三个虚线框框出的部分)，其用于使N个CV/CC电源101均匀分担负载电流。
均流控制电路110感测总负载电流ITotal和各电源的输出电流Iout，并将各电源101应当分担的平均负载电流Iavg(＝ITotal/N)以及实际输出电流Iout的信息反馈给各电源101。具体而言，均流控制电路110包括平均负载电流感测器111、以及分别用于N个电源的N个输出电流感测器112-1到112-N。
平均负载电流感测器111连接到共负载DC总线(图1中的各电源支路汇合点到负载102之间的总线)，感测供应给负载102的总电流ITotal，将总电流ITotal除以供电的电源101的个数(例如N个)，得到平均负载电流Iavg，并且输出与平均负载电流Iavg成线性关系的第一电平控制信号SNS_avg。
以用于CV/CC电源101-1的电路为例，输出电流感测器112-1感测CV/CC电源101-1的输出电流Iout_1，并且输出与输出电流Iout_1成线性关系的第二电平控制信号SNS_1。
均流控制电路110还可以将基于第一电平控制信号SNS_avg和第二电平控制信号SNS_1的反馈信号提供给CV/CC电源101-1，以便将电源101-1的切换点调节为平均负载电流Iavg，并且使得电源101-1根据输出电流信息来在CV模式与CC模式之间切换。在一些实施方式中，可以将第一电平控制信号SNS_avg和第二电平控制信号SNS_1直接作为反馈信号提供给电源101-1，第一电平控制信号SNS_avg可以用来调节切换点，第二电平控制信号SNS_1反馈到电源101-1的恒流反馈网络。在另一些实施方式中，例如，如图1所示，均流控制电路110还可以包括N个反馈信号产生器113-1到113-N，以便生成第一电平控制信号SNS_avg和第二电平控制信号SNS的一个组合信号来作为反馈信号。
如图1所示，反馈信号产生器113-1接收输出电流感测器112-1的输出SNS_1和平均负载电流感测器111的输出SNS_avg，并且向CV/CC电源101-1输出反馈信号CCM_trim_1，该信号CCM_trim_1与输出电流和平均负载电流之差(Iout_1-Iavg)成线性关系。因此，在一些实施方式中，反馈信号CCM_trim_1就可以确定电源的工作模式，使得在Iout_1>Iavg时切换到CC模式，使输出电压急剧下降，从而把Iout_1拉回到Iavg。因此，可以用简单的方式来调节电源的输出电流，以便自动共享负载。
另外，在一些实施方式中，均流控制电路110还可以包括图1所示的系统控制器114，用来控制N个电源的开启和关闭。系统控制器114向每个电源输出一个使能信号Enable_1到Enable_N，该使能信号决定电源的启用或禁用。同时，为了让平均负载电流感测器111计算平均负载电流，系统控制器114还将该N个使能信号Enable_1到Enable_N提供给平均负载电流感测器111。在这种情况下，前述的平均负载电流Iavg不再是ITotal/N，而是ITotal除以有效的使能信号的个数。
另外，如图1所示，为了防止电流倒灌，还在各电源的输出端与负载102之间加了二极管D1-1到D1-N。
下面将结合附图给出图1中的各组件的一些具体示例。本领域技术人员均能理解，附图中示出的这些结构仅仅是示例性的，而非限制性的。
首先讨论图1中的各个输出电流感测器112。在一些实施方式中，所有输出电流感测器112都具有相同的构造，可以为例如高侧(high-side)电流检测电路，其输出与各电源的输出电流成比例的感测电压作为第二电平。本领域技术人员均理解，本文中的“高侧电流检测”意指在电源输出与负载之间检测电流，在很多情况下可以在电源输出端与负载之间接一个感测电阻器，通过旁路测量感测电阻器两端的电压来得到与电源输出电流成比例的检测电压。
在一些实施方式中，高侧电流检测电路可以包括：感测电阻器，其第一端耦接到CV/CC电源的电压输出端，第二端耦接到负载，所述CV/CC电源的输出电流基本流过感测电阻器；电流镜像电路，具有分别连接到感测电阻器两端的镜像的第一和第二支路；以及感测电压输出支路，连接到第一支路，以便输出与感测电阻器两端的差分电压成比例的感测电压，从而所输出的感测电压与CV/CC电源的输出电流成第一比例。
图4示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的一个输出电流感测器112的具体结构。图1中的输出电流感测器112-1到112-N中的每一个可以被实现为图4中例示的输出电流感测器112。
