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Abstract

构成电源系统的电源单元在输出线路上各配置输出电压调整装置，为在此系统内使各电源单元退耦引入退耦二极管。借助电压调节器和求平均值元件在对构成电源系统的所有电源单元共同的并联控制总线线路上，产生用于控制产生输出电压的功率级指令电参量，在退耦二极管输出端，参照电路参考电压，配置一个以其一分压端与电压调节器连接的分压器，其另一分压端与对退耦二极管反并联连接的旁路二极管连接，其输出端经旁路电阻与此电路装置的参考电位相连。

Description

一种电源单元的电路装置
技术领域
本发明涉及一种电源单元的电路装置。
背景技术
具有高数据处理性能的计算机设备或个人计算机越来越需要高性能的电源系统，付诸应用的电源系统由电源单元构成，并且可以并联连接，一方面只具有一种类型的电源单元，但是另一方面仍然能够根据相应的要求满足供电的需求。然而仅仅满足供电的需求已经远远不够了。还应该保证这些电源单元所提供的总的电流能够对各个电流部分给出均匀的分布。这样就可以实现均匀的负载，从而保证电源单元具有尽可能长的寿命。然而此外还要求在此电源系统中具有一定的余量，以便当某一个电源单元出现故障时，此电源系统仍然可以驱动计算机设备或个人计算机不使系统电压中断或受干扰。
在专利EP 0 432 754 B1中公开了一种电源单元的电路装置，此电源单元符合上述的那些判据。此电源单元可并联连接构成一个具有一定裕量的电源系统，此系统的输出电流部分均匀的分布到相应电源单元上去。在此电源单元中一个称为调整线路的部件构成了电力部分，此电力部分在输出线路上提供了一个输出电压，此输出电压与构成电源系统的其它电源单元所提供的输出电压一起在一个总的输出电压线路上提供总的输出电压。为了正确的调整输出电压，此调整线路与一个由电压调节器形成的第一部分元件连接，采用此电压调节器可以采集在此输出电压与一个参考电压形式的额定输出电压之间的电压偏差。具有电阻形式的一个求平均值元件作为第2个元件，由电压调节器采集的电压偏差在一个对所有的形成电源系统的电源单元共同的并联控制总线线路上产生一个形成平均额定电流标度的指令电参量。最后，以一个电流调节器形式的第3部分元件，用于将在输出线路上流过的额定电流调整到通过第2部分元件以指令电参量形式形成的额定电流值。为此，电流调节器以相应的方式、例如通过对在电力部分中包括的开关晶体管进行脉冲占空比控制直接控制调整线路。
这种电源单元的缺点在于，由于在某一个构成电源系统的电源单元内的电流调节器，或电力部分出现故障，而在总的输出线路上引起一个小的过压，这样，未出现故障的那些电源单元的电压调节器将总的并联控制总线线路调整至OV。这样就存在着那些未出现故障的电源单元，因为配置着欠压分断装置导致分断的危险。如果由于如上所述的失效，而在总的输出电压线路上产生一个较大的过压，则存在着在一段时间之后使出现故障的电源单元分断的危险，因为在所有的电源单元中均具有故障识别电路，而此时已启用。在总输出电压线路上的总输出电压，通常是通过一个总输出电压电容器加以缓冲，并且因此而不会陡然降至OV。如果在总输出电压线路上的总输出电压由于故障分断，而降至某额定电压以下，而此额定电压是电源系统的基础，则在总并联控制总线线路上的电压，复又从OV提升至某相应电压值。未出现故障的那些电源单元又开始工作并且现在应将其输出电压从OV提升至额定电压值，其持续时间比较长，以致使在总输出电压线路上的总输出电压在短时间内降到额定值以下过小的电压值。
发明内容
本发明的任务在于，给出一种上述类型的电源单元，用这种电源单元可以构成具有以下技术特性的电源系统，即在出现上述类型的问题时将快得多的重新调整到其额定输出电压值。
此项任务是通过本发明的一种电源单元的电路装置解决的，一种供电单元的电路装置，该供电单元可以用同类型的供电单元并联连接成为一个供电系统，其中，在该供电系统中，每个供电单元具有一个电力部分，该电力部分提供一个输出电压并且每个供电单元具有一个输出电流，其中，该电路装置具有至少一条用于由该电力部分产生的输出电压的输出线路，其中，该输出线路具有一个用于使各个并联的供电单元相互退耦的退耦二极管，其中，为了调节输出电压，设有：
用于采集一个相对于一个额定输出电压的电压偏差的第一装置，
用于产生一个在一个为参加一个供电系统的供电单元所共用的并联控制总线线路上的电参量的第二装置，其中，该电参量受所采集的电压偏差影响并且是平均额定电流的一个标度，和
用于把实际电流调整到在输出线路上流动的平均额定电流的第三装置，其中，调整是通过电力部分的控制进行的，
其特征在于，在退耦二极管的输出端上，与该电路装置的参考电位相关地配置有一个以其分压端与第一装置相连的分压器，其中，该分压器具有另一个分压端，一个用于与退耦二极管反并联连接的旁路二极管与所述分压端连接，所述旁路二极管的输出端经一个旁路电阻与电路装置的参考电压相连。
按照本发明借助于一个相应的分压器在电源单元的输出端，采用附加电路实现了在上述类型的过压情况下一个相应电源系统的未出现故障的电源单元，可以用相应的输出电压驱动，此输出电压处于空载状态并且只略低于此电源系统的固有的额定电压。
本发明的优选采用的实施例在后文中加以阐述。
根据本发明的一个方面，具有一个负输入端和一个正输入端的电压调节器属于第一装置，其负输入端与分压器相连，并且其正输入端上加有作为额定输出电压标度的一个参考电压，一个电阻属于第二装置，该电阻设在电压调节器的输出端和并联控制总线线路之间，并且一个具有一个负输入端和一个正输入端的电流调节器属于第3装置，此电流调节器的负输入端为了监视实际电流与电力部分的输出线路连接，并且其正输入端与并联控制总线线路连接。
根据本发明的另一个方面，分压器例如SPTA对地连接，并且具有3个分电阻例如R1A，R2A，R3A，它们与分压器例如SPTA和旁路二极管例如D2A以如下方式连接，即在第1和第2分电阻之间例如R1A和R2A连接旁路二极管例如D2A，并且在第2和第3分电阻例如R2A和R3A之间连接电压调节器例如SPRA的负输入端。
