DE102008060764A1

DE102008060764A1 - Leistungszuordnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102008060764A1
Application number: DE200810060764
Authority: DE
Inventors: Chih-Tai Sinjhuang Chen; Yi-Chiao Banciao Hsu
Original assignee: Silitek Electronic Guangzhou Co Ltd; Lite On Technology Corp
Current assignee: Lite On Electronics Guangzhou Co Ltd; Lite On Technology Corp
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2028-12-06
Also published as: GB0820641D0; US20100109433A1; US7932631B2; GB2465207A; CN101676822A; GB2465207B; FR2939255B1; JP2010119207A; CN101676822B; JP4997405B2; FR2939255A1; DE102008060764B4

Abstract

Eine Leistungszuordnungsvorrichtung (200, 400, 500, 600) weist eine Mehrzahl von Netzteil-Modulen (202, 204, 402, 404, 502, 504, 602, 604) auf, die jeweils über eine Mehrzahl von Stromleitungen (2022, 2042) mit einer Mehrzahl von Lasten (212, 214, 412, 414, 512, 514, 612, 614) verbunden sind. Die Leistungszuordnungsvorrichtung (200, 400, 500, 600) weist ein erstes Schaltelement (206, 406, 506, 606) und eine Steuerungsvorrichtung (208, 408, 508, 608) auf. Das erste Schaltelement (206, 406, 506, 606) weist einen ersten Verbindungsanschluss und einen zweiten Verbindunganschluss auf, die mit einem Ausgangsanschluss eines Netzteil-Moduls (202 402, 502, 602) mit einer relativ hohen Leistungsumwandlungsrate bzw. einem Ausgangsanschluss eines Netzteil-Moduls (204, 404, 504, 604) mit einer relativ niedrigen Leistungsumwandlungsrate verbunden sind, und ordnet eine vom Netzteil-Modul (202, 402, 502, 602) mit der relativ hohen Leistungsumwandlungsrate erzeugte Leistung gleichzeitig einer vorgegebenen Anzahl von Lasten entsprechend Ein- und Ausschaltzuständen des ersten Schaltelements (206, 406, 506, 606) selektiv zu. Die Steuerungsvorrichtung (208, 408, 508, 608) ist mit dem ersten Schaltelement (206, 406, 506, 606) verbunden, um das erste Schaltelement (206, 406, 506, 606) zu steuern, um in einen EIN-Zustand oder einen AUS-Zustand einzutreten.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungszuordnungsvorrichtung, die eine Leistung einer Mehrzahl von Netzteil-Modulen zuordnet, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Energieeinsparung ist ein zukunftsweisendes Thema. Um Energie einzusparen, weisen alle elektronischen Geräte gemäß den von der US-Umweltschutzagentur (EPA) erlassenen Vorschriften entsprechende Standard-Leistungsumwandlungsraten auf. Zum Beispiel muss eine Leistungsumwandlungsrate des Netzteils eines in den Vereinigten Staaten verkauften Personalcomputers mehr als 80% betragen. Bei einem konventionellen Computersystem umfasst der Aufbau eines Schaltnetzteils ein Haupt-Netzteil und ein Zusatz-Netzteil. Jedoch kann es sein, dass die Leistungsumwandlungsrate des konventionellen Schaltnetzteils beim normalen Betriebsmodus (höher als 80%) nicht den von der EPA vorgegebenen Bestimmungen entspricht. Daher besteht eine dringende Aufgabe auf dem Gebiet der Leistungsversorgung darin, die Leistungsumwandlungsrate des Netzteils des Computers zu erhöhen.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungszuordnungsvorrichtung bereitzustellen, die die Leistung einer Mehrzahl von Netzteil-Modulen zuordnet.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1. Die Unteransprüche offenbaren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Wie aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung deutlicher ersichtlich, wird die beanspruchte Leistungszuordnungsvorrichtung bei einer Mehrzahl von Netzteil-Modulen verwendet, wobei die Mehrzahl der Netzteil-Module über eine Mehrzahl von Stromleitungen jeweils mit einer Mehrzahl von Lasten verbunden ist. Die Leistungszuordnungsvorrichtung umfasst ein erstes Schaltelement und eine Steuerungsvorrichtung. Das erste Schaltelement weist einen ersten Verbindungsanschluss und einen zweiten Verbindungsanschluss auf, die an einem Ausgangsanschluss eines Netzteil-Moduls mit einer relativ hohen Leistungsumwandlungsrate bzw. an einem Ausgangsanschluss eines Netzteil-Moduls mit einer relativ niedrigen Leistungsumwandlungsrate angeschlossen sind, und ordnet eine vom Netzteil-Modul mit einer relativ hohen Leistungsumwandlungsrate erzeugte Leistung gleichzeitig einer vorgegebenen Anzahl von Lasten gemäß EIN- und AUS-Zuständen des ersten Schaltelements selektiv zu. Die Steuerungsvorrichtung ist an das erste Schaltelement angeschlossen, um das Steuerungssignal zu erzeugen, um das erste Schaltelement zu steuern, um in einen EIN-Zustand oder einen AUS-Zustand einzutreten.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
1 eine Abbildung, die den Aufbau eines konventionellen Schaltnetzteils veranschaulicht;
2 eine Abbildung, die eine Leistungszuordnungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 ein Zeitschaubild, das ein Ausgangssignal, eine Ausgangsspannung, eine Steuerungsspannung und einen Ausgangsstrom der in 2 dargestellten Leistungszuordnungsvorrichtung veranschaulicht;
4 eine Abbildung, die die Leistungszuordnungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
5 eine Abbildung, die die Leistungszuordnungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
6 eine Abbildung, die die Leistungszuordnungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
7 eine Abbildung, die eine Gesamtleistungs-Vergleichstabelle der Leistungszuordnungsvorrichtung der ersten Ausführungsform und dem oben genannten konventionellen Schaltnetzteil beim Betrieb im normalen Betriebsmodus veranschaulicht.