如图4所示，输出电流感测器112包括感测电阻器Rs1、电流镜像电路410以及感测电压输出支路420。感测电阻器Rs1的第一端连接到电源的电压输出端，第二端通过图1中的二极管D1而耦接到负载。感测电阻器Rs1两端的电压分别为VS和VL，其中VS等于电源的输出电压Vout。感测电阻器Rs1的两端分别连接到电流镜像电路410的两个支路。由于电流镜像电路410的两个支路的电流的量级远远小于电流IS的量级，因此流过感测电阻器Rs1的电流IS基本等同于电源的输出电流Iout。
电流镜像电路410的两个支路是镜像的，通常具有相同的器件和连接方式，因此通常两个支路的有源器件工作在相同的状态下，流过相同的电流。具体而言，图4中的电流镜像电路410包括运算放大器413以及分别连接到运算放大器413的正相和反相输入端的电阻器R411和R412。电阻器R411和R412的另一端分别连接到感测电阻器Rs1的两端。电阻器R411和R412为匹配的电阻器，即，具有相同器件参数和结构，例如，相同的电阻值R1。在本文中，表述“匹配的”元件意指基本具有相同参数和结构的元件。运算放大器413的正相和反相输入端处的电压相同，因此感测电阻器Rs1两端的差分电压均落在了电流镜像电路410的第一支路中的电阻器R411上，相应产生的额外电流流到感测电压输出支路420。
如图4所示，感测电压输出支路420包括NPN双极晶体管Q1和增益控制电阻器R43，其中晶体管Q1的集电极连接到电流镜像电路410中的电阻器R411的一端，基极连接到电流镜像电路410中的运算放大器413的输出端，发射极连接到增益控制电阻器R43的一端，增益控制电阻器R43的另一端连接到地。从增益控制电阻器R43的非接地端输出电压SNS，其与感测电流IS成比例K1。
具体而言，如前所述，感测电阻器Rs1两端的差分电压(VS-VL)(＝Rs*IS)均落在了电阻器R411上，其相应产生的额外电流(Rs*IS/R1)流到感测电压输出支路420，其中Rs为电阻器Rs1的阻值，R1为电阻器R411的阻值。也就是说，晶体管Q1的集电极电流Ic1＝(Rs/R1)*IS。而在晶体管Q1的增益β1>>1(例如，>10)的情况下，可以认为晶体管Q1的发射极电流近似等于集电极电流Ic1。而晶体管Q1的发射极电流流过电阻器R43(阻值设为R3)，因此，输出电流感测器112输出的第二电平控制信号SNS＝R3*Ic1＝R3*(Rs/R1)*IS＝K1*Iout，其中K1＝R3*Rs/R1。也就是说，输出的电压SNS与电源的输出电流成一定比例K1，该比例与电阻器R43、Rs1的阻值成正比，与电阻器R411的阻值成反比。
利用图4的电流感测器能够实现本发明。然而，本领域技术人员均能理解，图4给出的电流感测器的结构并不意图限制本发明，并且可以对图4的电路进行变形(例如把NPN晶体管换成PNP晶体管，增加电阻器等)，或者采用其他已知或未来开发的电流感测器结构。本领域技术人员均能理解，图1的各电流感测器112可以采用各种高侧电流采样方法，只要输出的感测电平与电源电流成一定比例，且最好该比例是容易调节的。
图5A和5B示意性地示出根据本发明的示例性实施例的图1中的平均负载电流感测器111的结构。该平均负载电流感测器111包括平均电流感测部和处理部，平均电流感测部将与平均负载电流成比例的电压输出到处理部，经处理后输出第一电平控制信号SNS_avg(参见图1)。图5A示出的是平均电流感测部的一个示例，图5B示出的是处理部的一个示例。
如图5A所示，平均电流感测部连接在共负载DC总线与负载之间，感测提供给负载的总电流ITotal，并输出与平均负载电流成比例的电压Vavg。平均电流感测部可以具有与图4示出的输出电流感测器112相同的电路拓扑结构，并且各对应器件的参数也可以相同。但是，为了获得平均负载电流Iavg，将图4中的增益控制电阻器R43替换成N条并联的增益控制电阻器支路，各条增益控制电阻器支路均由阻值相同(也为R3)的电阻器R53-1到R53-N和由各电源的使能信号Enable_1到Enable_N控制通断的开关S1-1到S1-N组成。当使能信号有效时，开关接通；使能信号无效时，开关断开。因此，开启的电源的数量等于并联连接的增益控制电阻器的数量。设开启的电源个数为M(M≤N)，则全部增益控制电阻器的总等效阻值为R3/M。根据前面图4所讨论的，图5A中的输出电压Vavg＝K1*ITotal/M＝K1*Iavg，其中K1＝R3*Rs/R1。也就是说，输出电压Vavg同样与平均负载电流成一定比例K1。
