JP2016505236A

JP2016505236A - 電源システム及びその制御方法

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Publication number: JP2016505236A
Application number: JP2015555529A
Authority: JP
Inventors: 雪亮楊
Original assignee: Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: TCL China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2033-02-06
Also published as: GB2524450A; GB201513495D0; DE202013012330U1; CN103066838A; WO2014121472A1; JP6475170B2; DE112013006592T5; GB2524450B; CN103066838B

Abstract

本発明の電源システム及びその制御方法を提供する。該電源システムは、パルス幅変調（ＰＷＭ）電源、電圧検出ユニット、電流検出ユニット及びフィードバック信号生成ユニットとを含む。ＰＷＭ電源は、直流入力端から外部直流入力を受け取り、受け取った外部直流入力に対してパルス幅変調を行い、かつパルス幅変調によって獲得したＰＷＭ出力を直流出力端から被給電装置に提供する。電圧検出ユニットはＰＷＭ出力の電圧値を検出し、電流検出ユニットはＰＷＭ出力の電流値を検出する。フィードバック信号生成ユニットは、フィードバック信号を生成しかつ生成されたフィードバック信号をＰＷＭ電源に送信する。ＰＷＭ電源は、受信したフィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値と電流値を制御する。

Description

本発明は電源システム及びその制御方法に関するものである。例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）の電源システム及びその制御方法に関するものである。

従来の直流−直流（ＤＣ−ＤＣ）電源構造として、電圧値が固定されているパルス幅変調（ＰＷＭ）を出力する定電圧出力型ＰＷＭ電源システムを含む。このような定電圧出力型ＰＷＭ電源システムにおいて、負荷が増加するとき、定電圧出力型ＰＷＭ電源システムは、ＰＷＭ出力を制御することでＤＣから出力された電流値が負荷の増加に従って増加するようにする。

図４は、従来の技術の定電圧出力型ＰＷＭ電源システム４００を示すブロック図である。

図４に示すとおり、従来のＰＷＭ電源システム４００は、ＰＷＭ電源４１０、電圧検出ユニット４３０及びフィードバック信号生成ユニット４５０を含む。ＰＷＭ電源４１０は、直流入力端ＩＮで外部直流電源からのＤＣ入力（例えば、１２ボルトの電圧値を具備するＤＣ入力）を受け取り、受け取ったＤＣ入力に対してパルス幅変調を行い、かつパルス幅変調によって獲得したＰＷＭ出力（ＤＣ出力）を直流出力端ＯＵＴから被給電装置に提供する。電圧検出ユニット４３０は、ＰＷＭが出力した電圧値Voutを検出する。フィードバック信号生成ユニット４５０は、電圧検出ユニット４３０が検出した電圧値Voutにより、フィードバック信号を生成するとともに生成されたフィードバック信号をＰＷＭ電源４１０のフィードバック信号入力端ＦＢに入力する。ＰＷＭ電源４１０は、フィードバック信号入力端ＦＢに入力されたフィードバック信号により、ＰＷＭ出力電圧値を安定させ（例えば、ＰＷＭ出力の電圧値Voutを１７ボルトに安定させる）、かつＰＷＭ出力の電流値Ioutを増加させる。

従来の技術の定電圧出力型ＰＷＭ電源システムの問題点は、ＰＷＭ出力の電流値が増加するとき、定電圧出力型ＰＷＭ電源システムの効率及びシステムの安定性に影響を与えることにある。例えば、定電圧出力型ＰＷＭ電源システムに接続された負荷が増加するが、定電圧出力型ＰＷＭ電源システムのＰＷＭ出力の電圧値Voutが変化しないとき、ＰＷＭ出力の電流値Ioutが増加するので、定電圧出力型ＰＷＭ電源システムの回路の消耗が大きくなる。したがって、定電圧出力型ＰＷＭ電源システムを構成する部品、例えば集積回路（ＩＣ）チップと、定電圧出力型ＰＷＭ電源システムが電力を供給する被給電装置（又は負荷）の温度が上昇し、消耗が大きくなり、効率が悪くなり、定電圧出力型ＰＷＭ電源システムと被給電装置（又は負荷）で構成された回路の安定性も悪くなる。

