CN112332478A - 一种电源系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种电源系统及电子设备，其中，该电源系统包括：多个并联的供电单元，所述供电单元包括：用于向负载供电的电源模块，用于检测所述电源模块的电力参数的检测单元，以及与所述电源模块连接的开关单元；分别与所述检测单元和所述开关单元连接的控制单元，所述控制单元基于所述电力参数，通过所述开关单元控制所述电源模块的输出电流，使所述电源模块的输出功率与额定功率相适配。本发明实施例的电源系统，结构简单，成本较低，能够实现较大的输出功率。

Description

一种电源系统及电子设备

技术领域

本发明实施例涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种电源系统及电子设备。

背景技术

电源适配器是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源，它的工作原理由交流输入变换为直流输出。原有电子设备的功率普遍在90W一下，电源适配器普遍采用反激架构，该电源架构的特点是线路简单，零件数量少，成本较低，一般适用90W以下小功率AC-DC电源。但随着电子设备的数据处理能力、图形处理能力以及显示分辨率的提升，电子设备的功率越来越大。以游戏本为例，其功率通常在300W以上，甚至于能够达到500W。为满足电子设备的功率要求，针对该类电子设备开发的电源适配器通常采用LLC谐振架构，该电源架构适用于90W以上大功率AC-DC电源，但是该电源框架的线路较复杂，零件数量多，成本高。特别是，随着功率的增大，电源适配器中如变压器、功率开关管及同步整流管等必要部件的成本会显著提升，且体积会显著增大，进而导致电源适配器的整体成本较高且体积较大，此外，随着功率增大，电源适配器的损耗增加较为明显，导致电源适配器的效率较低。

发明内容

有鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供了一种电源系统及电子设备，使其结构简单、成本较低且能够实现较大的输出功率。

为解决上述问题，本发明实施例提供的技术方案是：

一种电源系统，包括：

多个并联的供电单元，所述供电单元包括：用于向负载供电的电源模块，用于检测所述电源模块的电力参数的检测单元，以及与所述电源模块连接的开关单元；

分别与所述检测单元和所述开关单元连接的控制单元，所述控制单元基于所述电力参数，通过所述开关单元控制所述电源模块的输出电流，使所述电源模块的输出功率与额定功率相适配。

在一些实施例中，所述控制单元基于所述电源模块输出电压和输出电流，控制与所述电源模块串联的所述开关单元的导通电阻的阻值的变化，以控制所述电源模块的输出电流。

在一些实施例中，所述控制单元基于如下方法控制所述开关单元的导通电阻的阻值的变化：

比较多个所述电源模块的输出电压，以从多个所述电源模块中选取输出电压低于其他所述电源模块的输出电压的第一电源模块，以及输出电压高于所述第一电源模块的输出电压的多个第二电源模块；

基于所述输出电压的比较结果，降低与所述第一电源模块串联的第一开关单元的导通电阻的阻值，以提高所述第一电源模块的输出电流；

计算多个所述电源模块的输出电流的平均电流，基于所述第二电源模块的输出电流和所述平均电流的比较结果，提高与所述第二电源模块串联的第二开关单元的导通电阻的阻值，以降低所述第二电源模块的输出电流。

在一些实施例中，所述多个并联的供电单元包括并联的第一供电单元和第二供电单元，所述第一供电单元包括第一电源模块、第一检测单元及第一开关单元，所述第二供电单元包括第二电源模块、第二检测单元及第二开关单元；所述控制单元基于如下方法控制所述开关单元的导通电阻的阻值的变化：

比较所述第一电源模块和所述第二电源模块的输出电压，当所述第一电源模块的输出电压高于所述第二电源模块的输出电压时，基于所述输出电压的比较结果降低所述第二开关单元的导通电阻的阻值，以提高所述第二电源模块的输出电流；

比较所述第一电源模块和所述第二电源模块的输出电流，基于所述输出电流的比较结果提高所述第一开关单元的导通电阻的阻值，以降低所述第一电源模块的输出电流。

在一些实施例中，所述控制单元基于所述电源模块的输出电流轮流开启与所述电源模块串联的所述开关单元，并控制所述开关单元的占空比，以控制所述电源模块的输出电流。

在一些实施例中，所述控制单元基于多个所述电源模块的输出电流计算平均电流，比较所述输出电流和所述平均电流，基于比较结果轮流开启各个所述开关单元，并控制各个所述开关单元的占空比，以控制所述电源模块的输出电流。

在一些实施例中，所述检测单元包括与所述电源模块串联且用于检测所述电源模块的输出电流的检测电阻，所述控制单元基于如下方法轮流开启各个所述开关单元，并控制各个所述开关单元的占空比：