如图5B所示，输出电压Vavg被输入到处理部，并在经过三级电路处理后作为图1示出的第一电平控制信号SNS_avg输出，其中SNS_avg＝Vref-Vavg＝Vref-K1*Iavg，Vref为图中的参考电压。
具体而言，处理部包括依次连接的输入缓冲器510、钳位电路520、和减法器530。
输入缓冲器510用于进行输入的阻抗匹配。
钳位电路(level clamper)520用于限制输入电压的上限，其包括运算放大器522、串联连接在参考电压Vref与地之间的电阻器R521和R522、连接在输入缓冲器510的输出端与运算放大器522的反相输入端之间的电阻器R500、以及阴极连接到运算放大器522的输出端的二极管D51。二极管D51的阳极连接到运算放大器522的反相输入端，电阻器R521和R522之间的公共端子连接到运算放大器522的正相输入端，从而提供了钳位电压Vref*R522/(R521+R522)，其中R521和R522分别为电阻器R521和R522的阻值。当输入电压Vavg低于钳位电压时，钳位电路520将输入电压Vavg输出；当输入电压Vavg超过钳位电压时，钳位电路520的输出将钳制在该钳位电压处。
减法器530将参考电压Vref减去输入的电压Vavg，从而输出差值电压SNS_avg＝(Vref-Vavg)。具体地，减法器530包括运算放大器532、串联连接在参考电压Vref与地之间的电阻器R531和R532、连接在钳位电路520的输出端与运算放大器532的反相输入端之间的电阻器R533、以及连接在运算放大器532的输出端与反相输入端之间的电阻器R534。电阻器R531和R532之间的公共端子连接到运算放大器532的正相输入端，电阻器R531、R532、R533和R534的阻值相同，均为R53。从而可以推导得出减法器530的输出电压为SNS_avg＝(Vref-Vavg)。
本领域技术人员均能理解，图5A和5B给出的平均电流感测器的结构并不意图限制本发明，而是可以根据需要对图5A和5B的电路进行变形(例如，可以不必有处理部，平均电流感测部不必与图4的结构和/或参数完全相同，去除输入缓冲器510、钳位电路520等等)，或者采用其他已知或未来开发的电流感测器等结构。
图6示意性地示出根据本发明的示例性实施例的图1中的反馈信号产生器113的结构。反馈信号产生器113基于第一电平控制信号SNS_avg和第二电平控制信号SNS来生成反馈信号CCM_trim，并且将反馈信号CCM_trim提供给电源101-1。
如图6所示，反馈信号产生器113可以被实现为一个加法器，其接收输出电流感测器112的输出SNS和平均负载电流感测器111的输出SNS_avg，并且生成反馈信号CCM_trim＝(SNS+SNS_avg)/2。具体而言，反馈信号产生器113包括串联的电阻器R601和R602，电阻器R601接收输出电压SNS_avg，电阻器R602接收输出电压SNS，在电阻器R602与输出电压SNS之间还可以设置缓冲器610，以便进行阻抗匹配。另外，在电阻器R601与输出电压SNS_avg之间也可以设置缓冲器611，以便进行阻抗匹配。电阻器R601和R602的阻值相同，因此可以推导出从电阻器R601和R602的公共端子输出的电压CCM_trim＝(SNS+SNS_avg)/2。将前面图4到图5B的描述中得到的SNS和SNS_avg代入，从而得到CCM_trim＝(K1*Iout+Vref-K1*Iavg)/2＝Vref/2+K1/2*(Iout-Iavg)。可以看出该信号CCM_trim与输出电流和平均负载电流之差(Iout-Iavg)成线性关系。
在一些情况下，将信号CCM_trim反馈给电源就可以确定电源的工作模式，使得在Iout>Iavg时电源切换到CC模式，使输出电压急剧下降，从而把Iout拉回到Iavg。因此，可以用简单的方式来调节电源的输出电流，以便自动共享负载。
然而，本领域技术人员均能理解，图6给出的反馈信号产生器113的结构并不意图限制本发明，而是可以根据需要对图6的电路进行变形，或者采用其他已知或未来开发的结构。
下面结合图6提供的反馈信号CCM_trim的示例来描述根据本发明的CV/CC电源的结构的一个具体例子及其工作原理。