1 ist eine Abbildung, die den Aufbau eines konventionellen Schaltnetzteils 100 veranschaulicht. Das konventionelle Schaltnetzteil 100 weist ein Haupt-Netzteil 102 und ein Zusatz-Netzteil 104 auf, wobei das Haupt-Netzteil 102 verwendet wird, um einen ersten Strom Io1 und eine erste Spannung Vo1 für eine Hauptleistungslast 106 bereitzustellen, und das Zusatz-Netzteil 104 verwendet wird, um einen zweiten Strom Io2 und eine zweite Spannung Vo2 für eine Zusatzleistungslast 108 bereitzustellen. Wenn sich das Computersystem in einem normalen Betriebsmodus befindet, liefert das Haupt-Netzteil 102 den ersten Strom Io1 und die erste Spannung Vo1 an die Hauptleistungslast 106, während das Zusatz-Netzteil 104 den zweiten Strom Io2 und die zweite Spannung Vo2 an die Zusatzleistungslast 108 liefert; wenn sich der Computer in einem Schlafmodus befindet, liefert das Haupt-Netzteil 102 keinen ersten Strom Io1 und keine erste Spannung Vo1 an die Hauptleistungslast 106, während das Zusatz-Netzteil 104 weiterhin den zweiten Strom Io2 und die zweite Spannung Vo2 an die Zusatzleistungslast 108 liefert, um den Standby-Betrieb des Computersystems aufrecht zu erhalten. Mit anderen Worten ist das Zusatz-Netzteil 104 immer eingeschaltet. Im Vergleich mit der Ausgangsleistung des Haupt-Netzteils 102 weist das Zusatz-Netzteil 104 jedoch eine relativ niedrige Ausgangsleistung (d. h. den zweiten Strom Io2 und die zweite Spannung Vo2) auf. Zum Beispiel kann die Ausgangsleistung des Zusatz-Netzteils 104 nur 10–20 W (Watt) betragen. Zum Zwecke der Kosteneinsparung ist das konventionelle Zusatz-Netzteil 104 immer durch ein Netzteil mit einer relativ niedrigen Leistungsumwandlungsrate implementiert. Wenn das konventionelle Zusatz-Netzteil 104 z. B. unter einer schweren Last betrieben wird, beträgt die Leistungsumwandlungsrate kaum 78 Prozent. Da die vom Netzteil verbrauchte Hauptleistung vom Haupt-Netzteil 102 geliefert wird, ist das konventionelle Haupt-Netzteil 102 immer durch das Netzteil mit einer relativ hohen Leistungsumwandlungsrate implementiert. Wenn das konventionelle Computersystem im normalen Betriebsmodus arbeitet, stellen das Haupt-Netzteil 102 und das Zusatz-Netzteil 104 die Leistung für die Hauptleistungslast 106 bzw. die Zusatzleistungslast 108 zudem gleichzeitig bereit, weshalb die gesamte Leistungsumwandlungsrate des Schaltnetzteils vom Zusatz-Netzteil 104 mit der relativ niedrigen Leistungsumwandlungsrate beeinträchtigt werden kann. Mit anderen Worten kann sich die gesamte Leistungsumwandlungsrate des Schaltnetzteils als Ergebnis der niedrigen Leistungsumwandlungsrate des Zusatz-Netzteils 104 verringern. Als Folge davon kann es sein, dass die Leistungsumwandlungsrate des konventionellen Schaltnetzteils nicht den von der EPA vorgeschriebenen Spezifikationen für den normalen Betriebsmodus (höher als 80 Prozent) entspricht.
Es wird auf 2 Bezug genommen. 2 ist eine Abbildung, die eine Leistungszuordnungsvorrichtung 200 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. Die Leistungszuordnungsvorrichtung 200 weist ein Haupt-Netzteilmodul 202, ein Zusatz-Netzteilmodul 204, ein erstes Schaltelement 206, das zwischen dem Haupt-Netzteilmodul 202 und dem Zusatz-Netzteilmodul 204 eingebaut ist, eine Steuerungsvorrichtung 208 zur Steuerung des ersten Schaltelements 206 und ein zweites Schaltelement 210 auf, das zwischen dem Zusatz-Netzteilmodul 204 und einer Zusatzleistungslast 214 eingebaut ist.
Eine erste Stromleitung 2022 ist zwischen dem Haupt-Netzteilmodul 202 und einer Hauptleistungslast 212 zur Leistungsübertragung elektrisch angeschlossen, während eine zweite Stromleitung 2042 zwischen dem Zusatz-Netzteilmodul 204 und einer Zusatzleistungslast 214 zur Leistungsübertragung elektrisch angeschlossen ist.
Das zweite Schaltelement 210 ist zwischen einem Ausgangsanschluss N1 des Zusatz-Netzteilmodul 204 und einem Anschluss N2 zum selektiven Ausschalten der Leistungszuführung des Zusatz-Netzteilmoduls 204 an die Zusatzleistungslast 214 (d. h. Öffnen des Pfads zwischen dem Zusatz-Netzteilmodul 204 und der Zusatzleistungslast 214) angeschlossen. Um einen Ausgangsstrom Io1 des Haupt-Netzteilmoduls 202 an die Hauptleistungslast 212 und die Zusatzleistungslast 214 gleichzeitig selektiv zuzuordnen, ist eine zusätzliche dritte Stromleitung 2026 zwischen einem Ausgangsanschluss N3 der ersten Stromleitung 2022 und dem Anschluss N2 der zweiten Stromleitung 2042 eingebaut und das erste Schaltelement 206 ist ferner an der dritten Stromleitung 2026 eingebaut.
Wenn das erste Schaltelement 206 eingeschaltet wird (d. h. kurzgeschlossen wird) wird das zweite Schaltelement 210 ausgeschaltet (d. h. geöffnet), um einen Strom mit einheitlicher Richtung zwischen dem Ausgangsanschluss N1 und dem Anschluss N2 zu erzeugen. Mit anderen Worten ist das zweite Schaltelement 210 ein unidirektionaler Schalter und kann in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, durch eine Diode ausgeführt sein, wobei eine Diode D1 als zweites Schaltelement 210 verwendet wird. Die Diode D1 weist eine Anode, die am Ausgangsanschluss N1 des Zusatz-Netzteilmoduls 204 angeschlossen ist, und eine Kathode auf, die am Anschluss N2 des ersten Schaltelements 206 angeschlossen ist.
Das erste Schaltelement 206 ist ein bidirektionaler Schalter, der bei dieser Ausführungsform durch einen N-Typ-Feldeffekttransistor Q1 implementiert ist. Der N-Typ-Feldeffekttransistor Q1 weist einen Source-Anschluss, der an einem Ausgangsanschluss N3 des Haupt-Netzteilmoduls 202 angeschlossen ist, einen Drain-Anschluss, der an der Kathode (d. h. dem Anschluss N2) der Diode D1 angeschlossen ist, und einen Gate-Anschluss N4 auf, der an der Steuerungsvorrichtung 208 angeschlossen ist, wobei die Steuerungsvorrichtung 208 eine Steuerspannung Vd an den Gate-Anschluss N4 ausgibt, um den Ausgangsstrom Io1 des Haupt-Netzteilmoduls 202 gleichzeitig der Hauptleistungslast 212 und der Zusatzleistungslast 214 selektiv zuzuordnen. Es sei vermerkt, dass, obwohl das erste Schaltelement 206 bei dieser Ausführungsform durch den N-Typ-Feldeffekttransistor Q1 ausgeführt ist, dies nicht als Beschränkung der vorliegenden Erfindung zu verstehen ist. Mit anderen Worten gehören alle Schaltelemente mit der Eigenschaft des selektiven Kurzschließens oder Öffnens des Pfads zwischen dem Ausgangsanschluss N3 und dem Anschluss N2 in den Umfang der vorliegenden Erfindung. Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das erste Schaltelement 206 z. B. durch einen P-Feldeffekttransistor, einen Bipolartransistor (BJT) oder ein Relais usw. implementiert sein.