获取所述检测电阻两端的电势，分别对各个所述检测电阻两端的电势进行差分放大处理以获取第一差分信号；

基于多个所述第一差分信号获取平均差分信号，分别将各个所述第一差分信号与所述平均差分信号进行差分放大处理以获取多个第二差分信号；

分别将所述第二差分信号与预置三角波震荡信号进行比较以获取多个方波信号，基于所述方波信号轮流开启所述开关单元，并控制所述开关单元的占空比，以控制所述电源模块的输出电流。

在一些实施例中，所述多个并联的供电单元包括第一供电单元和第二供电单元，所述第一供电单元包括串联连接的第一电源模块、第一检测单元及第一开关单元，所述第二供电单元包括串联连接的第二电源模块、第二检测单元及第二开关单元；

所述控制单元比较所述第一电源模块和所述第二电源模块的输出电流，基于比较结果轮流开启所述第一开关单元和所述第二开关单元，并控制所述第一开关单元和所述第二开关单元的占空比，以控制所述第一电源模块和所述第二电源模块的输出电流。

在一些实施例中，所述多个并联的供电单元包括第一供电单元和至少一个第二供电单元，所述第一供电单元包括第一电源模块，用于检测所述第一电源模块的输出电压和输出电流的第一检测单元，以及用于控制所述第一电源模块启闭的第一开关单元；所述第二供电单元包括第二电源模块，用于检测所述第二电源模块的输出电压和输出电流的第二检测单元，以及用于控制第二电源模块启闭的第二开关单元；

所述控制单元基于如下方法控制所述电源模块的输出电流：

基于第一电源模块的输出电压和预置电压的比较结果，控制第一开关单元的占空比，以控制第一电源模块的输出电压，从而控制第一电源模块的输出电流；

基于第一电源模块的输出电流和第二电源模块的输出电流的比较结果，以及第二电源模块的输出电压，控制第二开关单元的占空比，以控制第二电源模块的输出电压，从而控制第二电源模块的输出电流。

在一些实施例中，所述控制单元还用于基于多个所述电源模块的总输出电流，开启或关闭至少一个所述电源模块，以使开启的所述电源模块的总额定功率与负载的实时功率相适配。

一种电子设备，包括如上所述的电源系统。

本发明实施例的电源系统，控制单元能够通过开关单元控制电源模块的输出电流，进而控制各个电源模块按照额定功率的比例关系，均衡且稳定的输出电能，能够避免因电子元器件的误差而导致的电源系统的输出功率不均衡且不稳定的问题。如此，使电源系统采用多个电源模块并联的电源架构成为现实。在该电源架构下，单个电源模块的输出功率较小，电子元器件的成本较低，且尺寸较小。

附图说明

图1为本发明实施例的电源系统的结构框图；

图2为本发明实施例的电源系统的第一种具体实施例的原理图；

图3为本发明实施例的电源系统的第二种具体实施例的原理图；

图4为本发明实施例的电源系统的第三种具体实施例的原理图；

图5为本发明实施例的电源系统的第一电源模块和第二电源模块的输出电流叠加示意图；

图6为本发明实施例的电源系统的第四种具体实施例的原理图；

图7为本发明实施例的电源系统中方波信号的变化过程示意图；

图8为本发明实施例的电源系统的第五种具体实施例的原理图；

图9为本发明实施例的电源系统的第五种具体实施例的控制单元的部分结构示意图；

图10为本发明实施例的电源系统的第六种具体实施例的原理图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明实施例的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

反激架构的电源虽然结构简单，成本较低，但输出功率较小，不适于为大功率负载供电。谐振架构的电源虽然能够实现较大的输出功率，但结构复杂，成本较高。无论是反激架构的电源，亦或是谐振架构的电源，均是单电源模块的电源，均无法同时满足大输出功率、结构简单及低成本的需求。

如果采用多个电源模块并联的电源架构，则多个电源模块需要配置为具有相同的输出电压，以便能够共同为负载供电，但在实际应用时，由于各个电源模块所采用的电子元器件不可避免的会存在误差，这种误差会导致电源模块的输出电压存在差异。并联的电源模块之间的输出电压即使存在极小差异也会导致各个电源模块之间输出的电流存在较大差异，即使是各个电源模块额定功率相同，也会导致电源模块的输出功率存在较大差异，进而导致整个电源系统的输出功率不均衡，也不稳定。

本发明实施例提供了一种电源系统，包括多个并联的供电单元和以及与供电单元连接的控制单元，通过控制单元控制各个供电单元均衡且稳定的输出电能，为负载供电。

图1为本发明实施例的电源系统的结构框图，参见图1所示，本发明实施例的电源系统包括控制单元和多个并联的供电单元，供电单元包括电源模块、检测单元及开关单元，电源模块用于输出电能以向负载供电；检测单元与电源模块连接，用于检测电源模块的电力参数，所述电力参数包括但不限于电源模块的输出电流和/或输出电压；开关单元与电源模块连接；控制单元分别与检测单元和开关单元连接，控制单元能够基于电力参数，通过开关单元控制电源模块的输出电流，使电源模块的输出功率与额定功率相适配，也即，使各个电源模块按照其额定功率的比例关系输出电能。

