CN201774300U - 多电源平衡系统 - Google Patents

Abstract

一种多电源平衡系统，该系统是在一电路基板上设有多个各自具有一供电路径的电源电路，每一电源电路各包含一电源反馈单元，该电源反馈单元具有一决定该电源电路输出电压电平的参考电平端。该电路基板还具有一电性连接这些供电路径而汇集电流输出至一负载的输出路径。因此该电路基板上具有多组并联的电源电路。而为了校正各电源电路输出的误差，该电路基板上还设有一比例分配电路，该比例分配电路具有一可变动的阻抗元件，该阻抗元件电性连接这些参考电平端，该阻抗元件可受控而成比例的改变自各参考电平端连接的等效阻抗，以成比例的改变各电源电路的输出电压电平。

Description

多电源平衡系统

技术领域

本实用新型涉及一种多电源平衡系统，尤其涉及一种利用一比例分配电路调整多个电源电路输出比例的系统。

背景技术

在计算机设备运作时，若供电来源发生电力不稳的状况，将造成系统不正常关闭或数据毁损的问题，且严重时将毁损机体，产生难以估计的损失。为避免此情况的产生，计算机设备可利用多个电源供应器形成一备援电源系统(Redundant Power Supply)。该备援电源系统包括两个以上的电源供应器与一背板，每一电源供应器提供一输出电力，而该背板则连接这些电源供应器而整合所有输出电力驱动连接于该备援电源系统的负载。当其中一电源供应器发生故障而输出异常时，可由其它电源供应器分摊负载所需的电力，并以正常的电源供应器替换故障的电源供应器。或者在其它电源供应器供应功率有余裕的情况下，直接以剩余的电源供应器暂时提高输出功率提供该负载工作。

现有备援电源系统架构如图1所示，在图1以两台电源供应器1连接一背板91为例，两个电源供应器1分别连接一电力来源90取得一输入电力。输入电力通过该电源供应器1的一整流单元11以及功因校正单元12后，由一脉宽控制单元15控制至少一个功率开关14调整通过一变压器13的电力，并经过变压器13的二次侧的另一整流单元16输出至该背板91。而为了让两个电源供应器1输出至背板91的电流能够平衡，在该整流单元16后端还包括一防止电流逆流的二极管17以及一电流平衡单元18。该电流平衡单元18连接于该背板91，该背板91设有使多个电流平衡单元18并接的线路。当电源供应器1输出电流大小不平衡时，将由该电流平衡单元18提供一反馈信号给一电源反馈单元19，以便反馈调整该脉波控制单元15的输出，进一步维持两个电源供应器1的输出电流平衡。

另一个现有技术如美国专利第7,739,525号，该前案揭示一种包含多个电源供应器的系统，每一电源供应器具有热抽拔的能力。在图1中可见多个电源供应器(12a～12d)连接一电流控制反馈装置(15)。多个电源供应器(12a～12d)并接该电流控制反馈装置(15)，并通过电源供应器(12a～12d)内的电流感应器(20)来调节输出。

同类的现有技术还可见于美国专利第7,425,779号，同样是利用一背板并接多台电源供应器形成具有容错功能的备援电力系统。

然而，容纳多组电源供应器以及一背板的系统体积与成本较大，一般小型的电子系统使用如此大型的备援式电源则过于浪费。但现有的技术中，若不使用背板整合多组电源供应器的话，即使电源供应器的规格完全相同，但是零件上的些微差异最终会导致输出电压略微不同。因电压、电流的不平衡，将导致输出电压较高的电源供应器需负担较重的功率需求，长久下来将明显影响电源供应器寿命。整合多组电源供应器将难以控制电源供应器的输出平衡，造成备援系统设计上成本与稳定度难以取舍的两难。

实用新型内容

由于电源供应器的零件误差产生输出电压差异，使得并联的电源供应器在不使用背板下会因输出不平衡而提早损毁。因此本实用新型的目的在于提供一种并联多个电源电路的系统，并且具有可供调整的比例分配电路，通过该比例分配电路而调整多个电源电路的输出比例，以降低各个电源电路在制造上所产生的输出误差，达到多个电源电路无需通过背板控制而达到输出平衡的效果。

本实用新型为一种多电源平衡系统，该系统是在一电路基板上设有多个各自具有一供电路径的电源电路，每一电源电路各包含一电源反馈单元，该电源反馈单元具有一决定该电源电路输出电压电平的参考电平端。该电路基板还具有一电性连接这些供电路径而汇集电流输出至一负载的输出路径。因此该电路基板上具有多组并联的电源电路。而为了校正各电源电路输出的误差，该电路基板上还设有一比例分配电路，该比例分配电路具有一可变动的阻抗元件，该阻抗元件电性连接这些参考电平端，该阻抗元件可受控而成比例的改变自各参考电平端连接的等效阻抗，以成比例的改变各电源电路的输出电压电平。