Das Haupt-Netzteilmodul 202 gibt eine Ausgangsspannung Vo1 aus und das Zusatz-Netzteilmodul 204 gibt eine Ausgangsspannung Vo2 aus, wobei die Ausgangsspannung Vo1 höher als die Ausgangsspannung Vo2 ausgelegt ist, um den N-Typ-Feldeffekttransistor Q1 einzuschalten. Wenn der N-Typ-Feldeffekttransistor Q1 eingeschaltet ist, kann demzufolge ein Ausgangsstrom Io2 aus dem Ausgangsstrom Io1 des Haupt-Netzteilmoduls 202 abgezweigt werden und der Ausgangsstrom Io2 kann einen Ausgangsstrom Io3 ersetzen, der vom Zusatz-Netzteilmodul 204 erzeugt wird. Darüber hinaus ermöglicht die Eigenschaft der einheitlichen Richtung der Diode D1, dass der vom Zusatz-Netzteilmodul 204 erzeugte Ausgangsstrom Io3 während einem abgeschalteten Modus der Zusatzleistungslast 214 zugeführt wird, und verhindert, dass der Ausgangsstrom Io2 während einem normalen Modus zum Zusatz-Netzteilmodul 204 zurückfließt. Um zu verhindern, dass der vom Zusatz-Netzteilmodul 204 erzeugte Ausgangsstrom Io3 während dem abgeschalteten Modus zum Haupt-Netzteilmodul 202 fließt, wird der Body- bzw. Bulk-Anschluss des N-Typ-Feldeffekttransistors Q1 zwischenzeitlich mit dessen Source-Anschluss verbunden, so dass der N-Typ-Feldeffekttransistor Q einer Body-Diode D4 entspricht. Wenn die Leistungszuordnungsvorrichtung 200 in einem abgeschalteten Modus arbeitet, verhindert die entsprechende Body-Diode D4 daher, dass der vom Zusatz-Netzteilmodul 204 ausgegebene Ausgangsstrom Io3 zum Haupt-Netzteilmodul 202 fließt. Wenn der Ausgangsstrom Io3 während dem abgeschalteten Modus zum Haupt-Netzteilmodul 202 zurückfließt, kann er die Gesamt-Leistungsumwandlungsrate der Leistungszuordnungsvorrichtung 200 verringern oder eine Fehlfunktion der Leistungszuordnungsvorrichtung 200 erzeugen.
Es wird nochmals auf 2 Bezug genommen. Die Steuerungsvorrichtung 208 der Leistungszuordnungsvorrichtung 200 weist eine Treiberschaltung 2082, eine Steuerungsschaltung 2084 und eine Erfassungsschaltung 2086 auf. Einer der Zwecke der Treiberschaltung 2082 besteht darin, die Steuerungsspannung Vd zu erzeugen, die höher als die Ausgangsspannung Vo1 ist, um den N-Typ-Feldeffekttransistor Q1 einzuschalten und alle anderen Treiberschaltungen, die die Steuerungsspannung Vd erzeugen können, die höher als die Ausgangsspannung Vo1 ist, gehören ebenfalls in den Umfang der vorliegenden Erfindung. Die Treiberschaltung 2082 kann zum Beispiel als Verstärkungs-(Boost-)Treiberschaltung, als Aufwärts-/Abwärts-Verstärkungs-(Buck-Boost-)Treiberschaltung oder als Sperr-(Flyback-)Treiberschaltung ausgeführt sein. In der Ausführungsform weist die Treiberschaltung 2082 einen Transformator L1, eine Diode D3 und einen Kondensator C auf, wobei der Transformator L1, der eine Leistungsinduktivität umfasst, die Steuerspannung Vd gemäß der Einschaltdauer eines Pulsbreiten-Modulations-(PWM-)Signals Vref erzeugt. Da die Funktion der Treiberschaltung 2082 dem Durchschnittsfachmann bekannt ist, wird hier eine weitere Beschreibung um der Kürze willen ausgelassen.
Die Taktsteuerungsschaltung 2084 ist bei dieser Ausführungsform an der Treiberschaltung 2082 angeschlossen, um die Treiberschaltung 2082 zu steuern. Genauer gesagt gibt die Taktsteuerungsschaltung 2084 selektiv das Steuersignal Vd aus, das von der Treiberschaltung 2082 gemäß einem Ausgangssignal PGO erzeugt wurde, das von einer Leistungsschutzschaltung, wie z. B. einem Organisations-/Überwachungs-IC, erzeugt wurde, wobei das Ausgangssignal PGO ein ein gutes Leistungsverhalten anzeigendes Ausgangssignal ist. Es sei vermerkt, dass der Durchschnittsfachmann auch ein Ausgangssignal, das eine Leistungsstörung anzeigt, verwenden kann, das vom Organisations-/Überwachungs-IC erzeugt wird, um die Taktsteuerungsschaltung 2084 zu steuern, nachdem einige Modifikationen an der Ausführungsform durchgeführt wurden, und diese Modifikationen gehören ebenfalls in den Umfang der vorliegenden Erfindung. Die Taktsteuerungsschaltung 2084 weist einen Bipolartransistor Q2, ein Widerstandselement R2, einen Feldeffekttransistor Q3 und ein Widerstandselement R3 auf, wobei ein Emitteranschluss des Bipolartransistors Q2 an einem Ausgangsanschluss N5 der Treiberschaltung 2082 angeschlossen ist, das Widerstandselement R2 zwischen dem Emitteranschluss und einem Basisanschluss des Bipolartransistors Q2 angeschlossen ist, der Feldeffekttransistor Q3 einen Source-Anschluss aufweist, der an eine Massenspannung Vgnd angeschlossen ist, ein Gate-Anschluss des Feldeffekttransistors Q3 das Ausgangssignal PGO empfängt und das Widerstandselement R3 zwischen dem Basisanschluss des Bipolartransistors Q2 und einem Drain-Anschluss des Feldeffekttransisitors Q3 angeschlossen ist.
Darüber hinaus weist die Erfassungsschaltung 2086 einen Bipolartransistor Q4, ein Widerstandselement R4, einen Bipolartransistor Q5, ein Widerstandselement R5, ein Widerstandselement R6 und eine Zenerdiode D2 auf. Die Erfassungsschaltung 2086 erfasst die Ausgangsleistung des Haupt-Netzteilmoduls 202 um das Steuersignal Vd selektiv auszugeben, das von der Taktsteuerungsschaltung 2084 an das erste Schaltelement 206 ausgegeben wurde. Der Bipolartransistor Q4 weist einen Emitteranschluss auf, der mit einem Ausgangsanschluss N6 der Taktsteuerungsschaltung 2084 verbunden ist, das Widerstandselement R4 ist zwischen dem Emitteranschluss (d. h. dem Ausgangsanschluss N6) und einem Basisanschluss des Bipolartransistors Q4 angeschlossen, der Bipolartransistor Q5 weist einen Emitteranschluss auf, der an der Massenspannung Vgnd angeschlossen ist, das Widerstandselement R5 ist zwischen einem Basisanschluss des Bipolartransistors Q4 und einem Kollektoranschluss des Bipolartransistors Q5 angeschlossen, ein Anschluss des Widerstandselements R6 ist an einem Basisanschluss des Bipolartransistors Q5 angeschlossen und die Zenerdiode D2 weist eine Anode, die am anderen Anschluss des Widerstandselements R6 angeschlossen ist, und eine Kathode auf, die am Ausgangsanschluss N3 des Haupt-Netzteilmoduls 202 angeschlossen ist.