采用上述结构的电源系统，控制单元能够通过开关单元控制电源模块的输出电流，进而控制各个电源模块按照额定功率的比例关系，均衡且稳定的输出电能，能够避免因电子元器件的误差而导致的电源系统的输出功率不均衡且不稳定的问题。如此，使电源系统采用多个电源模块并联的电源架构成为现实。在该电源架构下，单个电源模块的输出功率较小，电子元器件的成本较低，且尺寸较小。特别是，单个单元模块可以采用结构简单且成本较低的反激架构，能够进一步简化结构，降低成本。在实现大输出功率的同时，使电源系统的整体结构较为简单，生产成本较低。

以下结合附图和具体实施例对本发明实施例的电源系统的具体结构及原理进行详细说明。

在一些实施例中，检测单元可包括用于检测电源模块的输出电压的电压检测单元，以及用于检测电源模块的输出电流的电流检测单元，控制单元可基于电源模块的输出电压和输出电流，控制与电源模块串联的开关单元的导通电阻的阻值的变化，这样能够改变单个供电单元所在支路的阻值，在电源模块的输出电压不便的情况下，能够调整该路供电单元的电源模块的输出电流。在具体实施时，电流检测单元可包括与电源模块串联连接的检测电阻，控制单元分别与检测电阻的两端连接，以获取检测电阻两端的电势，基于检测电阻两端的电势差和检测电阻的阻值即可获取到电源模块的输出电流。电压检测单元可包括串联连接的两个电阻所形成的支路，该支路的一端与电源模块的输出端连接，该支路的另一端接地，控制单元的输入端可连接在两个电阻之间，以获取电源模块的输出电压。开关单元可为例如三极管、场效应管等，以场效应管为例，场效应管的漏极和源极可分别与检测电阻和电源系统的输出端连接，控制单元的输出端可与场效应管的栅极连接，控制单元通过控制场效应管的栅极电压，能够控制场效应管的导通程度，进而控制场效应管的导通电阻的阻值。

在一些实施例中，多个并联的供电单元包括并联的第一供电单元和第二供电单元，第一供电单元包括第一电源模块、第一检测单元及第一开关单元，第一检测单元可包括用于检测第一电源模块的输出电压的第一电压检测单元，以及用于检测第一电源模块的输出电流的第一电流检测单元，第一开关单元与第一电源模块串联连接；第二供电单元包括第二电源模块、第二检测单元及第二开关单元，第二检测单元可包括用于检测第二电源模块的第二电压检测单元，以及用于检测第二电源模块的输出电流的第二电流检测单元，第二开关单元与第二电源模块串联连接；控制单元分别与第一检测单元、第一开关单元、第二检测单元及第二开关单元连接。

控制单元可基于如下方法控制开关单元的导通电阻的阻值的变化：

比较第一电源模块和第二电源模块的输出电压，当第一电源模块的输出电压高于第二电源模块的输出电压时，基于输出电压的比较结果降低第二开关单元的导通电阻的阻值；例如，可将第二开关单元的导通电阻的阻值降低至其下限值。

比较第一电源模块和第二电源模块的输出电流，基于输出电流的比较结果提高第一开关单元的导通电阻的阻值。

当第一电源模块的输出电压高于第二电源模块的输出电压时，第一电源模块的输出电流大于第二电源模块的输出电流，控制单元通过降低第二开关单元的导通电阻的阻值，能够降低第二电源模块所在支路的阻值，提高第一开关单元的导通电阻的阻值，能够提高第一电源模块所在支路的阻值。在第一开关单元和第二开关单元的输出电流不便的情况下，能够降低第一电源模块的输出电流，并提高第二电源模块的输出电流，从而使二者的输出电流与其额定功率的比例关系相适配。当第一电源模块和第二电源模块的额定功率相等时，在控制单元的控制下，第一电源模块和第二电源模块的输出电流能够趋于相同；当第一电源模块和第二电源模块的额定功率不相等时，在控制单元的控制下，第一电源模块和第二电源模块的输出电流的比值能够与二者的额定功率的比值趋于相同。

相反的，当第一电源模块的输出电压低于第二电源模块的输出电压时，可基于输出电流的比较结果降低第一开关单元的导通电阻的阻值；比较第一电源模块和第二电源模块的输出电流，基于输出电流的比较结果提高第二开关单元的导通电阻的阻值。

配合图2所示，假定第一电源模块的输出电压为V1，第二电源模块的输出电压为V2，电源系统的总输出电压为V0，第一电流检测单元为与第一电源模块串联的第一检测电阻，第二电流检测单元为与第二电源模块串联的第二检测电阻，该第一检测电阻和第二检测电阻的阻值均为Rsense，第一开关单元和第二开关单元分别为第一场效应管Q1和第二场效应管Q2，第一场效应管Q1的阻值为R1，第二场效应管Q2的阻值为R2。