图3示意性地示出根据本发明的示例性实施例的CV/CC电源的结构的一个具体例子。
如图3所示，该CV/CC电源包括脉冲宽度调制(PWM)控制器300，其通过改变脉冲宽度来调节电源的输出电压。通常，PWM控制器300包括用于接收反馈电压Vfb的反馈电压端子FB和误差放大器330。误差放大器330比较反馈电压Vfb与内部参考电压Vref_i以用来调节CV/CC电源的输出电压。本领域技术人员均能理解，PWM控制器300还可以包括图中未示出的其他端子以及其他组件，而且本发明适用于PWM控制器300及其内部组件(例如误差放大器330)的各种结构和布置，在此不再图示和讨论。
为了实现电源的CV/CC模式，通常可以在PWM控制器300的反馈电压端子FB处连接一个恒流反馈网络和一个恒压反馈网络。恒压反馈网络和恒流反馈网络分别用于将输出电压的采样值和输出电流的采样值反馈到反馈电压端子FB，来分别设置恒压模式和恒流模式。在另一些实施方式中，还可以根据需要在反馈电压端子FB处连接一个电阻器，该电阻器的另一端接地。
图3示出了根据本发明的恒压反馈网络310和恒流反馈网络320的一个具体例子。恒流反馈网络320接收反馈信号CCM_trim＝Vref/2+K1/2*(Iout-Iavg)。恒压反馈网络310接收电源的输出电压Vout。
恒压反馈网络310包括连接在输出电压Vout与地之间的两个串联的电阻器R301和R302、以及二极管D31。电阻器R301和R302的公共端子连接到二极管D31的阳极，二极管D31的阴极连接到反馈电压端子FB。
恒流反馈网络320仅包括二极管D32，其阳极连接到反馈信号CCM_trim，阴极连接到反馈电压端子FB。
恒压反馈网络310和恒流反馈网络320利用二极管D31和D32做“或”逻辑。即，输出电流较小时，电源工作在恒压模式，而当输出电流变得足够大后电源将工作在恒流模式。在恒压模式时，输出电压的采样值被稳定在内部参考电压Vref_i加上二极管D31的正向压降VD31。在恒流模式时，输出电流的采样值被稳定在内部参考电压Vref_i加上二极管D32的正向压降VD32。如前所述，将反馈信号CCM_trim(＝Vref/2+K1/2*(Iout-Iavg))直接接到二极管D32的阳极，可以利用PWM控制器300中的误差放大器330，将反馈信号CCM_trim稳定在Vref_i+VD32。将Vref/2设置为Vref_i+VD32，则可以基本上消除输出电流和平均负载电流之差(Iout-Iavg)，即，将电源的输出电流Iout稳定为平均负载电流Iavg。
根据本发明，可以相对高精度地由多个电源自动均匀地分配负载电流，并且本发明的方案能广泛适用于各种电源。此外，使用增益可通过并联电阻调整的电流检测电路来搭建均流控制电路，从而能简单且低成本地实现均流控制。
请注意，在本文中，称一个元件位于另一元件“上”、“附接”至另一元件、“连接”至另一元件、“耦合”至另一元件、或“接触”另一元件等时，该元件可以直接位于另一元件上、附接至另一元件、连接至另一元件、联接至另一元件或接触另一元件，或者可以存在中间元件。相对照的是，称一个元件“直接”位于另一元件“上”、“直接附接”至另一元件、“直接连接”至另一元件、“直接耦合”至另一元件或、或“直接接触”另一元件时，将不存在中间元件。在本文中，一个特征布置成与另一特征“相邻”，可以指一个特征具有与相邻特征重叠的部分或者位于相邻特征上方或下方的部分。
在本文中，可能提及了被“耦接”在一起的元件或节点或特征。除非另外明确说明，“耦接”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦接”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。
在本文中，诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“高”、“低”等的空间关系用语可以说明一个特征与另一特征在附图中的关系。应当理解的是，空间关系用语除了包含附图所示的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，在附图中的装置倒转时，原先描述为在其它特征“下方”的特征，此时可以描述为在其它特征的“上方”。装置还可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方位)，此时将相应地解释相对空间关系。