Es wird auf 3 Bezug genommen. 3 ist ein Zeitdiagramm, das das Ausgangssignal PGO, die Ausgangsspannung Vo1, die Steuerspannung Vd, die Ausgangsspannung Vo2, den Ausgangsstrom Io1, den Ausgangsstrom Io2 und den Ausgangsstrom Io3 der in 2 dargestellten Leistungszuordnungsvorrichtung 200 veranschaulicht. Es sei vermerkt, dass zur eindeutigeren Beschreibung des Wesens der Erfindung angenommen wurde, dass der Spannungsabfall zwischen dem Kollektoranschluss und Emitteranschluss des Bipolartransistors Q2 in dieser Ausführungsform ungefähr Null ist, wenn der Bipolartransistor Q2 sowie der Bipolartransistor Q4 eingeschaltet werden. Um das Wesen der vorliegenden Erfindung eindeutiger zu beschreiben, ist der normale Betriebsmodus der Leistungszuordnungsvorrichtung 200 zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T2, wie in 3 dargestellt, festgelegt, während der abgeschaltete Modus jenseits des Zeitpunkts T1 und des Zeitpunkts T2 vorliegt. In den Zeitintervallen jenseits des Zeitpunkts T1 und des Zeitpunkts T2 stellt das Zusatz-Netzteilmodul 204 der Ausführungsform darüber hinaus der Zusatzleistungslast 214 die Ausgangsspannung Vo2 mit einem Spannungspegel v_o2 bereit.
Wenn die Leistungszuordnungsvorrichtung 200 im normalen Betriebsmodus arbeitet, erzeugt das Haupt-Netzteilmodul 202 an der Hauptleistungslast 212 die Ausgangsspannung Vo1 mit einem Spannungspegel v_o1. Wenn das Ausgangssignal PGO, wie in 3 dargestellt, den Feldeffekttransistor Q3 zum Zeitpunkt T1 einschaltet, wird der Bipolartransistor Q2 ebenfalls eingeschaltet, da das Widerstandselement R2 einen Spannungsabfall induziert, wenn ein Strom durch das Widerstandselement R2 fließt. Folglich wird die von der Treiberschaltung 2082 erzeugte Steuerspannung Vd dem Ausgangsanschluss N6 zugeführt. Wenn der vom Haupt-Netzteilmodul 202 erzeugte Spannungspegel (d. h. der Spannungspegel von v_o1) der Ausgangsspannung Vo1 hoch genug ist, um einen Durchbruch der Zenerdiode D2 zu erzeugen, d. h. der Spannungsabfall der Zenerdiode D2 ist höher als ihre Durchbruchspannung Vz, dann kann der Bipolartransistor Q5 beim normalen Betriebsmodus eingeschaltet werden. Demzufolge kann der Bipolartransistor Q4 ebenfalls eingeschaltet werden, da das Widerstandselement R4 einen Spannungsabfall induziert, wenn ein Strom durch das Widerstandselement R4 fließt. Danach wird die Steuerspannung Vd am Ausgangsanschluss N6 zum Gate-Anschluss N4 des N-Typ-Feldeffekttransistors Q1 weitergeleitet. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die von der Treiberschaltung 2082 erzeugte Steuerspannung Vd höher als der Spannungspegel v_o1 der Ausgangsspannung Vo1 und zwischen dem Gate-Anschluss N4 und dem Ausgangsanschluss N3 ist ein Widerstandselement R1 eingebaut, um einen Strom I1 zu induzieren, der beim normalen Betriebsmodus durch das Widerstandselement fließt, um den N-Typ-Feldeffekttransistor Q1 korrekt einzuschalten. Folglich kann der vom Strom I1 erzeugte Spannungsabfall des Widerstandselements R1 den N-Typ-Feldeffekttransistor Q1 zum Zeitpunkt T1 einschalten, während das zweite Schaltelement 210 ausgeschaltet (d. h. geöffnet) wird. Daher erhöht sich der Spannungspegel v_o2 der Ausgangsspannung Vo2 zum Zeitpunkt T1 auf den gleichen Spannungspegel wie die Ausgangsspannung Vo1, d. h. den Spannungspegel v_o1, wie dies in 3 dargestellt ist. Es sei vermerkt, dass, um das Wesen der vorliegenden Erfindung deutlicher zu beschreiben, bei der Ausführungsform angenommen wird, dass die Übertragungszeit zur Übertragung der Steuerspannung Vd vom Bipolartransistor Q2 durch den Bipolartransistor Q4 zum Gate-Anschluss N4 ca. Null ist.
Da der Spannungspegel v_o1 der Ausgangsspannung Vo1 höher als der Spannungspegel v_o2 der Ausgangsspannung V_o2 ist, wird der Strom i_o1 des vom Haupt-Netzteilmodul 202 erzeugten Ausgangsstroms Io1 beim normalen Betriebsmodus der Hauptleistungslast 212 und der Zusatzleistungslast 214 gleichzeitig bereitgestellt. Der Ausgangsstrom Io3, der den vom Zusatz-Netzteilmodul 204 erzeugten Strom i_o3 aufweist, kann daher durch den Ausgangsstrom Io2 ersetzt werden, so dass der vom Zusatz-Netzteilmodul 204 ausgegebene Ausgangsstrom Io3 auf ca. Null reduziert werden kann, während sich der Strom des Ausgangsstroms Io2 auf ca. i_o3 erhöht, wie dies beim Zeitpunkt T1 von 3 dargestellt ist.
Es wird nochmals auf 3 Bezug genommen. Wenn das vom Organisations-/Überwachungs-IC erzeugte Ausgangssignal PGO zum Zeitpunkt T2 auf einen niedrigen Spannungspegel umgeschaltet wird, tritt die Leistungszuordnungsvorrichtung 200 in den abgeschalteten Modus ein, indem das Haupt-Netzteilmodul 202 die Ausgabe der Ausgangsspannung Vo1 mit dem Spannungspegel v_o1 an die Hauptleistungslast 212 abbricht. Wenn das Ausgangssignal PGO den Feldeffekttransistor Q3 zum Zeitpunkt T2 abschaltet und wenn der Spannungspegel der Ausgangsspannung Vo1 nicht höher als die Durchbruchspannung Vz der Zenerdiode D2 ist, sind der Bipolartransistor Q2 und der Bipolartransistor Q4 aus, so dass die Steuerspannung Vd auf einen niedrigen Spannungspegel umgeschaltet wird und den N-Typ-Feldeffekttransistor Q1 ausschaltet. Daher ist der Pfad zwischen dem Ausgangsanschluss N3 und dem Anschluss N2 offen (d. h. nicht leitend), der Strom i_o2 des Ausgangsstroms Io2 ändert sich auf Null, und danach gibt das Zusatz-Netzteilmodul 204 beim abgeschalteten Modus die Ausgangsspannung Vo2 mit dem Spannungspegel v_o2 und den Ausgangsstrom Io3 mit dem Strom i_o3 an die Zusatzleistungslast 214 aus, wie dies beim Zeitpunkt T2 in 3 dargestellt ist.