上述した問題及び／又は他の問題を解決するため、本発明の実施例は、出力パワーの安定を維持するとともに出力電流を低減することができる電源システム及びその制御方法を提供する。これにより、熱の変換によってパワーが低下することを防止し、電源システムとこれが電力を供給する被給電装置の温度を低減することができる。

本発明は電源システムを提供する。該電源システムは、パルス幅変調（ＰＷＭ）電源、電圧検出ユニット、電流検出ユニット及びフィードバック信号生成ユニットとを含む。ＰＷＭ電源は、直流入力端、フィードバック信号入力端及び直流出力端を含む。該ＰＷＭ電源は、直流入力端から外部直流入力を受け取り、受け取った外部直流入力に対してパルス幅変調を行い、かつパルス幅変調で獲得したＰＷＭ出力を直流出力端から被給電装置に提供するように構成される。電圧検出ユニットはＰＷＭ出力の電圧値を検出するように構成される。電流検出ユニットはＰＷＭ出力の電流値を検出するように構成される。フィードバック信号生成ユニットは、電圧検出ユニットが検出したＰＷＭ出力の電圧値と電流検出ユニットが検出したＰＷＭ出力の電流値とでフィードバック信号を生成し、かつ生成されたフィードバック信号をＰＷＭ電源のフィードバック信号入力端に送信するように構成される。ＰＷＭ電源は、フィードバック信号入力端から受信したフィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値と電流値を制御する。

電流検出ユニットがＰＷＭ出力の電流値が所定の電流より大きいことを検出した場合、フィードバック信号生成ユニットは第二フィードバック信号を生成し、ＰＷＭ電源はフィードバック信号入力端から受信した第二フィードバック信号でＰＷＭ出力の電流値を低減する。

フィードバック信号生成ユニットは、電圧検出ユニットから受信しかつＰＷＭ出力の電圧値を示す信号と電流検出ユニットから受信しかつＰＷＭ出力の電流値を示す信号とで第二フィードバック信号を生成する。

ＰＷＭ電源は、フィードバック信号入力端から受信した第二フィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値を増加させることにより、ＰＷＭ出力のパワーの安定を維持する。

電流検出ユニットがＰＷＭ出力の電流値が所定の電流より大きくないことを検出し、かつ電圧検出ユニットがＰＷＭ出力の電圧値と所定の電圧とが異なることを検出した場合、フィードバック信号生成ユニットは第一フィードバック信号を生成し、ＰＷＭ電源はフィードバック信号入力端から受信した第一フィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値と所定の電圧とを同じにする。

フィードバック信号生成ユニットは、電圧検出ユニットから受信したＰＷＭ出力の電圧値を示す信号で第一フィードバック信号を生成する。

ＰＷＭ電源は、フィードバック信号入力端から受信した第一フィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値を増加させる。

電圧検出ユニットは電源システムの直流出力端とグランドとの間に接続された分圧抵抗モジュールを含み、分圧抵抗モジュールは直列に接続される第一抵抗と第二抵抗を含む。電流検出ユニットは電源システムの直流出力端と被給電装置との間に接続された第三抵抗を含む。フィードバック信号生成ユニットは、第一アンプ、第二アンプ、第三アンプ、第四アンプ、第一スイッチユニット及び第二スイッチユニットを含む。