第一电源模块的输出电流的计算公式为：

I1＝(V1-V0)/(Rsense+R1)

第二电源模块的输出电流的计算公式为：

I2＝(V2-V0)/(Rsense+R2)

电源系统的总输出电流的计算公式为：

I0＝I1+I2

由于第一检测电阻和第二检测电阻的阻值Rsense远小于第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的导通电阻R1和R2，可忽略不计，因此I1和I2与R1和R2成反比关系，通过控制第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的导通程度就能够控制R1和R2，进而控制I1和I2。

配合图3所示，在一些实施例中，控制单元可包括第一差分放大器U1、第二差分放大器U2、第一比较器U3、第一积分放大器U4、第二比较器U5和第二积分放大器U6、场效应管Q3和场效应管Q4，其中，第一差分放大器U1的两个输入端分别与第一检测电阻的两端连接，第一差分放大器U1的输出端分别与第一积分放大器U4的反相输入端和第二积分放大器U6的同相输入端连接，第二差分放大器U2的两个输入端分别与第二检测电阻的两端连接，第二差分放大器U2的输出端分别与第一积分放大器U4的同相输入端和第二积分放大器U6的反相输入端连接，第一积分放大器U4的输出端与第二场效应管Q2的栅极连接，第二积分放大器U6的输出端与第一场效应管Q1的栅极连接，形成两个反馈电路；第一比较器U3的同相输入端和反相输入端分别与第二电压检测单元和第一电压检测单元连接，第一比较器U3的输出端通过场效应管Q3与第一场效应管Q1的栅极连接，第二比较器U5的同相输入端和反相输入端分别与第一电压检测单元和第二电压检测单元连接，第二比较器U5的输出端通过场效应管Q4与第二场效应管Q2的栅极连接。

第一比较器U3和第二比较器U5比较第一电源模块和第二电源模块的输出电压，若第二电源模块的输出电压较高，则第一比较器U3输出低电平，第一场效应管Q1完全导通，第一场效应管Q1的导通电阻的阻值R1取下限值，第一电源模块的输出电流达到最大。

第一差分放大器U1和第二差分放大器分别对第一检测电阻和第二检测电阻两端的电势进行差分放大处理，并分别输出电压信号Vu1和电压信号Vu2，以及分别将第一电源模块和第二电源模块的输出电流转化为电压信号Vu1和电压信号Vu2，第一积分放大器U4对电压信号Vu1和电压信号Vu2进行积分放大处理，当Vu2＞Vu1时，则第一积分放大器向第二场效应管Q2的栅极输出电压会抬高，第二场效应管Q2的导通程度下降，R2提高，则第二电源模块的输出电流会降低，当第一电源模块和第二电源模块的额定功率相等时，直至二者的输出电流相等位置。当第一电源模块和第二电源模块的额定功率不相等时，则控制第一电源模块和第二电源模块的输出电流的比值与二者的额定功率的比值趋于相同为止。当然，在具体实施过程中，控制单元对第一电源模块和第二电源模块的输出电流的控制是一个动态平衡的过程。

需要说明的是，第一差分放大器U1和第二差分放大器U2的放大倍数由其各自的反馈电阻决定，如第一差分放大器U1的放大倍数为Rf/R3倍。如果第一电源模块和第二电源模块的额定功率相等，则将第一差分放大器U1和第二差分放大器U2的放大倍数配置为相等。如果第一电源模块和第二电源模块的额定功率不相等，而是呈固定比例关系，例如2:1，那只需要调整第一差分放大器U1和第二差分放大器U2的放大倍数，如可将第一差分放大器U1的反馈电阻的阻值配置为Rf，将第二差分放大器U2的反馈电阻的阻值配置为2Rf，则第二差分放大器U2的放大倍数即为2Rf/R3，控制单元控制I1:I2趋于2:1。

在一些实施例中，控制单元还可基于如下方法控制开关单元的导通电阻的阻值的变化：

比较多个电源模块的输出电压，以从多个电源模块中选取输出电压低于其他电源模块的输出电压的第一电源模块，以及输出电压高于第一电源模块的输出电压的多个第二电源模块；也即，从多个电源模块中选取出输出电压最低的第一电源模块，输出电压高于第一电源模块的输出电压的即为第二电源模块；

基于输出电压的比较结果，降低与第一电源模块串联的第一开关单元的导通电阻的阻值；例如，可将第一开关单元的导通电阻的阻值降低至其下限值。

计算多个电源模块的输出电流的平均电流，基于第二电源模块的输出电流和平均电流的比较结果，提高与第二电源模块串联的第二开关单元的导通电阻的阻值。

以电源模块包括并联的三个供电单元为例，控制单元可包括第一差分放大器U1、第二差分放大器U2、第三差分放大器U3、加法器、分压电路、多路比较器U4、第一积分放大器U5、第二积分放大器U6、第三积分放大器U7、场效应管Q4、场效应管Q5及场效应管Q6，控制单元的具体连接关系如图4所示。