Zusammenfassend gesagt: Wenn die Leistungszuordnungsvorrichtung 200 im normalen Betriebsmodus arbeitet, werden die zu der Hauptleistungslast 212 und der Zusatzleistungslast 214 geführten Leistungen vom Haupt-Netzteilmodul 202 bereitgestellt, das eine relativ höhere Leistungsumwandlungsrate aufweist, während das Zusatz-Netzteilmodul 204, das eine relativ niedrigere Leistungsumwandlungsrate aufweist, keine Leistung bereitstellt. Daher verbraucht das Zusatz-Netzteilmodul 204 während dem normalen Betriebsmodus keine Leistung. Wenn die erfindungsgemäße Leistungszuordnungsvorrichtung 200 im normalen Betriebsmodus arbeitet, stellen das Haupt-Netzteilmodul 202 und das Zusatz-Netzteilmodul 204 im Vergleich zur oben beschriebenen konventionellen Methode der Hauptleistungslast 212 und der Zusatzleistungslast 214 gleichzeitig keine Leistung bereit und nur die von der Hauptleistungslast 212 und der Zusatzleistungslast 214 benötigten Leistungen werden vom Haupt-Netzteilmodul 202 gleichzeitig bereitgestellt. Da das Zusatz- Netzteilmodul 204 ferner eine relativ niedrige Leistungsumwandlungsrate aufweist, verbessert das Abschalten des Zusatz-Netzteilmoduls 204 während des normalen Betriebsmodus die gesamte Leistungsumwandlungsrate der Leistungszuordnungsvorrichtung 200 weiter. Wenn die Leistungszuordnungsvorrichtung 200 im abgeschalteten Modus arbeitet, stellt das Haupt-Netzteilmodul 202 mit der relativ hohen Leistungsumwandlungsrate keine Leistung bereit und die von der Zusatzleistungslast 214 benötigte Leistung kann dann vom Zusatz-Netzteilmodul 204 mit der relativ niedrigen Leistungsumwandlungsrate bereitgestellt werden.
Demzufolge kann die gesamte Leistungsumwandlungsrate der Leistungszuordnungsvorrichtung 200 erhöht werden und wird vom Zusatz-Netzteilmodul 204 mit der relativ niedrigen Leistungsumwandlungsrate nicht beeinträchtigt. Es sei erwähnt, dass der Durchschnittsfachmann leicht erkennen wird, dass die relativ hohe Leistungsumwandlung des Haupt-Netzteilmoduls 202 der Leistungsumwandlungsrate einer relativ hohen Leistung entspricht, d. h. die relativ hohe Leistungsumwandlung wird gemessen, wenn das Haupt-Netzteilmodul 202 die relativ hohe Leistung abgibt. Jedoch wird die Leistungsumwandlungsrate des Haupt-Netzteilmoduls 202 nicht auf einer konstant hohen Umwandlungsrate beibehalten, insbesondere wenn das Haupt-Netzteilmodul 202 eine relativ niedrige Leistung abgibt. Da die von der Zusatzleistungslast 214 benötigte Leistung viel niedriger als die ist, die von der Hauptleistungslast 212 benötigt wird, setzt das Zusatz-Netzteilmodul 204 der erfindungsgemäßen Leistungszuordnungsvorrichtung 200 die Leistungszuführung an die Zusatzleistungslast 214 während dem abgeschalteten Modus fort, verwendet aber das Haupt-Netzteilmodul 202 nicht, um eine relativ niedrige Leistung für die Zusatzleistungslast 214 zu erzeugen.
Gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform dient die Taktsteuerungsschaltung 2084 der Steuerungsvorrichtung 208 dazu, um das von der Treiberschaltung 2082 erzeugte Steuersignal Vd auszugeben, und die Erfassungsschaltung 2086 dient dazu, die vom Haupt-Netzteilmodul 202 ausgegebene Leistung zu erfassen, um das von der Taktsteuerungsschaltung 2084 ausgegebene Steuersignal Vd selektiv an das erste Schaltelement 206 auszugeben. Daher können die Taktsteuerungsschaltung 2084 und die Erfassungsschaltung 2086 in der Steuerungsvorrichtung 208 entsprechend praktischen Erfordernissen selektiv eliminiert werden, was ebenfalls zum Umfang der vorliegenden Erfindung gehört. Anders gesagt, werden bei einer weiteren Konfiguration, bei der nur die Treiberschaltung 2082 in der Steuerungsvorrichtung 208 beibehalten wird, die Eigenschaften der Leistungszuführung zur Hauptleistungslast 212 und zur Zusatzleistungslast 214 unter Verwendung des Haupt-Netzteilmoduls 202 mit der relativ hohen Leistungsumwandlungsrate immer noch bereitgestellt, wie dies in 4 dargestellt ist. 4 ist eine Abbildung, die eine Leistungszuordnungsvorrichtung 400 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Im Vergleich zu der in 2 dargestellten Leistungszuordnungsvorrichtung 200, weist die Leistungszuordnungsvorrichtung 400 die Taktsteuerungsschaltung 2084 und die Erfassungsschaltung 2086 nicht auf, während die Steuerungsvorrichtung 408 der Leistungszuordnungsvorrichtung 400, wie in 4 dargestellt, als Treiberschaltung implementiert ist.
Die Leistungszuordnungsvorrichtung 400 weist ein Haupt-Netzteilmodul 402, ein Zusatz-Netzteilmodul 404, ein erstes Schaltelement 406, eine Steuerungsvorrichtung 408 und ein zweites Schaltelement 410 auf, wobei das Haupt-Netzteilmodul 402 mit einer Hauptleistungslast 412 verbunden ist und das Zusatz-Netzteilmodul 404 mit einer Zusatzleistungslast 414 verbunden ist. Das zweite Schaltelement 410 ist ein unidirektionaler Schalter und zwischen einem Ausgangsanschluss N1' des Zusatz-Netzteilmoduls 404 und einem Anschluss N2' angeschlossen. Das erste Schaltelement 406 ist ein bidirektionaler Schalter und als N-Typ-Feldeffekttransistor Q1' implementiert, dessen Source-Anschluss an einem Ausgangsanschluss N3' des Haupt-Netzteilmoduls 402 angeschlossen ist und ein Drain-Anschluss an der Kathode (d. h. dem Anschluss N2') der Diode D1' angeschlossen ist, und ein Gate-Anschluss N4' an der Steuerungsvorrichtung 408 angeschlossen ist. Daher kann ein vom Haupt-Netzteilmodul 402 erzeugter Ausgangsstrom Io1' gemäß einer von der Steuerungsvorrichtung 408 erzeugten Steuerspannung Vd' gleichzeitig selektiv der Hauptleistungslast 412 und der Zusatzleistungslast 414 zugeordnet werden. Anders gesagt kann der Takt der Steuerspannung Vd' bei dieser Ausführungsform durch den Ein-/Ausschaltvorgang der Steuerungsvorrichtung 408 eingestellt werden, wobei eine weitere Erfassungsvorrichtung verwendet werden kann, um die Ausgangsleistung des Haupt-Netzteilmoduls 402 zu erfassen, um die Steuerungsvorrichtung 408 ein-/auszuschalten. Die Funktionsweise der Leistungszuordnungsvorrichtung 400 wird dem Durchschnittsfachmann nach der Lektüre der offenbarten Funktionsweise in Bezug auf die Leistungszuordnungsvorrichtung 200 von 2 einleuchten, so dass eine weitere Beschreibung hier um der Kürze willen weggelassen wird.