第一アンプの一個の入力端は第一抵抗と第二抵抗との間の共用節点に接続され、第一アンプの他の入力端は参照電圧源に接続される。第二アンプの二個の入力端はそれぞれ、第三抵抗の両端に接続される。第三アンプの一個の入力端は第二アンプの出力端に接続され、第三アンプの他の入力端は参照電圧源に接続される。第一スイッチユニットの制御端は第三アンプの出力端に接続され、第一スイッチユニットの第一端は第二アンプの出力端に接続される。第四アンプの一個の入力端は第一アンプの出力端に接続され、第四アンプの他の入力端は第一スイッチユニットの第二端に接続され、第四アンプの出力端は電源システムのフィードバック信号入力端に接続される。第二スイッチユニットの制御端は第三アンプの出力端に接続され、第二スイッチユニットの第一端は第一スイッチユニットの第二端に接続された第四アンプの入力端に接続され、第二スイッチユニットの第二端は第四アンプの出力端に接続される。

ＰＷＭ出力の電流値が所定の電流より大きくないとき、第一スイッチユニットはオープン状態になり、第二スイッチユニットはオン状態になる。このとき、第四アンプをソースフォロワとして操作し、第一アンプの出力と同様な出力をフィードバック信号としてＰＷＭ電源のフィードバック信号入力端に入力する。ＰＷＭ出力の電流値が所定の電流より大きいとき、第一スイッチユニットはオン状態になり、第二スイッチユニットはオープン状態になる。このとき、第四アンプを差動アンプとして操作し、かつ第一アンプの出力と第二アンプの出力との間の差を拡大して得たことをフィードバック信号としてＰＷＭ電源のフィードバック信号入力端に入力する。

また、本発明は電源システムの制御方法を提供する。該方法は、以下のステップ、すなわち、外部直流入力に対してパルス幅変調を行いかつパルス幅変調で得たＰＷＭ出力を被給電装置に提供するステップと、ＰＷＭ出力の電圧値と電流値を検出するステップと、検出した電圧値と電流値でフィードバック信号を生成するステップと、生成されたフィードバック信号でＰＷＭ出力を制御するステップとを含む。

フィードバック信号を生成するステップは、ＰＷＭ出力の電流値が所定の電流より大きいことが検出されたことにより第二フィードバック信号を生成することを含む。ＰＷＭ出力を制御するステップは、第二フィードバック信号でＰＷＭ出力の電流値を低減することを含む。

ＰＷＭ出力の電圧値を示す信号とＰＷＭ出力の電流値を示す信号とで第二フィードバック信号を生成する。

ＰＷＭ出力を制御するステップは、第二フィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値を増加させることにより、ＰＷＭ出力のパワーの安定を維持することを更に含む。

フィードバック信号を生成するステップは、電流検出ユニットがＰＷＭ出力の電流値が所定の電流より大きくないことを検出し、かつ電圧検出ユニットがＰＷＭ出力の電圧値と所定の電圧とが異なることを検出したとき、第一フィードバック信号を生成することを含む。ＰＷＭ出力を制御するステップは、第一フィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値と所定の電圧とを同様にすることを含む。

ＰＷＭ出力の電圧値を示す信号で第一フィードバック信号を生成する。

ＰＷＭ出力を制御するステップは、第一フィードバック信号でＰＷＭ出力の電流値を増加させることを更に含む。

また、本発明はコンピュータの読み取り可能な記憶媒体を提供する。該コンピュータの読み取り可能な記憶媒体には、電源システムの制御方法を実行するプログラムが記憶される。前記電源システムの制御方法は、外部直流入力に対してパルス幅変調を行いかつパルス幅変調で得たＰＷＭ出力を被給電装置に提供するステップと、ＰＷＭ出力の電圧値と電流値を検出するステップと、検出した電圧値と電流値でフィードバック信号を生成するステップと、生成されたフィードバック信号でＰＷＭ出力を制御するステップとを含む。

下述する明細書、図面及び特許請求の範囲により、本発明の特徴をより詳細に理解することができる。

本発明の実施例に係る電源システムを示すブロック図である。本発明の実施例に係る電源システムを示すブロック図であり、具体的に電源システムのフィードバック信号生成ユニットを含む回路構造を示す図である。本発明の実施例に係る電源システムの制御方法を示す流れ図である。従来の技術の定電圧出力型パルス幅変調（ＰＷＭ）電源システムを示すブロック図である。