根据本发明的又一个方面，分电阻例如R1A、R2A、R3A在数量级上具有10∶45∶45比例的阻值。
附图说明
图1示出了具有两个并联连接的相同电源单元SA和SB的一个电源系统。
具体实施方式
下面借助于一个唯一的附图对本发明的一个实施例予以说明。
在此附图中可以看到具有两个并联连接的相同电源单元SA和SB的一个电源系统。为了说明本发明这里所采用的并联连接的电源单元的数目是不重要的，因为本发明只涉及电源单元本身，并且两个只是可能的较多数目的一个代表而已。此外，以下的说明只限于在图中在第一部位所示的电源单元SA的说明，因为其它的电源单元如上所述都是相同的。就是说只要是参考符号以A为结尾的，对于其它的电源单元也可用其它接下去的字母表征。对于在图中例如在第2部位所给出的电源单元例如结尾字母为B。
在图中在第一部位给出的电源单元SA具有一个电力部分LSTA，由输入交流电压ACin供电。此电力部分LSTA在一个输出端与一个输出线路连接，在此线路上由电力部分LSTA产生一个输出电压Ua(LSTB：Ub)。这些输出线路在电源系统的输出端通过一个总的输出电压线路相互连接。在总的输出电压线路上调整到总的输出电压Ug。根据在此总输出电压线路上的电流负载情况，在电源单元SA的输出线路上流过一部分电流，此电流以实际电流IistA表示。所有在一个电源系统中存在的电源单元的实际电流，为在总的输出电压线路上总的负载电流提供一个电流部分。只要是能够产生此负载电流，则由此电源系统驱动的设备就可以正常工作。
在电源单元SA的输出线路中配置了一个退耦二极管D1A，其作用是在此电源系统在持续运行中将电源单元SA为其切换上去或者分断开来。
此电力部分LSTA有一个控制输入端SEA，为了进行控制可以通过此输入端输入一个指令电参量。此电力部分LSTA可以与指令电参量相关地在输出线路上调整实际电流IistA。
此实际电流IistA的调整是这样进行的，即通过一个分压器SPTA取出在总输出电压线路上的总输出电压Ug，并且通过一个电压调节器SPRA与通过参考电压UrefA提供的额定电压进行比较。其中，总输出电压Ug输入至电压调节器SPRA的负输入端，并且参考电压UrefA输入至其正输入端。作为比较的结果产生一个电压，此电压通过一个电阻R5A传输至总并联控制总线线路PSBL上。所以在此涉及的是一个总的并联控制总线线路，因为此线路与其它构成电源系统的电源单元的所有相应的点连接，并且是并联。电阻R5A对于电源单元SA构成一个求平均值元件，因为通过此电阻与其它构成电源系统的电源单元的相应电阻的连接，在总并联控制总线线路PSBL上调整作为指令电参量的电压，此电压是平均额定电流的标度。借助于此平均额定电流，使所有电源单元在所属输出线路上调整其电流部分，这样，最后所有电源单元以工艺技术所允许的容差提供相同的电流部分。
一个电流调节器STRA，通过其正输入端获取此平均额定电流，并且将其与功率级LSTA的实际电流IistA进行比较。为此，电流调节器STRA经一个电流测量点SPA与功率级LSTA的输出线路相连。然后电流调节器STRA与此比较相关地产生指令电参量，此参量控制电力部分LSTA以致在输出线路上流过的实际电流IistA与在总并联控制总线线路PSBL上的平均额定电流相仿。
如果由于电源单元SA的功率级LSTA或电流调节器STRA出现故障而产生一个过高的总输出电压Ug，则出现上述的各种效应。为了避免这些情况，在退耦二极管D1A后面对地连接在输出线路上的分压器SPTA，例如用分电阻R1A，R2A和R3A进行3分压，其中，在第2和第3分电阻R2A和R3A之间连接电压调节器SPRA的负输入端，并且在第1和第2分电阻R1A和R2A之间连接一个旁路二极管D2A。其中，此旁路二极管D2A是以这样方式连接的，即此二极管与退耦二极管D1A相比是与退耦二极管D1A呈反并联连接，就是说与电源单元SA的输出电压Ua呈反方向连接。以此方式旁路二极管D2A以其阴极一侧在退耦二极管D1A前与电源单元SA的输出线路连接。与此同时旁路二极管D2A的阴极一侧经一个旁路电阻R4A与电源单元SA的地电位连接。
下面对旁路二极管D2A及其所属电路的工作方式进一步加以阐述。
如果电源单元SA和SB的总输出电压，因为SA供电出现故障而提升，则首先是电源单元SB的内部输出电压Ub下降，直至D2B开始导通。如果分电阻R1、R2和R3的分配比、从而特别是R1B，R2B和R3B的分配比，例如设计为R3B＝45％，R2B＝45％以及R1B＝10％，则电源单元SB的旁路二极管D2B从输出电压Ub小于(0.9×Ugnenn-UD2B)时开始导通。Ugnenn是总输出电压Ug的额定电压，并且UD2B是在导通状态下在旁路二极管D2B上的压降。
如果旁路二极管D2B导通，则电压调节器SPRB的输入电压是由功率级LSTB的输出电压Ub决定的。因此内部电压Ub不再继续下降，电源单元SB保持在调整范围，并且将显著迅速地复又提升至额定输出电压值，如果出现故障的电源单元SA已分断，而且只要是欠压临界值在输出电压Ub＝(0.9×Ugnenn-UD2B)以下，则也不再存在由于内装的欠压监视部件而使电源单元SB分断的危险。
只要是不出现过压情况，旁路二极管D2A以及D2B则截止，并且分压器R1、R2、R3复盖总输出电压Ug。
分电阻R1A或R1B一方面应这样设计，即在电源单元中出现短路时(例如电源单元SA的输出电压电容器CA短路)只有一个小电流经旁路电阻D2A或D2B回流到电源单元中，另一方面它应该只是构成分压器SPTA或SPTB的分压器链总电阻的一小部分，(例如5％或10％)。
旁路电阻R4(R4A或R4B)应保证通过分电阻R1(R1A或R1B)和旁路二极管D2(D2A或D2B)的电流以及通过退耦二极管D1(D1A或D1B)的漏电流流入地，以便使输出电压Ua或Ub在外部的过压情况下的不能提升超过所谓的空载电压。此电阻通常在电源单元中已经作为基本负载电阻而存在。