在本文中，用语“A或B”包括“A和B”以及“A或B”，而不是排他地仅包括“A”或者仅包括“B”，除非另有特别说明。
在本文中，用语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本发明不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。
在本文中，用语“基本”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。用语“基本”还允许由寄生效应、噪声以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。
另外，仅仅为了参考的目的，还可以在本文中使用“第一”、“第二”等类似术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。
还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。
另外，本发明的实施方式还可以包括以下示例：
1、一种电源系统，其特征在于，包括：
多个CV/CC电源，所述多个CV/CC电源并联连接到负载，各个CV/CC电源的标称输出电压是相同的，并且所述多个CV/CC电源的CV模式与CC模式的切换点是可调节的，
均流控制电路，包括平均负载电流感测器、和多个输出电流感测器，
其中，所述平均负载电流感测器感测供应给负载的总电流，并且输出与平均负载电流成线性关系的第一电平控制信号，所述平均负载电流为所述总电流除以供电的CV/CC电源的个数，
其中，每个输出电流感测器感测所述多个CV/CC电源中的相应一个CV/CC电源的输出电流，并且输出与相应的CV/CC电源的所述输出电流成线性关系的第二电平控制信号，
其中，所述均流控制电路生成反馈信号，其中每个反馈信号是基于第一电平控制信号和第二电平控制信号中的相应一个第二电平控制信号的，并且所述均流控制电路将所述反馈信号提供给各个相应的CV/CC电源，以便将相应的CV/CC电源的切换点调节为平均负载电流。
2、根据1所述的电源系统，其特征在于，所述均流控制电路还包括系统控制器，所述系统控制器向各个CV/CC电源分别输出使能信号以便启用或禁用相应的CV/CC电源，并且将所述使能信号提供给所述平均负载电流感测器。
3、根据1所述的电源系统，其特征在于，每个输出电流感测器包括高侧电流检测电路，该高侧电流检测电路被配置为感测相应的CV/CC电源的输出电流并且输出与相应的CV/CC电源的输出电流成比例的感测电压作为第二电平控制信号。
4、根据3所述的电源系统，其特征在于，所述高侧电流检测电路中的第一高侧电流检测电路包括：
感测电阻器，其第一端耦接到所述CV/CC电源中的第一CV/CC电源的输出端，第二端耦接到所述负载，所述第一CV/CC电源的输出电流基本流过所述感测电阻器；
电流镜像电路，具有分别连接到感测电阻器两端的第一支路和第二支路；以及
感测电压输出支路，连接到所述电流镜像电路的第一支路，并且被配置为输出与感测电阻器两端的差分电压成比例的感测电压，使得所述感测电压与第一CV/CC电源的输出电流成比例。
5、根据4所述的电源系统，其特征在于，所述电流镜像电路的第一支路和第二支路分别包括匹配的第一电阻器和第二电阻器，第一电阻器的第一端连接到感测电阻器的第一端，第二电阻器的第一端连接到感测电阻器的第二端，
所述感测电压输出支路包括双极晶体管和增益控制电阻器，所述双极晶体管的集电极和发射极分别连接到第一电阻器的第二端和增益控制电阻器的第一端，从增益控制电阻器的两端输出所述感测电压，所述感测电压与第一CV/CC电源的输出电流和增益控制电阻器的阻值成正比。
6、根据5所述的电源系统，其特征在于，所述电流镜像电路还包括：
运算放大器，其中，运算放大器的正相输入端连接到第一电阻器的第二端，运算放大器的反相输入端连接到第二电阻器的第二端，运算放大器的输出端连接到所述双极晶体管的基极。
7、根据3-6中的任一项所述的电源系统，其特征在于，所述平均负载电流感测器包括平均电流感测部，所述平均电流感测部具有与所述多个高侧电流检测电路之一相同的电路拓扑结构并且输出与平均负载电流成第一比例的第二感测电压。
8、根据6所述的电源系统，其特征在于，所述均流控制电路还包括系统控制器，所述系统控制器向所述多个CV/CC电源中的每一个输出一个使能信号以便启用或禁用各个CV/CC电源，并且将该多个使能信号提供给所述平均负载电流感测器，