下述する詳細な説明により、読者は本発明の実施例に係る方法、設備及び／又はシステムを充分に理解することができる。本技術分野の一般の技術者は本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計の変更、改善などを行うことができる。また、下記説明をより明瞭かつ簡潔にするため、周知の機能と周知の構造などを省略することもできる。

図１は本発明の実施例に係る電源システム１００を示すブロック図である。

図１を参照すると、電源システム１００は、パルス幅変調（ＰＷＭ）電源１１０、電圧検出ユニット１３０、電流検出ユニット１５０及びフィードバック信号生成ユニット１７０を含む。

ＰＷＭ電源１１０は、直流入力端ＩＮ、フィードバック信号入力端ＦＢ及び直流出力端ＯＵＴを含む。直流入力端ＩＮは、外部直流電源に接続されることにより外部直流電源から直流出力を受け取ることができる。この外部直流電源は、電圧値が例えば１２ボルトである直流出力を提供することができる。

ＰＷＭ電源１１０は、直流入力端ＩＮから入力された外部直流入力に対してパルス幅変調を行い、かつパルス幅変調によって獲得したＰＷＭ出力を直流出力端ＯＵＴから被給電装置に提供するように構成されることができる。

ＰＷＭ電源１１０は、フィードバック信号入力端ＦＢからフィードバック信号生成ユニット１７０のフィードバック信号を受け取ることにより、ＰＷＭ出力の電流値Iout、電圧値Vout及び／又はパワーPoutを制御するように構成されることもできる。以下、このような構成について具体的に説明する。

電圧検出ユニット１３０は、ＰＷＭ出力の電圧値Voutを検出するように構成されている。図１に示すとおり、電圧検出ユニット１３０は、検出したＰＷＭ出力の電圧値Voutを示す信号をフィードバック信号生成ユニット１７０に提供することができる。

電流検出ユニット１５０は、ＰＷＭ出力の電流値Ioutを検出するように構成されている。図１に示すとおり、電流検出ユニット１５０は、検出したＰＷＭ出力の電流値Ioutを示す信号をフィードバック信号生成ユニット１７０に提供することができる。

フィードバック信号生成ユニット１７０は、電圧検出ユニット１３０が検出したＰＷＭ出力の電圧値Voutと電流検出ユニット１５０が検出したＰＷＭ出力の電流値Ioutとでフィードバック信号を生成し、かつ生成されたフィードバック信号をＰＷＭ電源１１０のフィードバック信号入力端ＦＢに送信するように構成されている。図１に示すとおり、フィードバック信号生成ユニット１７０は、電圧検出ユニット１３０が検出したＰＷＭ出力の電圧値Voutを示す信号を受信することができ、かつ電流検出ユニット１５０が検出したＰＷＭ出力の電流値Ioutを示す信号を受信することができる。したがって、フィードバック信号生成ユニット１７０は、受信したＰＷＭ出力の電圧値Voutを示す信号とＰＷＭ出力の電流値Ioutを示す信号とにより、フィードバック信号を生成することができる。他の実施例において、フィードバック信号生成ユニット１７０は、ＰＷＭ出力の電圧値Voutと電流値Ioutにより、所定の第一フィードバック信号又は第二フィードバック信号を生成することもできる。以下、このような構成について具体的に説明する。

ＰＷＭ電源１１０は、フィードバック信号入力端ＦＢから受信しかつフィードバック信号生成ユニット１７０が生成したフィードバック信号により、ＰＷＭ出力を様々に制御することができる。例えば、ＰＷＭ電源１１０は、フィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値Vout、電流値Iout及び／又はパワーPoutを制御することができる。本発明の実施例において、ＰＷＭ電源１１０は、第一フィードバック信号によりＰＷＭ出力の電圧値Voutが変化しないように制御することができる。他の実施例において、ＰＷＭ電源１１０は、第二フィードバック信号によりＰＷＭ出力の電流値Ioutが低下するようにするとともに／或いはＰＷＭ出力のパワーPoutが変化しないようにすることができる。