第一差分放大器U1、第二差分放大器U2和第三差分放大器U3分别对三个检测电阻两端的电势进行差分放大处理，并输出检测电压信号Vu1、Vu2和Vu3，也即，将三个电源模块的输出电流转化为电压信号Vu1、Vu2和Vu3。加法器将电压信号Vu1、Vu2和Vu3进行加法运算输出叠加电压信号Vt，Vt代表的是所有电源模块的总输出电流，通过分压电路将Vt分成1/3(如果并联的供电单元为n，则将Vt分成1/n)以获取平均电压信号Vt/n，Vt/n表征的是所有电源模块的平均输出电流。多路比较器比较所有电源模块的输出电压V1、V2和V3，然后向与输出电压最低的电源模块串联的场效应管的栅极输出低电平，该场效应管完全导通，其导通电阻降低至下限值。第一积分放大器U5、第二积分放大器U6和第三积分放大器U7分别将电压信号Vu1、Vu2和Vu3与平均电压信号Vt/n进行积分放大处理，表征的是将各个电源模块的输出电流与平均电流进行比较，第一积分放大器U5、第二积分放大器U6和第三积分放大器U7基于比较结果控制相应场效应管的栅极的抬高程度，从而调整相应电源模块的输出电流。

在一些实施例中，检测单元可包括用于检测电源模块的输出电流的电流检测单元，控制单元基于电源模块的输出电流轮流开启与电源模块串联的开关单元，并控制开关单元的占空比，以控制各个电源模块的平均的输出电流。在具体实施时，电流检测单元可包括与电源模块串联连接的检测电阻，控制单元分别与检测电阻的两端连接，以获取检测电阻两端的电势，基于检测电阻两端的电势差和检测电阻的阻值即可获取到电源模块的输出电流。开关单元可为例如三极管、场效应管等，以场效应管为例，场效应管的漏极和源极可分别与检测电阻和电源系统的输出端连接，控制单元的输出端可与场效应管的栅极连接，控制单元通过控制场效应管的通断，来控制场效应管的占空比，进而控制各个电源模块的平均的输出电流。

在一个具体实施例中，多个并联的供电单元包括第一供电单元和第二供电单元，第一供电单元包括串联连接的第一电源模块、第一检测单元及第一开关单元，第二供电单元包括串联连接的第二电源模块、第二检测单元及第二开关单元。

控制单元比较第一电源模块和第二电源模块的输出电流，基于比较结果轮流开启第一开关单元和第二开关单元，并控制第一开关单元和第二开关单元的占空比，以控制第一电源模块和第二电源模块的输出电流。

由于轮流开启第一开关单元和第二开关单元，所以第一电源模块和第二电源模块轮流为负载供电，使二者的输出电流互补，与互补的方波信号相似，从而保证了电源系统的总输出电流是连续且稳定的，如图5所示。

假定电源系统的总输出电流为Isys，第一开关单元的占空比为D，第二电源模块的占空比即为1-D，则第一电源模块的输出电流的计算公式为：

I1＝Isys*D

第二电源模块的输出电流的计算公式为：

I2＝Isys*(1-D)

电源系统的总输出电流的计算公式为：

Isys＝I1+I2

由此可知，通过控制第一开关单元和第二开关单元的占空比，能够控制第一电源模块和第二电源模块的输出电流，进而能够使第一电源模块和第二电源模块的输出功率与额定功率相适配。需要说明的是，由于第一电源模块和第二电源模块不是连续开启的，所以此处所说的第一电源模块的输出电流和第二电源模块的输出电流实际上是二者的平均电流，二者任意一个在开启状态下瞬间输出电流与电源系统的总输出电流相等或接近。

在具体实施时，第一检测单元和第二检测单元可分别为第一检测电阻和第二检测电阻，第一开关单元和第二开关单元可分别采用第一场效应管Q1和第二场效应管Q2。控制单元可包括第一差分放大器U1、第二差分放大器U2、第三差分放大器U3、比较器U4和反相器DIN，该控制单元的具体连接关系如图6所示，第一差分放大器U1对第一检测电阻两端的电势进行差分放大处理以获取电压信号Vu1，第二差分放大器U2对第二检测电阻两端的两端的电势进行差分放大处理以获取电压信号Vu2，电压信号Vu1和电压信号Vu2分别表征第一电源模块和第二电源模块的输出电流，第三差分放大器U3分别对电压信号Vu1和电压信号Vu2进行差分放大处理以获取电压信号Verror，比较器U4将Verror与预置三角波震荡信号Vosc进行比较获取方波信号，基于该方波信号控制第一场效应管Q1，反相器DIN对该方波信号进行反向处理后生成反向方波信号，基于该反向方波信号控制第二场效应管。