Wenn die erfindungsgemäße Leistungszuordnungsvorrichtung 400 im normalen Betriebsmodus arbeitet, stellen das Haupt-Netzteilmodul 402 und das Zusatz-Netzteilmodul 404 im Vergleich zur oben beschriebenen konventionellen Methode der Hauptleistungslast 412 und der Zusatzleistungslast 414 jeweils gleichzeitig keine Leistung bereit, sondern die von der Hauptleistungslast 412 und der Zusatzleistungslast 414 benötigte Leistung wird gleichzeitig nur vom Haupt-Netzteilmodul 402 bereitgestellt. Da das Zusatz-Netzteilmodul 404 ferner die relativ niedrige Leistungsumwandlungsrate aufweist, verbessert das Ausschalten des Zusatz-Netzteilmoduls 404 während des normalen Betriebsmodus die gesamte Leistungsumwandlungsrate der Leistungszuordnungsvorrichtung 400 weiter. Dementsprechend kann die gesamte Leistungsumwandlungsrate der Leistungszuordnungsvorrichtung 400 erhöht werden und wird vom Zusatz-Netzteilmodul 404 mit der relativ niedrigen Leistungsumwandlungsrate nicht beeinträchtigt.
Es wird auf 5 Bezug genommen. 5 ist eine Abbildung, die eine Leistungszuordnungsvorrichtung 500 gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. Im Vergleich zu der in 2 dargestellten Leistungszuordnungsvorrichtung 200 weist die Leistungszuordnungsvorrichtung 500 der dritten Ausführungsform keine Taktsteuerungsschaltung 2084 auf und die Steuerungsschaltung 508 der Leistungszuordnungsvorrichtung 500 weist, wie in 5 dargestellt, eine Treiberschaltung 5082 und eine Erfassungsschaltung 5086 auf. Ähnlich wie bei der in 2 dargestellten Ausführungsform der Leistungszuordnungsvorrichtung 200 besteht ein Zweck der Treiberschaltung 5082 darin, eine Steuerspannung Vd'' bereitzustellen, die höher als die Ausgangsspannung Vo1'' ist, um den N-Typ-Feldeffekttransistor Q1'' einzuschalten. Darüber hinaus erzeugt das Haupt-Netzteilmodul 502 eine Ausgangsspannung Vo1'', das Zusatz-Netzteilmodul 504 erzeugt eine Ausgangsspannung Vo2'' und die Ausgangsspannung Vo1'' ist höher als die Ausgangsspannung Vo2''. Wenn der N-Typ-Feldeffekttransistor Q1'' eingeschaltet wird, kann dementsprechend ein Ausgangsstrom Io2'' vom Ausgangsstrom Io1'' des Haupt-Netzteilmoduls 502 abgezweigt werden und der Ausgangsstrom Io2'' kann einen Ausgangsstrom Io3'' ersetzen, der vom Hilfs-Netzteilmodul 504 erzeugt wird. Ein Zweck der Erfassungsschaltung 5086 besteht darin, die vom Haupt-Netzteilmodul 502 abgegebene Leistung zu erfassen, um das von der Treiberschaltung 5082 ausgegebene Steuerungssignal Vd'' selektiv an das erste Schaltelement 506 auszugeben, das ein bidirektionaler Schalter ist.
Die Leistungszuordnungsvorrichtung 500 weist ein Haupt-Netzteilmodul 502, ein Zusatz-Netzteilmodul 504, ein erstes Schaltelement 506, eine Steuerungsvorrichtung 508 und ein zweites Schaltelement 510 auf, wobei das Haupt-Netzteilmodul 502 an einer Hauptleistungslast 512 angeschlossen ist und das Zusatz-Netzteilmodul 504 an einer Zusatzleistungslast 514 angeschlossen ist. Das zweite Schaltelement 510 ist ein unidirektionaler Schalter und zwischen einem Ausgangsanschluss N1'' des Zusatz-Netzteilmoduls 504 und einem Anschluss N2'' angeschlossen.
Ferner kann bei dieser Ausführungsform der Takt der Steuerspannung Vd'' durch den Ein-/Ausschaltvorgang der Steuerungsvorrichtung 5082 eingestellt werden. Die Funktionsweise der Leistungszuordnungsvorrichtung 500 wird dem Durchschnittsfachmann nach der Lektüre der offenbarten Funktionsweise in Bezug auf die Leistungszuordnungsvorrichtung 200 von 2 einleuchten, so dass eine weitere Beschreibung hier um der Kürze willen weggelassen wird.
Wenn die erfindungsgemäße Leistungszuordnungsvorrichtung 500 im normalen Betriebsmodus arbeitet, stellen das Haupt-Netzteilmodul 502 und das Zusatz-Netzteilmodul 504 im Vergleich zu oben beschriebenen konventionellen Methode der Hauptleistungslast 512 und der Zusatzleistungslast 514 gleichzeitig keine Leistung bereit, und die von der Hauptleistungslast 512 und der Zusatzleistungslast 514 benötigte Leistung wird nur vom Haupt-Netzteilmodul 502 bereitgestellt. Da das Zusatz-Netzteilmodul 504 die relativ niedrige Leistungsumwandlungsrate aufweist, verbessert das Ausschalten des Zusatz-Netzteilmoduls 404 während dem normalen Betriebsmodus die gesamte Leistungsumwandlungsrate der Leistungszuordnungsvorrichtung 500 zudem weiter. Dementsprechend kann die gesamte Leistungsumwandlungsrate der Leistungszuordnungsvorrichtung 500 erhöht werden und wird vom Zusatz-Netzteilmodul 504 mit der relativ niedrigen Leistungsumwandlungsrate nicht beeinträchtigt.
Es wird auf 6 Bezug genommen. 6 ist eine Abbildung, die eine Leistungszuordnungsvorrichtung 600 gemäß einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. Im Vergleich zur in 2 dargestellten Leistungszuordnungsvorrichtung 200 weist die Leistungszuordnungsvorrichtung 600 der vierten Ausführungsform keine Erfassungsschaltung 2086 auf und die Steuerungsvorrichtung 608 der Leistungszuordnungsvorrichtung 600 weist, wie in 6 dargestellt, eine Treiberschaltung 6082 und eine Erfassungsschaltung 6084 auf. Ähnlich wie bei der in 2 dargestellten Ausführungsform der Leistungszuordnungsvorrichtung 200 besteht ein Zweck der Treiberschaltung 6082 darin, eine Steuerspannung Vd''' bereitzustellen, die höher als die Ausgangsspannung Vo1''' ist, um den N-Typ-Feldeffekttransistor Q1''' einzuschalten. Ferner erzeugt das Haupt-Netzteilmodul 602 eine Ausgangsspannung Vo1''', das Zusatz-Netzteilmodul 604 eine Ausgangsspannung Vo2''' und die Ausgangsspannung Vo1''' ist höher als die Ausgangsspannung Vo2'''. Wenn der N-Typ-Feldeffekttransistor Q1''' eingeschaltet wird, kann dementsprechend ein Ausgangsstrom Io2''' vom Ausgangsstrom Io1''' des Haupt-Netzteilmoduls 602 abgezweigt werden und der Ausgangsstrom Io2''' kann einen Ausgangsstrom Io3''' ersetzen, der vom Hilfs-Netzteilmodul 604 erzeugt wird.
Die Leistungszuordnungsvorrichtung 600 weist ein Haupt-Netzteilmodul 602, ein Zusatz-Netzteilmodul 604, ein erstes Schaltelement 606, eine Steuerungsvorrichtung 608 und ein zweites Schaltelement 610 auf, wobei das Haupt-Netzteilmodul 602 an einer Hauptleistungslast 612 angeschlossen ist und das Zusatz-Netzteilmodul 604 an einer Zusatzleistungslast 614 angeschlossen ist. Das zweite Schaltelement 610 ist ein unidirektionaler Schalter und zwischen einem Ausgangsanschluss N1''' des Zusatz-Netzteilmoduls 604 und einem Anschluss N2''' angeschlossen. Man beachte, dass das erste Schaltelement 606 ein bidirektionaler Schalter ist.