上述した電源システム１００で被給電装置（すなわち、負荷）に電力を供給するとき、固定パワーPoutを具備するＰＷＭ出力の電圧値Vout及び／又はＰＷＭ出力の電流値Ioutは、負荷の変化に従って変化する。例えば、負荷が増加する（例えば、被給電装置及び／又は電源システム１００と被給電装置との間に接続された電力供給回路中の抵抗が増加する）とき、ＰＷＭ出力の電圧値Voutは低下することができる。したがって、本発明の実施例において、ＰＷＭ出力の電圧値Voutと電流値Ioutを検出するとともに検出されたこの結果でＰＷＭ出力を制御し、被給電装置に適当な電力を供給することができる。

本発明の実施例において、電圧検出ユニット１３０がＰＷＭ出力の電圧値Voutと所定の電圧Vthとが異なることを検出した場合、フィードバック信号生成ユニット１７０は、第一フィードバック信号を生成するとともに生成されたこの第一フィードバック信号をＰＷＭ電源１１０のフィードバック信号入力端ＦＢに入力することができる。ＰＷＭ電源１１０は、フィードバック信号入力端ＦＢから受信した第一フィードバック信号により、ＰＷＭ出力の電圧値Voutと所定の電圧Vthとを同様にすることができる。

例えば、所定の電圧Vthは１５ボルトである。負荷の増加によりＰＷＭ出力の電圧値Voutが１５ボルトから１４ボルトに低下するとき、電圧検出ユニット１３０は、ＰＷＭ出力の電圧値Voutが１４ボルトであることを示す信号をフィードバック信号生成ユニット１７０に送信する。フィードバック信号生成ユニット１７０は、電圧検出ユニット１３０から受信しかつＰＷＭ出力の電圧値Voutが１４ボルトであることを示す信号により第一フィードバック信号を生成し、かつ生成された第一フィードバック信号をＰＷＭ電源１１０のフィードバック信号入力端ＦＢに入力する。この場合、ＰＷＭ電源１１０は、フィードバック信号入力端ＦＢから受信した第一フィードバック信号により、ＰＷＭ出力の電圧値Voutを１４ボルトから１５ボルトに増加させる。すなわち、ＰＷＭ出力の電圧値Voutを所定の電圧Vthと同様にする。この実施例において、ＰＷＭ電源１１０は、フィードバック信号入力端ＦＢから受信した第一フィードバック信号により、ＰＷＭ出力の電流値Ioutを増加させることもできる。例えば、１アンペアから１．１アンペアに増加させることができる。

上述した実施例において、ＰＷＭ出力の電流値Ioutが所定の電流Ithを超えていない（例えば、１．１アンペアまでなっていない）ので、フィードバック信号生成ユニット１７０は、電圧検出ユニット１３０から受信したＰＷＭ出力の電圧値を示す信号のみにより第一フィードバック信号を生成する。

本発明の実施例において、所定の電圧Vthは、予め設定して得た電圧であるか、或いは電源システム及び／又は被給電装置の作動状況により該所定の電圧Vthを適当に調節して得た電圧であることができる。以下、これについて具体的に説明する。

本発明の他の実施例において、電流検出ユニット１５０がＰＷＭ出力の電流値Ioutが所定の電流Ithより大きいことを検出した場合、フィードバック信号生成ユニット１７０は、第二フィードバック信号を生成するとともに生成された第二フィードバック信号をＰＷＭ電源１１０のフィードバック信号入力端ＦＢに送信する。ＰＷＭ電源１１０は、フィードバック信号入力端ＦＢから受信した第二フィードバック信号により、ＰＷＭ出力の電流値Ioutを低減することができる。例えば、ＰＷＭ出力の電流値Ioutを所定の電流Ithより小さくするか或いは等しくする。