因此，该多电源平衡系统提供了多组电源电路并联而达到相互备援的效果。而该比例分配电路可预先调整这些电源电路的输出比例，以降低电源电路之间的输出误差。达到无需背板协调而输出平衡的效果。

附图说明

图1为现有技术的电路方块图。

图2为本实用新型的电路方块图。

图3为该比例分配电路的实施示意图。

具体实施方式

本实用新型为一种多电源平衡系统，以下将辅以图式说明本实用新型的技术内容。参照图2，该多电源平衡系统具有一电路基板，并且在该电路基板上设有多个各自具有一供电路径100的电源电路10。由于这些电源电路10设于同一电路基板上，因此有别于现有独立的电源供应器可插拔的连接于背板上。而较佳的形态如图2所示，在该电路基板上设有两组电源电路10。每一电源电路10包含了一整流单元11、一功因校正单元12、一变压器13、连接于该变压器13一次侧的至少一个功率开关14、一驱动该功率开关14导通时序的脉宽控制单元15。该整流单元11自一电力来源90获得一输入电力，通过整流单元11以及该功因校正单元12调变后，由该脉宽控制单元15控制该功率开关14调整通过该变压器13的电力。该供电路径100位于该变压器13二次侧，该变压器13二次侧感应的电力再经由另一整流单元16的整流以及一二极管17，最终由该供电路径100提供该电源电路10的输出电力。因此图1中所示的两个电源电路10通过上述已知的电力调变技术提供输出电力至该供电路径100，该电路基板还包括一电性连接这些供电路径100而汇集电流输出至一负载的输出路径3。而为了控制该电源电路10的输出电力，该电源电路10还包括一电源反馈单元19，且该电源反馈单元19输出一反馈信号至该脉宽控制单元15以调整驱动该功率开关14的导通时序。以该技术领域的现有技术可知，该电源反馈单元19的反馈信号可改变该电源电路10提供的输出电力大小，该电源反馈单元19具有一输出反馈端，该输出反馈端电性连接该供电路径100，并根据该输出反馈端所侦测到的电力而改变该反馈信号大小。

但即使两个电源电路10的规格相同，两个电源电路10之间的零件误差也会使两者输出产生差距。因此本实用新型还定义该电源反馈单元19具有一决定该电源电路10输出电压电平的参考电平端190，且该电路基板上具有一比例分配电路2。这些电源电路10的参考电平端190都连接于该比例分配电路2，该参考电平端190与该比例分配电路2之间还连接了一电阻器191以及一二极管192，使得该参考电平端190仅允许电流单向流通。该比例分配电路2具有一可变动的阻抗元件，该阻抗元件电性连接这些参考电平端190，该阻抗元件可受控而成比例的改变自各参考电平端190连接的等效阻抗，使该阻抗元件的变动比例也同步地改变了这些参考电平端190所连接的等效阻抗大小。因此，各参考电平端190连接相异的等效阻抗也使各电源反馈单元19驱动该电源电路10产生不同的输出电压电平。其用意在于，原先各电源电路10即使规格相同，在诸多零件误差下所产生的输出电力电压当然也会有些微差异。因此可通过该比例分配电路2调整各参考电平端190所连接的等效阻抗，而成比例的改变各电源电路10的输出电压电平。

通过上述的技术，图2中所示的两个电源电路10可整合在同一电路基板上，并且在出厂时即可通过该比例分配电路2将两个电源电路10输出的误差降到最低，以达到不需要通过背板协调即可让两个电源电路10输出平衡的效果。

该比例分配电路的实施方式请参照图3，该比例分配电路除了具有可变动的阻抗元件以外，还包含一电性连接该阻抗元件的输出反馈单元22。该可变动的阻抗元件可为一般的可变电阻21，配合两个电源电路的参考电平端190，该可变电阻21可选用具有一第一端211、一第二端212以及一可动端213的形式。其中该第一端211、第二端212分别连接相异的参考电平端190，而该可动端213的位置将该可变电阻区分为成反比变动的一第一内阻和一第二内阻。该第一内阻即为该第一端211至该可动端213之间的阻抗，该第二内阻即为该第二端212至该可动端213之间的阻抗，该第一内阻和第二内阻的一端(即该第一端211、第二端212)分别连接于相异的参考电平端190，而该第一内阻和第二内阻的另一端(可动端213)连接该输出反馈单元22。该输出反馈单元22包含多个分压电阻221以及一运算放大器222，这些分压电阻221连接于该输出路径3以提供一分压给该运算放大器222，该运算放大器222获取这些分压电阻221的分压而转换为一电压信号，该运算放大器222以该分压而决定该电压信号的大小。在图3的方式中，该运算放大器222输出的电压信号被设定为低于该参考电平端190，令这些参考电平端190上流通的电流顺着这些二极管192的导通方向。当然，该运算放大器222的电压也可被设定为高于该参考电平端190，且这些二极管192连接的方向可与图3相反。该电压信号分别令这些参考电平端190产生电流，使各电源反馈单元19以该参考电平端190的电流大小决定该电源电路10输出的电压电平。