Darüber hinaus kann eine weitere Erfassungsvorrichtung eingesetzt werden, um die Ausgangsleistung des Haupt-Netzteilmoduls 602 zu erfassen, um die Steuerungsvorrichtung 6082 ein-/auszuschalten. Die Funktionsweise der Leistungszuordnungsvorrichtung 600 wird dem Durchschnittsfachmann nach der Lektüre der offenbarten Funktionsweise in Bezug auf die Leistungszuordnungsvorrichtung 200 von 2 einleuchten, so dass eine weitere Beschreibung hier um der Kürze willen weggelassen wird.
Wenn die erfindungsgemäße Leistungszuordnungsvorrichtung 600 im normalen Betriebsmodus arbeitet, stellen das Haupt-Netzteilmodul 602 und das Zusatz-Netzteilmodul 604 im Vergleich zur oben beschriebenen konventionellen Methode der Hauptleistungslast 612 und der Zusatzleistungslast 614 jeweils gleichzeitig keine Leistung bereit, und die von der Hauptleistungslast 612 und der Zusatzleistungslast 614 benötigte Leistung wird nur vom Haupt-Netzteilmodul 602 bereitgestellt. Da das Zusatz-Netzteilmodul 604 die relativ niedrige Leistungsumwandlungsrate aufweist, verbessert das Ausschalten des Zusatz-Netzteilmoduls 604 während dem normalen Betriebsmodus die gesamte Leistungsumwandlungsrate der Leistungszuordnungsvorrichtung 600 zudem weiter. Dementsprechend kann die gesamte Leistungsumwandlungsrate der Leistungszuordnungsvorrichtung 600 erhöht werden und wird vom Zusatz-Netzteilmodul 604 mit der relativ niedrigen Leistungsumwandlungsrate nicht beeinträchtigt.
Es wird auf 7 Bezug genommen. 7 ist eine Abbildung, die eine Vergleichstabelle der Gesamtleistung der Leistungszuordnungsvorrichtung 200 der ersten Ausführungsform und des oben beschriebenen konventionellen Schaltnetzteils 100 beim Betrieb im normalen Betriebsmodus veranschaulicht. Man beachte, dass das Haupt-Netzteilmodul 202 eine Gesamt-Ausgangsleistung von 320 W (Watt) aufweist und das Zusatz-Netzteilmodul 204 eine Ausgangsleistung von 15 W aufweist und die Gesamtleistung-Vergleichstabelle unter der Testbedingung von 115 Vac/60 Hz gemessen wurde. Im Vergleich zum konventionellen Schaltnetzteil 100 spart die erfindungsgemäße Leistungszuordnungsvorrichtung 200 dementsprechend eine Leistung von 0,6 W, 0,8 W und 1,33 W ein, wenn die Lastbedingungen der Hauptleistungslast 212 20%, 50% bzw. 100% betragen.
Man beachte, dass, obwohl der Aufbau der oben beschriebenen Ausführungsformen durch ein Haupt-Netzteilmodul in Kombination mit einer Hauptleistungslast und ein Zusatz-Netzteilmodul in Verbindung mit einer Zusatzleistungslast erfolgt ist, dies keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung bedeutet. Nach der Lektüre der Beschreibung der offenbarten Ausführungsformen kann der Durchschnittsfachmann eine Mehrzahl von Netzteil-Modulen einsetzen, um die erfindungsgemäße Leistungszuordnungsvorrichtung durch einige geeignete Modifikationen an den in 2, 4, 5 und 6 dargestellten offenbarten Ausführungsformen zu implementieren und dies gehört ebenso zum Umfang der vorliegenden Erfindung.
Alle Kombinationen und Unterkombinationen der oben beschriebenen Merkmale gehören ebenfalls zur Erfindung. Zur Ergänzung der Offenbarung wird explizit auf die zeichnerische Darstellung in den 2 bis 7 verwiesen.
Zusammenfassend ist festzustellen: Eine Leistungszuordnungsvorrichtung weist eine Mehrzahl von Netzteil-Modulen auf, die jeweils über eine Mehrzahl von Stromleitungen mit einer Mehrzahl von Lasten verbunden sind. Die Leistungszuordnungsvorrichtung weist ein erstes Schaltelement und eine Steuerungsvorrichtung auf. Das erste Schaltelement weist einen ersten Verbindungsanschluss und einen zweiten Verbindungsanschluss auf, die mit einem Ausgangsanschluss eines Netzteil-Moduls mit einer relativ hohen Leistungsumwandlungsrate bzw. einem Ausgangsanschluss eines Netzteil-Moduls mit einer relativ niedrigen Leistungsumwandlungsrate verbunden sind, und ordnet eine vom Netzteil-Modul mit der relativ hohen Leistungsumwandlungsrate erzeugte Leistung gleichzeitig einer vorgegebenen Anzahl von Lasten entsprechend Ein- und Ausschaltzuständen des ersten Schaltelements selektiv zu. Die Steuerungsvorrichtung ist mit dem ersten Schaltelement verbunden, um das erste Schaltelement zu steuern, um in einen EIN-Zustand oder einen AUS-Zustand einzutreten.

Claims

Leistungszuordnungsvorrichtung (200, 400, 500, 600), die bei einer Mehrzahl von Netzteil-Modulen (202, 204, 402, 404, 502, 504, 602, 604) verwendet wird, wobei die Mehrzahl der Netzteil-Module (202, 204, 402, 404, 502, 504, 602, 604) jeweils über eine Mehrzahl von Stromleitungen (2022, 2042) mit einer Mehrzahl von Lasten (212, 214, 412, 414, 512, 514, 612, 614) verbunden ist, wobei die Leistungszuordnungsvorrichtung (200, 400, 500, 600) gekennzeichnet ist durch: ein erstes Schaltelement (206, 406, 506, 606), das einen ersten Verbindungsanschluss und einen zweiten Verbindungsanschluss, die mit einem ersten Ausgangsanschluss von zumindest einem aus der Mehrzahl der Netzteil-Module (202, 402, 502, 602) mit einer ersten Leistungsumwandlungsrate, bzw. mit einem zweiten Ausgangsanschluss von zumindest einem aus der Mehrzahl der Netzteil-Module (202, 402, 502, 602) mit einer zweiten Leistungsumwandlungsrate verbunden sind, um eine vom Netzteil-Modul (202, 402, 502, 602) mit der ersten Leistungsumwandlungsrate erzeugte Leistung gleichzeitig einer vorgegebenen Anzahl von Lasten entsprechend Ein- und Ausschaltzuständen des ersten Schaltelements (206, 406, 506, 606) selektiv zuzuordnen; und eine Steuerungsvorrichtung (208, 408, 508, 608), die mit dem ersten Schaltelement (206, 406, 506, 606) verbunden ist, um das Steuersignal zu erzeugen, um das erste Schaltelement (206, 406, 506, 606) zu steuern, in einen EIN-Zustand oder einen AUS-Zustand einzutreten; wobei die erste Leistungsumwandlungsrate höher als die zweite Leistungsumwandlungsrate ist.