例えば、所定の電流Ithは１アンペアである。負荷の増加によりＰＷＭ出力の電流値Ioutが１アンペアから１．１アンペアに増加するとき、電流検出ユニット１５０は、ＰＷＭ出力の電流値Ioutが１．１アンペアであることを示す信号をフィードバック信号生成ユニット１７０に送信する。フィードバック信号生成ユニット１７０は、電流検出ユニット１５０から受信しかつＰＷＭ出力の電流値Ioutが１．１アンペアであることを示す信号と、電圧検出ユニット１３０から受信しかつＰＷＭ出力の電圧値Voutを示す信号とにより第二フィードバック信号を生成し、かつ生成された第二フィードバック信号をＰＷＭ電源１１０のフィードバック信号入力端ＦＢに入力する。ここで、ＰＷＭ出力の電圧値Voutは１５ボルトであることができる。ＰＷＭ電源１１０は、フィードバック信号入力端ＦＢから受信した第二フィードバック信号により、ＰＷＭ出力の電流値Ioutを１．１アンペアから１アンペアに低減することができる。すなわち、ＰＷＭ出力の電流値Ioutを所定の電流Ithと同様にする。この実施例において、ＰＷＭ電源１１０は、フィードバック信号入力端ＦＢから受信した第二フィードバック信号により、ＰＷＭ出力の電圧値Voutを増加させることもできる。例えば、１５ボルトから１６．５ボルトに増加させることにより、ＰＷＭ出力のパワーPoutが変化しないようにする（例えば、１６．５Ｗ）ことができる。

本発明の実施例において、所定の電流Ithは、予め設定して得た電流であるか、或いは電源システム及び／又は被給電装置の作動状況により該所定の電流Ithを適当に調節して得た電流であることができる。以下、これについて具体的に説明する。

本発明の実施例に係る電源システム１００は、ＰＷＭ出力の電流値Ioutが所定の電流Ithより小さいか或いは所定の電流Ithと等しいとき、ＰＷＭ出力の電圧値Voutが変化しないようにし、ＰＷＭ出力の電流値Ioutが所定の電流Ithより大きいとき、ＰＷＭ出力の電流値Ioutを所定の電流Ithより小さくするか或いは所定の電流Ithと等しくすることができる。したがって、被給電装置が作動するとき生成される熱を低減し、かつ電源システム１００が作動するとき生成される熱も低減することができる。これにより、電源システム１００と被給電装置の温度を低減し、熱の変換によってパワーが低下することを防止し、電源システム１００と被給電装置の寿命を延長することができる。

図２は、図１の電源システム１００中の電圧検出ユニット１３０、電流検出ユニット１５０及びフィードバック信号生成ユニット１７０で構成される回路構造を示す図である。

図２に示すとおり、電圧検出ユニット１３０は電源システム１００の直流出力端ＯＵＴとグランドとの間に接続された分圧抵抗モジュールを含み、分圧抵抗モジュールは直列に接続される第一抵抗Ｒ１と第二抵抗Ｒ２を含むことができる。電流検出ユニット１５０は電源システム１００の直流出力端ＯＵＴと被給電装置との間に接続された第三抵抗Ｒ３を含むことができる。フィードバック信号生成ユニット１７０は、第一アンプ（amplifier）Ａ１、第二アンプＡ２、第三アンプＡ３、第四アンプＡ４、第一スイッチユニットＱ１及び第二スイッチユニットＱ２を含むことができる。

第一アンプＡ１の一個の入力端は第一抵抗Ｒ１と第二抵抗Ｒ２との間の共用節点Ｎに接続され、第一アンプＡ１の他の入力端は参照電圧源Vrefに接続されることができる。第二アンプＡ２の二個の入力端はそれぞれ第三抵抗Ｒ３の両端に接続されることができる。