所述平均负载电流感测器包括平均电流感测部，所述平均电流感测部具有与所述高侧电流检测电路中的所述一个相同的电路拓扑结构，并且输出与平均负载电流成比例的第二感测电压，
在所述平均负载电流感测器中增益控制电阻器由复数条并联的增益控制电阻器支路构成，每条增益控制电阻器支路由阻值与输出电流感测器中的增益控制电阻器相同的电阻器和由各自对应的使能信号控制通断的开关串联组成，所述增益控制电阻器支路的数量与所述多个CV/CC电源的数量相同。
9、根据7或8所述的电源系统，其特征在于，所述平均负载电流感测器还包括处理部，
所述处理部接收第二感测电压并且输出第一参考电压减去第二感测电压的差值电压，以作为所述第一电平控制信号。
10、根据9所述的电源系统，其特征在于，所述处理部包括依次连接的输入缓冲器、钳位电路和减法器。
11、根据1所述的电源系统，其特征在于，所述均流控制电路还包括分别连接到各个CV/CC电源的多个反馈信号产生器，所述多个反馈信号产生器分别接收第一电平控制信号和第二电平控制信号中的相应一个第二电平控制信号，并且向相应的CV/CC电源输出与输出电流和平均负载电流之差成线性关系的反馈信号。
12、根据9所述的电源系统，其特征在于，所述均流控制电路还包括分别连接到各个CV/CC电源的多个反馈信号产生器，所述多个反馈信号产生器中的一个反馈信号产生器包括加法器，所述加法器将第一电平控制信号和相应的第二电平控制信号相加，从而将得到的和信号输出作为所述反馈信号。
13、根据1所述的电源系统，其特征在于，所述第一CV/CC电源包括PWM控制器，所述PWM控制器包括用于接收反馈电压的反馈电压端子和误差放大器，所述误差放大器比较所述反馈电压与内部参考电压以用来调节所述第一CV/CC电源的输出电压，
所述第一CV/CC电源还包括均连接到所述反馈电压端子的恒流反馈网络和恒压反馈网络，所述恒流反馈网络接收所述反馈信号，所述恒压反馈网络接收所述第一CV/CC电源的输出电压。
14、根据13所述的电源系统，其特征在于，所述反馈信号为输出电流和平均负载电流之差乘以系数再加上所述内部参考电压的和，所述恒流反馈网络为第一二极管，所述第一二极管的阳极连接到所述反馈信号，所述第一二极管的阴极连接到所述反馈电压端子。
15、根据14所述的电源系统，其特征在于，所述恒压反馈网络包括第二二极管以及串联连接在第一CV/CC电源的输出电压与地之间的两个电阻器，所述两个电阻器的公共端子连接到第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接到所述反馈电压端子。
16、一种均流控制电路，其特征在于，能配置为连接到多个CV/CC电源并被配置为使所述多个CV/CC电源中的至少两个CV/CC电源能共享负载，所述多个CV/CC电源的标称输出电压是相同的，并且所述多个CV/CC电源中的每个CV/CC电源的CV模式与CC模式的切换点是可调节的，
所述均流控制电路包括：
平均负载电流感测器，被配置为感测供应给负载的总电流，并且输出与平均负载电流成线性关系的第一电平控制信号，所述平均负载电流为所述总电流除以正在工作的CV/CC电源的个数，以及
分别连接到各个CV/CC电源的输出端的多个输出电流感测器，
其中，所述输出电流感测器分别感测各个CV/CC电源的输出电流，并且输出与各个CV/CC电源的相应的输出电流成线性关系的第二电平控制信号，
其中，所述均流控制电路将基于第一电平控制信号和相应的第二电平控制信号的反馈信号提供给相应的各个CV/CC电源，以便将相应的CV/CC电源的切换点调节为平均负载电流。
17、根据16所述的均流控制电路，其特征在于，所述均流控制电路还包括系统控制器，所述系统控制器向所述多个CV/CC电源中的每一个CV/CC电源输出一个使能信号以便启用或禁用相应的CV/CC电源，并且将使能信号提供给所述平均负载电流感测器。
18、根据16所述的均流控制电路，其特征在于，每个输出电流感测器包括高侧电流检测电路，该高侧电流检测电路被配置为感测相应的CV/CC电源的输出电流并且输出与相应的CV/CC电源的输出电流成比例的相应的感测电压来作为相应的第二电平控制信号。
19、根据18所述的均流控制电路，其特征在于，所述高侧电流检测电路中的第一高侧电流检测电路包括：
感测电阻器，其第一端耦接到所述CV/CC电源中的第一CV/CC电源的电压输出端，第二端耦接到所述负载，所述第一CV/CC电源的输出电流基本流过所述感测电阻器；