Leistungszuordnungsvorrichtung (200, 400, 500, 600) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (206, 406, 506, 606) ein bidirektionaler Schalter ist.
Leistungszuordnungsvorrichtung (200, 400, 500, 600) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungszuordnungsvorrichtung (200, 400, 500, 600) ferner aufweist: eine Diode mit einer Anode, die mit dem zweiten Ausgangsanschluss des Netzteil-Moduls (204, 404, 504, 604) mit der zweiten Leistungsumwandlungsrate verbunden ist, und mit einer Kathode, die mit dem zweiten Verbindungsanschluss des ersten Schaltelements (206, 406, 506, 606) verbunden ist.
Leistungszuordnungsvorrichtung (200, 400, 500, 600) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungszuordnungsvorrichtung (200, 400, 500, 600) ferner aufweist: ein zweites Schaltelement (210, 410 510, 610), das zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss des Netzteil-Moduls (204, 404, 504, 604) mit der zweiten Leistungsumwandlungsrate und dem zweiten Verbindungsanschluss des ersten Schaltelements (206, 406, 506, 606) angeschlossen ist, wobei das zweite Schaltelement (210, 410, 510, 610) nicht leitend ist, wenn das erste Schaltelement (206, 406 506, 606) leitend ist.
Leistungszuordnungsvorrichtung (200, 400, 500, 600) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (210, 410, 510, 610) ein unidirektionaler Schalter ist.
Leistungszuordnungsvorrichtung (200, 400, 500, 600) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzteil-Modul (204, 404, 504, 604) mit der zweiten Leistungsumwandlungsrate ausgeschaltet ist, wenn sich das erste Schaltelement (206, 406, 506, 606) im EIN-Zustand befindet.
Leistungszuordnungsvorrichtung (400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (408) eine Verstärkungs-Treiberschaltung, eine Auf-/Abwärts-Verstärkungs-Treiberschaltung oder eine Sperr-Treiberschaltung ist.
Leistungszuordnungsvorrichtung (200, 400, 500, 600) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (208, 608) aufweist: eine Treiberschaltung (2082, 6082) zur Erzeugung des Steuersignals; und eine Taktsteuerungsschaltung (2084, 6084), die mit der Treiberschaltung (2082, 6082) verbunden ist, um das von der Treiberschaltung (2082, 6082) erzeugte Steuersignal gemäß einem Ausgangssignal selektiv auszugeben, das von einer Leistungs-Schutzschaltung erzeugt wird.
Leistungszuordnungsvorrichtung (200, 600) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Treiberschaltung (2082, 6082) eine Verstärkungs-Treiberschaltung, eine Auf-/Abwärts-Verstärkungs-Treiberschaltung oder eine Sperr-Treiberschaltung ist.
Leistungszuordnungsvorrichtung (200, 600) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktsteuerungsschaltung (2084, 6084) aufweist: einen Bipolartransistor (BJT) mit einem Basisanschluss, einem Emitteranschluss, der mit einem Ausgangsanschluss der Treiberschaltung (2082, 6082) verbunden ist, und einem Kollektoranschluss; ein erstes Widerstandselement, das mit dem Emitteranschluss und dem Basisanschluss des BJT verbunden ist; einen Feldeffekttransistor (FET) mit einem Drain-Anschluss, einem Source-Knoten, der an eine Referenzspannung angeschlossen ist, und einem Gate-Anschluss, der mit dem Ausgangssignal verbunden ist; und ein zweites Widerstandselement, das zwischen dem Basisanschluss des BJT und dem Drain-Anschluss des FET angeschlossen ist.
Leistungszuordnungsvorrichtung (200) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (208) ferner aufweist: eine Erfassungsschaltung (2086), die mit der Taktsteuerungsschaltung (2084) und dem ersten Ausgangsanschluss des Netzteil-Moduls (202) mit der ersten Leistungsumwandlungsrate verbunden ist, um eine vom Netzteil-Modul (202) mit der ersten Leistungsumwandlungsrate erzeugte Ausgangsleistung zu erfassen, um das von der Taktsteuerungsschaltung (2084) erzeugte Steuersignal selektiv an das erste Schaltelement (206) auszugeben.
Leistungszuordnungsvorrichtung (200) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsschaltung (2086) aufweist: einen ersten BJT mit einem Basisanschluss, mit einem mit einem Ausgangsanschluss der Taktsteuerungsschaltung (2084) verbundenen Emitteranschluss und einem Kollektoranschluss; ein erstes Widerstandselement, das zwischen dem Emitteranschluss und dem Basisanschluss des ersten BJT angeschlossen ist; einen zweiten BJT mit einem Basisanschluss, einem Kollektoranschluss und einem mit einer Referenzspannung verbundenen Emitteranschluss; ein zweites Widerstandselement, das am Basisanschluss des ersten BJT und dem Kollektoranschluss des zweiten BJT angeschlossen ist; ein drittes Widerstandselement mit einem Anschluss, der am Basisanschluss des zweiten BJT angeschlossen ist; und eine Zenerdiode mit einer Anode, die an einem weiteren Anschluss des dritten Widerstandselements angeschlossen ist, und einer Kathode, die am ersten Ausgangsanschluss des Netzteil-Moduls (202) mit der ersten Leistungsumwandlungsrate angeschlossen ist.
Leistungszuordnungsvorrichtung (500) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (508) aufweist: eine Treiberschaltung (5082) zur Erzeugung des Steuersignals; und eine Erfassungsschaltung (5086), die an der Treiberschaltung (5082) und dem ersten Ausgangsanschluss des Netzteil-Moduls (502) mit der ersten Leistungsumwandlungsrate angeschlossen ist, um eine vom Netzteil-Modul (502) mit der ersten Leistungsumwandlungsrate erzeugte Ausgangsleistung zu erfassen, um das von der Treiberschaltung (5082) erzeugte Steuersignal selektiv an das erste Schaltelement (506) auszugeben.
Leistungszuordnungsvorrichtung (500) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Treiberschaltung (5082) eine Verstärkungs-Treiberschaltung, eine Auf-/Abwärts-Verstärkungs-Treiberschaltung oder eine Sperr-Treiberschaltung ist.
Leistungszuordnungsvorrichtung (500) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsschaltung (5086) aufweist: einen ersten BJT mit einem Basisanschluss, mit einem mit einem Ausgangsanschluss der Treiberschaltung (5082) verbundenen Emitteranschluss und einem Kollektoranschluss; ein erstes Widerstandselement, das zwischen dem Emitteranschluss und dem Basisanschluss des ersten BJT angeschlossen ist; einen zweiten BJT mit einem Basisanschluss, einem Kollektoranschluss und einem mit einer Referenzspannung verbundenen Emitteranschluss; ein zweites Widerstandselement, das am Basisanschluss des ersten BJT und dem Kollektoranschluss des zweiten BJT angeschlossen ist; ein drittes Widerstandselement mit einem Anschluss, der am Basisanschluss des zweiten BJT angeschlossen ist; und eine Zenerdiode mit einer Anode, die an einem weiteren Anschluss des dritten Widerstandselements angeschlossen ist, und einer Kathode, die am ersten Ausgangsanschluss des Netzteil-Moduls (502) mit der ersten Leistungsumwandlungsrate angeschlossen ist.