第三アンプＡ３の一個の入力端は第二アンプＡ２の出力端に接続され、第三アンプＡ３の他の入力端は参照電圧源Vrefに接続されることができる。第一スイッチユニットＱ１の制御端は第三アンプＡ３の出力端に接続され、第一スイッチユニットＱ１の第一端は第二アンプＡ２の出力端に接続されることができる。第四アンプＡ４の一個の入力端は第一アンプＡ１の出力端に接続され、第四アンプＡ４の他の入力端は第一スイッチユニットＱ１の第二端に接続され、第四アンプＡ４の出力端は電源システム１００のフィードバック信号入力端ＦＢに接続されることができる。第二スイッチユニットＱ２の制御端は第三アンプＡ３の出力端に接続され、第二スイッチユニットＱ２の第一端は第一スイッチユニットＱ１の第二端に接続された第四アンプＡ４の入力端に接続され、第二スイッチユニットＱ２の第二端は第四アンプＡ４の出力端に接続されることができる。

上述した実施例において、ＰＷＭ出力の電流値Ioutが所定の電流Ithより小さいか或いは所定の電流Ithと等しいとき、第一スイッチユニットＱ１はオープン状態になり、第二スイッチユニットＱ２はオン状態になる。第一スイッチユニットＱ１がオープン状態になり、かつ第二スイッチユニットＱ２がオン状態になるとき、第四アンプＡ４の出力端は入力端に接続される。このとき、第四アンプＡ４をソースフォロワとして操作することができる。したがって、フィードバック信号生成ユニット１７０は、電流検出ユニット１５０から受信したＰＷＭ出力の電流値Ioutを示す信号を考慮せず、電圧検出ユニット１３０から受信したＰＷＭ出力の電圧値Voutを示す信号のみにより第一フィードバック信号を生成し、かつ生成された第一フィードバック信号を第四アンプＡ４の出力端からＰＷＭ電源１１０のフィードバック信号入力端ＦＢに入力することができる。

ＰＷＭ出力の電流値Ioutが所定の電流Ithより大きいとき、第一スイッチユニットＱ１はオン状態になり、第二スイッチユニットＱ２はオープン状態になる。第一スイッチユニットＱ１はオン状態になりかつ第二スイッチユニットＱ２はオープン状態になるとき、第四アンプＡ４の出力端は入力端と導電不可能なオープン状態になる。このとき、フィードバック信号生成ユニット１７０は、電流検出ユニット１５０から受信したＰＷＭ出力の電流値Ioutを示す信号と電圧検出ユニット１３０から受信したＰＷＭ出力の電圧値Voutを示す信号とにより第二フィードバック信号を生成し、かつ生成された第二フィードバック信号を第四アンプＡ４の出力端からＰＷＭ電源１１０のフィードバック信号入力端ＦＢに入力することができる。

本発明の実施例において、ＰＷＭ出力の電圧値Voutは１５ボルトであり、所定の電流Ithは１アンペアであり、第三抵抗Ｒ３の抵抗値は１オームであり、参照電圧源の電圧Vrefを１Ｖに設定することができる。

ＰＷＭ出力の電流値Ioutが所定の電流Ith（１Ａ）より小さいとき、例えばＰＷＭ出力の電流値Ioutが０．５Ａであるとき、第二アンプＡ２の入力端の間の電圧差は０．５Ｖであることができる。したがって、第二アンプＡ２の出力は０．５Ｖであることができる。第三アンプＡ３の入力は第二アンプＡ２の出力（０．５Ｖ）と参照電圧源の電圧Vref（１Ｖ）であることができる。第二アンプＡ２の出力（０．５Ｖ）が参照電圧源は電圧Vref（１Ｖ）より小さいので、第三アンプＡ３の出力は０Ｖであることができる。このとき、第一スイッチユニットＱ１はオープン状態になり、第二スイッチユニットＱ２はオン状態になる。第二スイッチユニットＱ２がオン状態になるとき、第四アンプＡ４をソースフォロワとして使用することができる。したがって、ＰＷＭ電源１１０のフィードバック信号入力端ＦＢが受信したフィードバック信号（すなわち、第一フィードバック信号）の電圧は第一アンプＡ１の出力の影響のみを受ける。すなわち、節点Ｎの電圧と参照電圧源Vrefの電圧で操作するように構成された第一アンプＡ１は従来の技術の周知のものであり、かつ従来の技術の周知の方法で第一フィードバック信号を生成するとともに、生成された第一フィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値の安定を維持することができるので、ここでは再び説明しない。例えば、ＰＷＭ電源１１０は、１ボルトの第一フィードバック信号によりＰＷＭ出力の電圧値を１５Ｖに維持することができる。この実施例において、第一抵抗Ｒ１の抵抗値は１４０ＫΩであり、第二抵抗Ｒ２の抵抗値は１０ＫΩであり、第一アンプＡ１の出力は１Ｖであり、第四アンプＡ４の入力と出力は同様であり、例えばいずれも１Ｖであることができる。