电流镜像电路，具有分别连接到感测电阻器的两端的第一支路和第二支路；以及
感测电压输出支路，连接到第一支路，并且被配置为输出与感测电阻器两端的差分电压成比例的感测电压，使得所述感测电压与第一CV/CC电源的输出电流成比例。
20、根据19所述的均流控制电路，其特征在于，所述电流镜像电路的第一支路和第二支路分别包括匹配的第一电阻器和第二电阻器，第一电阻器的第一端连接到感测电阻器的第一端，第二电阻器的第一端连接到感测电阻器的第二端，
所述感测电压输出支路包括双极晶体管和增益控制电阻器，所述双极晶体管的集电极和发射极分别连接到第一电阻器的第二端和增益控制电阻器的第一端，从增益控制电阻器的两端输出所述感测电压，所述感测电压与第一CV/CC电源的输出电流和增益控制电阻器的阻值成正比。
21、根据20所述的均流控制电路，其特征在于，所述电流镜像电路还包括：
运算放大器，其中，运算放大器的正相输入端连接到第一电阻器的第二端，运算放大器的反相输入端连接到第二电阻器的第二端，运算放大器的输出端连接到所述双极晶体管的基极。
22、根据18-21中的任一项所述的均流控制电路，其特征在于，所述平均负载电流感测器包括平均电流感测部，所述平均电流感测部具有与所述多个高侧电流检测电路之一相同的电路拓扑结构并且输出与平均负载电流成比例的第二感测电压。
23、根据21所述的均流控制电路，其特征在于，还包括系统控制器，所述系统控制器向所述多个CV/CC电源中的每一个CV/CC电源输出一个使能信号以便启用或禁用相应的CV/CC电源，并且将该使能信号提供给所述平均负载电流感测器，
所述平均负载电流感测器包括平均电流感测部，所述平均电流感测部具有与所述高侧电流检测电路中的所述一个相同的电路拓扑结构，并且输出与平均负载电流成比例的第二感测电压，
在所述平均负载电流感测器中增益控制电阻器由多条并联的增益控制电阻器支路构成，每条增益控制电阻器支路由阻值与输出电流感测器中的增益控制电阻器相同的电阻器和由各自对应的使能信号控制通断的开关串联组成，所述增益控制电阻器支路的数量与所述多个CV/CC电源的数量相同。
24、根据22或23所述的均流控制电路，其特征在于，所述平均负载电流感测器还包括处理部，
所述处理部接收第二感测电压并且输出第一参考电压减去第二感测电压的差值电压，以作为所述第一电平控制信号。
25、根据24所述的均流控制电路，其特征在于，所述处理部包括依次连接的输入缓冲器、钳位电路、和减法器。
26、根据16所述的均流控制电路，其特征在于，还包括分别连接到各个CV/CC电源的多个反馈信号产生器，所述多个反馈信号产生器分别接收第一电平控制信号和第二电平控制信号中的相应一个第二电平控制信号，并且向相应的CV/CC电源输出与输出电流和平均负载电流之差成线性关系的反馈信号。
27、根据24所述的均流控制电路，其特征在于，还包括分别连接到各个CV/CC电源的多个反馈信号产生器，其中所述多个反馈信号产生器中的一个反馈信号产生器包括加法器，所述加法器将第一电平控制信号和相应的第二电平控制信号相加，从而将得到的和信号输出作为所述反馈信号。
28、一种用于对多个CV/CC电源实行均流控制的方法，其特征在于，所述多个CV/CC电源并联连接到负载，所述多个CV/CC电源的标称输出电压是相同的，并且所述多个CV/CC电源中的每一个CV/CC电源的CV模式与CC模式的切换点是可调节的，
所述方法包括：
感测供应给负载的总电流，并且输出与平均负载电流成线性关系的第一电平控制信号，所述平均负载电流为所述总电流除以正在工作的CV/CC电源的个数，
分别感测各个CV/CC电源的输出电流，并且输出与各个相应的输出电流成线性关系的第二电平控制信号，以及
将基于第一电平控制信号和相应的第二电平控制信号的反馈信号提供给相应的CV/CC电源，以便将相应的CV/CC电源的切换点调节为平均负载电流。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本发明的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本发明的范围和精神。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种电源系统，其特征在于，包括：