如图7所示，比较器U4比较电压信号Verror与预置三角波震荡信号Vosc生成方波信号的原理为：电压信号Verror高于预置三角波震荡信号Vosc则比较器U4输出为高，电压信号Verror低于预置三角波震荡信号Vosc则比较器U4输出为低。假设第一电源模块和第二电源模块的额定功率相等，初始状态下比较器U4输出的方波信号的高电平和低电平各占50％，如图7中a部分所示。当第一电源模块的输出电流I1＞I2，则电压信号Vu1＞电压信号Vu2，经过第三差分放大器U3进行差分放大后电压信号Verror会降低，电压信号Verror高于预置三角波震荡信号Vosc的比例下降，比较器U4输出的方波信号中高电平的比例下降，如图7中b部分所示，基于该方波信号控制第一场效应管Q1时，第一场效应管Q1的占空比下降，第一电源模块的输出电流下降，而反相方波信号的高电平的比例提高，基于该反相方波信号控制第二场效应管Q2时，第二场效应管Q2的占空比提高，第二电源模块的输出电流提高。在该控制单元的动态调整过程中，第一电源模块和第二电源模块的输出电流I1：I2会趋于等于1:1，从而使第一电源模块和第二电源模块按照额定功率的比例关系均衡的输出电能为负载供电。

如果第一电源模块和第二电源模块的额定功率不相等，而是呈固定比例关系，例如2:1，那只需要调整第一差分放大器U1和第二差分放大器U2的放大倍数，如可将第一差分放大器U1的反馈电阻的阻值配置为Rf，将第二差分放大器U2的反馈电阻的阻值配置为2Rf，则第二差分放大器U2的放大倍数即为2Rf/R3，控制单元控制I1:I2趋于2:1。

在一些实施例中，控制单元基于多个电源模块的输出电流计算平均电流，比较输出电流和平均电流，基于比较结果轮流开启各个开关单元，并控制各个开关单元的占空比，以控制多个电源模块的输出电流。例如，当电源系统包括三个甚至于更多个供电单元，而每个供电单元分别包括电源模块、检测单元及开关单元时，可通过将各个电源模块的输出电流与平均电流进行比较，基于比较结果轮流开启各个开关单元，并控制各个开关单元的占空比，能够使各个电源模块的输出电流无限接近平均电流，或与平均电流呈特定比例关系。

在具体实施时，检测单元包括与电源模块串联且用于检测电源模块的输出电流的检测电阻，控制单元基于如下方法轮流开启各个开关单元，并控制各个开关单元的占空比：

获取检测电阻两端的电势，分别对各个检测电阻两端的电势进行差分放大处理以获取第一差分信号；

基于多个第一差分信号获取平均差分信号，分别将各个第一差分信号与平均差分信号进行差分放大处理以获取多个第二差分信号；

分别将第二差分信号与预置三角波震荡信号进行比较以获取多个方波信号，基于方波信号轮流开启开关单元，并控制开关单元的占空比。这样，控制单元能够控制包括三个甚至于更多个供电单元的电源系统，均衡且稳定的输出电能。

在一些实施例中，所述多个并联的供电单元包括第一供电单元和至少一个第二供电单元，所述第一供电单元包括第一电源模块，用于检测所述第一电源模块的输出电压和输出电流的第一检测单元，以及用于控制所述第一电源模块启闭的第一开关单元；所述第二供电单元包括第二电源模块，用于检测所述第二电源模块的输出电压和输出电流的第二检测单元，以及用于控制第二电源模块启闭的第二开关单元。在具体实施时，第一检测单元可包括用于检测第一电源模块的输出电压的第一电压检测单元和用于检测第一电源模块的输出电流的第一电流检测单元。第二检测单元包括用于检测第二电源模块的输出电压的第二电压检测单元和用于检测第二电源模块的输出电流的第二电流检测单元。

控制单元基于如下方法控制电源模块的输出电流：

基于第一电源模块的输出电压和预置电压的比较结果，控制第一开关单元的占空比，以控制第一电源模块的输出电压，从而控制第一电源模块的输出电流；

基于第一电源模块的输出电流和第二电源模块的输出电流的比较结果，以及第二电源模块的输出电压，控制第二开关单元的占空比，以控制第二电源模块的输出电压，从而控制第二电源模块的输出电流。

通过将第一电源模块的输出电压与预置标准电压比较，并基于该比较结果控制第一开关单元的占空比，能够使第一电源模块的输出电压趋于该预置电压，从而控制第一电源模块的输出电流。

基于第二电源模块的输出电压和两个电源模块的输出电流的比较结果，共同控制第二开关单元的占空比，能够使第二电源模块的输出电压趋近于预置电压的同时，还受两个电源模块的输出电流的比较结果影响，使第二电源模块的输出电流与第一电源模块的输出电流的比例关系与额定功率的比例关系趋于一致。