该可变电阻21用于达到电源电路10之间输出平衡，而达到两个电源电路10输出平衡后，该可变电阻21还需搭配该输出反馈单元22达到同步修正参考电平的功能。在该多电源平衡系统运作时，该输出反馈单元22在该输出路径3侦测输出至负载的电力，当输出至负载的电力有波动，将会使该运算放大器222输出的电压信号产生相应的变动，而该电压信号会产生电流通过该可变电阻21及该电阻器191、二极管192。因两个电源电路10在出厂时已经过调整平衡，因此该可变电阻21在此时固定不变动，等同于相异参考电平端190分别连接该第一内阻、第二内阻。该电压信号使参考电平端190产生电流，使得两个电源反馈单元19分别受两参考电平端190不同的电流触发，而分别调整两个电源电路10的输出电压电平。在该可变电阻21的阻抗比例不变动的情况下，可同步、等比例的改变电源电路10的输出电压电平。举例而言，在该可变电阻21不变动的情况下，两个电源电路10的输出电压比例不变，当输出路径3输出的电压降低时，通过该输出反馈单元22产生的电压信号，可让两个电源电路10在比例不变的情况下一起提高输出，而让输出路径3输出的电压回升。

通过上述的技术，两个电源电路10可整合在同一电路基板上，并且在出厂时即可通过该比例分配电路2将两个电源电路10输出的误差降到最低，以达到不需要通过背板协调即可让两个电源电路10输出平衡的效果。虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本实用新型。本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下而所作的些许更动与润饰，都应涵盖于本实用新型中，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所界定的为准。

Claims (8)

1.一种多电源平衡系统，其特征在于，所述多电源平衡系统是在一电路基板上设有：

多个各自具有一供电路径(100)的电源电路(10)，每一电源电路(10)各包含一电源反馈单元(19)，所述电源反馈单元(19)具有一决定所述电源电路(10)的输出电压电平的参考电平端；

一电性连接所述供电路径(100)而汇集电流输出至一负载的输出路径(3)；

一比例分配电路(2)，所述比例分配电路(2)具有一可变动的阻抗元件，所述阻抗元件电性连接所述参考电平端，所述阻抗元件可受控而成比例地改变自各参考电平端连接的等效阻抗，以成比例地改变各电源电路(10)的输出电压电平。

2.根据权利要求1所述的多电源平衡系统，其特征在于，所述电路基板上设有两组电源电路(10)。

3.根据权利要求1所述的多电源平衡系统，其特征在于，所述比例分配电路(2)还包含一电性连接所述阻抗元件的输出反馈单元(22)，其中所述输出反馈单元(22)自所述输出路径(3)分压转换为一电压信号，所述电压信号令所述参考电平端产生电流，所述电源反馈单元(19)以所述参考电平端的电流大小决定所述电源电路(10)输出的电压电平。

4.根据权利要求3所述的多电源平衡系统，其特征在于，所述输出反馈单元(22)包含输出所述电压信号的一运算放大器(222)，多个分压电阻(221)连接于所述输出路径(3)以提供一分压给所述运算放大器(222)，所述运算放大器(222)以所述分压而决定所述电压信号的大小。

5.根据权利要求3所述的多电源平衡系统，其特征在于，所述阻抗元件为一可变电阻(21)。

6.根据权利要求5所述的多电源平衡系统，其特征在于，所述可变电阻(21)具有成反比变动的第一内阻和第二内阻，所述第一内阻和第二内阻分别连接于相异的参考电平端，并且所述第一内阻和第二内阻的另一端连接所述输出反馈单元(22)。

7.根据权利要求1所述的多电源平衡系统，其特征在于，所述电源电路(10)包含一变压器(13)、连接于所述变压器(13)的一次侧的至少一个功率开关(14)、一驱动所述功率开关(14)导通时序的脉宽控制单元(15)，其中所述供电路径(100)位于所述变压器(13)的二次侧，且所述电源反馈单元(19)输出一反馈信号至所述脉宽控制单元(15)以调整驱动所述功率开关(14)的导通时序。

8.根据权利要求7所述的多电源平衡系统，其特征在于，所述电源反馈单元(19)具有一输出反馈端，所述输出反馈端电性连接所述变压器(13)的二次侧，并根据所述输出反馈端所侦测到的电力而改变所述反馈信号大小。

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