多个CV/CC电源，所述多个CV/CC电源并联连接到负载，各个CV/CC电源的标称输出电压是相同的，并且所述多个CV/CC电源的CV模式与CC模式的切换点是可调节的，
均流控制电路，包括平均负载电流感测器、和多个输出电流感测器，
其中，所述平均负载电流感测器感测供应给负载的总电流，并且输出与平均负载电流成线性关系的第一电平控制信号，所述平均负载电流为所述总电流除以供电的CV/CC电源的个数，
其中，每个输出电流感测器感测所述多个CV/CC电源中的相应一个CV/CC电源的输出电流，并且输出与相应的CV/CC电源的所述输出电流成线性关系的第二电平控制信号，
其中，所述均流控制电路生成反馈信号，其中每个反馈信号是基于第一电平控制信号和第二电平控制信号中的相应一个第二电平控制信号的，并且所述均流控制电路将所述反馈信号提供给各个相应的CV/CC电源，以便将相应的CV/CC电源的切换点调节为平均负载电流。
2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述均流控制电路还包括系统控制器，所述系统控制器向各个CV/CC电源分别输出使能信号以便启用或禁用相应的CV/CC电源，并且将所述使能信号提供给所述平均负载电流感测器。
3.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，每个输出电流感测器包括高侧电流检测电路，该高侧电流检测电路被配置为感测相应的CV/CC电源的输出电流并且输出与相应的CV/CC电源的输出电流成比例的感测电压作为第二电平控制信号。
4.根据权利要求3所述的电源系统，其特征在于，所述高侧电流检测电路中的第一高侧电流检测电路包括：
感测电阻器，其第一端耦接到所述CV/CC电源中的第一CV/CC电源的输出端，第二端耦接到所述负载，所述第一CV/CC电源的输出电流基本流过所述感测电阻器；
电流镜像电路，具有分别连接到感测电阻器两端的第一支路和第二支路；以及
感测电压输出支路，连接到所述电流镜像电路的第一支路，并且被配置为输出与感测电阻器两端的差分电压成比例的感测电压，使得所述感测电压与第一CV/CC电源的输出电流成比例。
5.根据权利要求4所述的电源系统，其特征在于，所述电流镜像电路的第一支路和第二支路分别包括匹配的第一电阻器和第二电阻器，第一电阻器的第一端连接到感测电阻器的第一端，第二电阻器的第一端连接到感测电阻器的第二端，
所述感测电压输出支路包括双极晶体管和增益控制电阻器，所述双极晶体管的集电极和发射极分别连接到第一电阻器的第二端和增益控制电阻器的第一端，从增益控制电阻器的两端输出所述感测电压，所述感测电压与第一CV/CC电源的输出电流和增益控制电阻器的阻值成正比。
6.根据权利要求5所述的电源系统，其特征在于，所述电流镜像电路还包括：
运算放大器，其中，运算放大器的正相输入端连接到第一电阻器的第二端，运算放大器的反相输入端连接到第二电阻器的第二端，运算放大器的输出端连接到所述双极晶体管的基极。
7.根据权利要求3-6中的任一项所述的电源系统，其特征在于，所述平均负载电流感测器包括平均电流感测部，所述平均电流感测部具有与所述多个高侧电流检测电路之一相同的电路拓扑结构并且输出与平均负载电流成第一比例的第二感测电压。
8.根据权利要求6所述的电源系统，其特征在于，所述均流控制电路还包括系统控制器，所述系统控制器向所述多个CV/CC电源中的每一个输出一个使能信号以便启用或禁用各个CV/CC电源，并且将该多个使能信号提供给所述平均负载电流感测器，
所述平均负载电流感测器包括平均电流感测部，所述平均电流感测部具有与所述高侧电流检测电路中的所述一个相同的电路拓扑结构，并且输出与平均负载电流成比例的第二感测电压，
在所述平均负载电流感测器中增益控制电阻器由复数条并联的增益控制电阻器支路构成，每条增益控制电阻器支路由阻值与输出电流感测器中的增益控制电阻器相同的电阻器和由各自对应的使能信号控制通断的开关串联组成，所述增益控制电阻器支路的数量与所述多个CV/CC电源的数量相同。
9.根据权利要求7或8所述的电源系统，其特征在于，所述平均负载电流感测器还包括处理部，
所述处理部接收第二感测电压并且输出第一参考电压减去第二感测电压的差值电压，以作为所述第一电平控制信号。
10.根据权利要求9所述的电源系统，其特征在于，所述处理部包括依次连接的输入缓冲器、钳位电路和减法器。
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