参见图8所示，第一电流检测单元可包括与第一电源模块串联的第一检测电阻R1，第二电流检测单元可包括与第二电源模块串联的第二检测电阻R2，第一电压检测单元可包括电阻R3和电阻R4，电阻R3的一端可与第一电源模块的输出端连接，电阻R3的另一端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端接地。第二电压检测单元可包括电阻R5和电阻R6，电阻R5的一端可与第二电源模块的输出端连接，电阻R5的另一端与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端接地。第一开关单元和第二开关单元可为用于控制第一电源模块和第二电源模块启闭的晶体管或场效应管，以场效应管为例，第一开关单元可为第一场效应管，第二开关单元可为第二场效应管(图中未示出)。

控制单元可包括第一控制器、第二控制器、第一差分放大器U1、第二差分放大器U2、第三差分放大器U3及电阻R7，具体连接关系参见图8所示，第一控制器获取第一电源模块的输出电压，并将该第一电源模块的输出电压与预置电压比较，基于比较结果控制第一场效应管的占空比，进而控制第一电源模块的输出电压V1趋近于预置电压，进而控制第一电源模块的输出电流I1。第一差分放大器U1对第一检测电阻R1两端的电势进行差分放大处理，以获取电压信号Vu1，该电压信号Vu1表征第一电源模块的输出电流。第二差分放大器U2对第二检测电阻R2两端的电势进行差分放大处理，以获取电压信号Vu2，该电压信号Vu2表征第二电源模块的输出电流。第三差分放大器U3对电压信号Vu1和电压信号Vu2进行差分放大处理以获取电压信号Verror，该电压信号Verror表征第一电源模块和第二电源模块的输出电流的差值。第二控制器获取第二电源模块的输出电压V2和电压信号Verror叠加值，并将该叠加值与预置标准电压进行比较，使该叠加值与标准电压趋于一致。假设初始状态下V2>V1，则I2大于I1，第二电源模块的输出电流I2越大，第二差分放大器U3输出的电压信号Verror越大，叠加值越大，则第二控制器控制第二场效应管的占空比越低，第二电源模块的输出电压V2越低，进而降低第二电源模块的输出电流I2，使I1和I2的比例关系与第一电源模块和第二电源模块的额定功率的比例关系相适配。也即，基于第二电源模块和第一电源模块的输出电流的差值校正了第二电源模块的输出电压，进而使I1和I2的比例关系与第一电源模块和第二电源模块的额定功率的比例关系相适配。

在一些实施例中，控制单元还用于基于多个电源模块的总输出电流，开启或关闭至少一个电源模块，以使开启的电源模块的总额定功率与负载的实时功率相适配。这样，能够基于负载的实时功率控制开启的电源模块的数量，在满足负载的实时功率需求的前提下，能够避免在负载的实时功率较低时，开启过多的电源模块而虚耗电源模块的使用寿命。配合图9所示，在具体实施时，该控制单元还可包括与第一电压检测单元和第二电压检测单元连接的加法器，以及与该加法器和第二控制器连接的比较器U4，加法器对第一电源模块的输出电压V1和第二电源模块的输出电压V2进行加和计算，以获取电源模块的总输出电压V0，比较器将VO与基准电压Vth进行比较，并向第二控制器输出使能信号或非使能信号，使第二控制器通过第二开关单元开启或关闭第二电源模块，从而调整电源系统的总输出功率。需要说明的是，该比较器U4可为多路比较器，基准电压Vth不仅限于一个固定值，也可为由多个值组成的梯度值。

需要说明的是，无论是控制单元基于上述哪种控制方法控制电源模块的输出电流，控制单元均可以通过多种电路结构来实现上述控制方法，上述控制单元的电路结构仅为示例性的。如图10所示，控制单元也可采用集成电路或控制芯片等来实现上述控制方法，并联的电源模块的数量也不仅限于两个或三个，具体实施时，可为四个、五个，甚至于更多个。

本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括如上任一实施例所述电源系统，该电子设备还包括与该电源系统连接的负载，以通过该电源系统为负载供电。该电子设备可具有多种类型，如电脑、电视、投影仪等。由于上述电源系统具有结构简单、成本较低且输出功率较大，所以应用该电源系统的电子设备同样具有结构简单、成本较低的优点，并且该电子设备可以配置功率较大的负载，以满足用户功能上的需求。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种电源系统，其特征在于，包括：

多个并联的供电单元，所述供电单元包括：用于向负载供电的电源模块，用于检测所述电源模块的电力参数的检测单元，以及与所述电源模块连接的开关单元；

分别与所述检测单元和所述开关单元连接的控制单元，所述控制单元基于所述电力参数，通过所述开关单元控制所述电源模块的输出电流，使所述电源模块的输出功率与额定功率相适配。