Claims (4)

1.一种供电单元的电路装置，该供电单元可以用同类型的供电单元并联连接成为一个供电系统，其中，在该供电系统中，每个供电单元具有一个电力部分，该电力部分提供一个输出电压并且每个供电单元具有一个输出电流，其中，该电路装置具有至少一条用于由该电力部分产生的输出电压的输出线路，其中，该输出线路具有一个用于使各个并联的供电单元相互退耦的退耦二极管，其中，为了调节输出电压，设有：
用于采集一个相对于一个额定输出电压的电压偏差的第一装置，
用于产生一个在一个为参加一个供电系统的供电单元所共用的并联控制总线线路上的电参量的第二装置，其中，该电参量受所采集的电压偏差影响并且是平均额定电流的一个标度，和
用于把实际电流调整到在输出线路上流动的平均额定电流的第三装置，其中，调整是通过电力部分的控制进行的，
其特征在于，
在退耦二极管的输出端上，与该电路装置的参考电位相关地配置有一个以其分压端与第一装置相连的分压器，其中，该分压器具有另一个分压端，一个用于与退耦二极管反并联连接的旁路二极管与所述分压端连接，所述旁路二极管的输出端经一个旁路电阻与电路装置的参考电压相连。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，具有一个负输入端和一个正输入端的电压调节器属于第一装置，其负输入端与分压器相连，并且其正输入端上加有作为额定输出电压标度的一个参考电压，一个电阻属于第二装置，该电阻设在电压调节器的输出端和并联控制总线线路之间，并且一个具有一个负输入端和一个正输入端的电流调节器属于第三装置，此电流调节器的负输入端为了监视实际电流与电力部分的输出线路连接，并且其正输入端与并联控制总线线路连接。
3.根据权利要求2所述的电路装置，其特征在于，分压器(SPTA)对地连接，并且具有3个分电阻(R1A，R2A，R3A)，它们与分压器(SPTA)和旁路二极管(D2A)以如下方式连接，即在第1和第2分电阻之间(R1A，R2A)连接旁路二极管(D2A)，并且在第2和第3分电阻之间(R2A，R3A)连接电压调节器(SPRA)的负输入端。
4.根据权利要求3所述电路装置，其特征在于，分电阻(R1A、R2A、R3A)在数量级上具有10∶45∶45比例的阻值。
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