2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述控制单元基于所述电源模块的输出电压和输出电流，控制与所述电源模块串联的所述开关单元的导通电阻的阻值的变化，以控制所述电源模块的输出电流。

3.根据权利要求2所述的电源系统，其特征在于，所述控制单元基于如下方法控制所述开关单元的导通电阻的阻值的变化：

比较多个所述电源模块的输出电压，以从多个所述电源模块中选取输出电压低于其他所述电源模块的输出电压的第一电源模块，以及输出电压高于所述第一电源模块的输出电压的多个第二电源模块；

基于所述输出电压的比较结果，降低与所述第一电源模块串联的第一开关单元的导通电阻的阻值，以提高所述第一电源模块的输出电流；

计算多个所述电源模块的输出电流的平均电流，基于所述第二电源模块的输出电流和所述平均电流的比较结果，提高与所述第二电源模块串联的第二开关单元的导通电阻的阻值，以降低所述第二电源模块的输出电流。

4.根据权利要求2所述的电源系统，其特征在于，所述多个并联的供电单元包括并联的第一供电单元和第二供电单元，所述第一供电单元包括第一电源模块、第一检测单元及第一开关单元，所述第二供电单元包括第二电源模块、第二检测单元及第二开关单元；所述控制单元基于如下方法控制所述开关单元的导通电阻的阻值的变化：

比较所述第一电源模块和所述第二电源模块的输出电压，当所述第一电源模块的输出电压高于所述第二电源模块的输出电压时，基于所述输出电压的比较结果降低所述第二开关单元的导通电阻的阻值，以提高所述第二电源模块的输出电流；

比较所述第一电源模块和所述第二电源模块的输出电流，基于所述输出电流的比较结果提高所述第一开关单元的导通电阻的阻值，以降低所述第一电源模块的输出电流。

5.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述控制单元基于所述电源模块的输出电流轮流开启与所述电源模块串联的所述开关单元，并控制所述开关单元的占空比，以控制所述电源模块的输出电流。

6.根据权利要求5所述的电源系统，其特征在于，所述控制单元基于多个所述电源模块的输出电流计算平均电流，比较所述输出电流和所述平均电流，基于比较结果轮流开启各个所述开关单元，并控制各个所述开关单元的占空比，以控制所述电源模块的输出电流。

7.根据权利要求6所述的电源系统，其特征在于，所述检测单元包括与所述电源模块串联且用于检测所述电源模块的输出电流的检测电阻，所述控制单元基于如下方法轮流开启各个所述开关单元，并控制各个所述开关单元的占空比：

获取所述检测电阻两端的电势，分别对各个所述检测电阻两端的电势进行差分放大处理以获取第一差分信号；

基于多个所述第一差分信号获取平均差分信号，分别将各个所述第一差分信号与所述平均差分信号进行差分放大处理以获取多个第二差分信号；

分别将所述第二差分信号与预置三角波震荡信号进行比较以获取多个方波信号，基于所述方波信号轮流开启所述开关单元，并控制所述开关单元的占空比，以控制所述电源模块的输出电流。

8.根据权利要求5所述的电源系统，其特征在于，所述多个并联的供电单元包括第一供电单元和第二供电单元，所述第一供电单元包括串联连接的第一电源模块、第一检测单元及第一开关单元，所述第二供电单元包括串联连接的第二电源模块、第二检测单元及第二开关单元；

所述控制单元比较所述第一电源模块和所述第二电源模块的输出电流，基于比较结果轮流开启所述第一开关单元和所述第二开关单元，并控制所述第一开关单元和所述第二开关单元的占空比，以控制所述第一电源模块和所述第二电源模块的输出电流。

9.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述多个并联的供电单元包括第一供电单元和至少一个第二供电单元，所述第一供电单元包括第一电源模块，用于检测所述第一电源模块的输出电压和输出电流的第一检测单元，以及用于控制所述第一电源模块启闭的第一开关单元；所述第二供电单元包括第二电源模块，用于检测所述第二电源模块的输出电压和输出电流的第二检测单元，以及用于控制第二电源模块启闭的第二开关单元；

所述控制单元基于如下方法控制所述电源模块的输出电流：

基于第一电源模块的输出电压和预置电压的比较结果，控制第一开关单元的占空比，以控制第一电源模块的输出电压，从而控制第一电源模块的输出电流；

基于第一电源模块的输出电流和第二电源模块的输出电流的比较结果，以及第二电源模块的输出电压，控制第二开关单元的占空比，以控制第二电源模块的输出电压，从而控制第二电源模块的输出电流。

10.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述控制单元还用于基于多个所述电源模块的总输出电流，开启或关闭至少一个所述电源模块，以使开启的所述电源模块的总额定功率与负载的实时功率相适配。

11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的电源系统。

Images