ＰＷＭ出力の電流値Ioutが所定の電流Ith（１Ａ）より大きいとき、例えばＰＷＭ出力の電流値Ioutが１．１Ａであるとき、第二アンプＡ２の入力端の間の電圧差は１．１Ｖであることができる。したがって、第二アンプＡ２の出力は１．１Ｖであることができる。第三アンプＡ３の入力は第二アンプＡ２の出力（１．１Ｖ）と参照電圧源は電圧Vref（１Ｖ）であることができる。１．１Ｖが参照電圧源Vrefの電圧１Ｖより大きいので、第三アンプＡ３の出力は５Ｖであることができる。このとき、第一スイッチユニットＱ１はオン状態になり、第二スイッチユニットＱ２はオープン状態になる。第二スイッチユニットＱ２がオン状態になるとき、第四アンプＡ４を差動アンプ（difference amplifier）として使用することができる。したがって、ＰＷＭ電源１１０のフィードバック信号入力端ＦＢが受信したフィードバック信号（すなわち、第二フィードバック信号）の電圧は、第一アンプＡ１の出力の電圧と第二アンプＡ２の出力の電圧との間の電圧差の影響を受ける。このとき、電源の出力が電流の増加の影響を受けず、電源の出力が１５Ｖであると仮定する。この場合、上述した例によると、第一アンプＡ１の出力は１Ｖであり、第一アンプＡ１の出力（１Ｖ）と第二アンプＡ２の出力（１．１Ｖ）は異なり、第四アンプＡ４は第一アンプＡ１の出力と第二アンプＡ２の出力との間の差を拡大し、この出力を１．３６Ｖにすることができる。したがって、ＰＷＭ電源１１０は、１．３６ボルトの第二フィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値を１６．５Ｖにする（例えば、１６．５Ｖまで増加させる）とともにＰＷＭ出力の電流値Ioutを１Ａに低減することにより、ＰＷＭ出力のパワーPoutを安定させることができる。この実施例において、第一抵抗Ｒ１の抵抗値は１４０ＫΩであり、第二抵抗Ｒ２の抵抗値は１０ＫΩであり、第四アンプＡ４の出力は１．３６Ｖであることができる。

ＰＷＭ電源１１０は、従来の技術の周知の方法で得た第一フィードバック信号と第二フィードバック信号により、ＰＷＭ出力の電流値Iout、電圧値Vout及び／又はパワーPoutを制御することができるので、ここでは再び説明しない。

図３は、本発明の実施例に係る電源システムの制御方法３００を示す流れ図である。図３に示された電源システムの制御方法で図１と図２に示される電源システム１００を制御することができる。

図３に示すとおり、まず外部直流入力に対してパルス幅変調を行い、かつパルス幅変調で得たＰＷＭ出力を被給電装置に提供することができる（３１０）。つぎに、ＰＷＭ出力の電圧値Voutと電流値Ioutを検出することができる（３２０）。さらに、検出して得た電圧値Voutと電流値Ioutでフィードバック信号を生成することができる（３３０）。最後は、生成されたフィードバック信号でＰＷＭ出力を制御することができる（３４０）。

例えば、ステップ３３０において、ＰＷＭ出力の電圧値Voutが所定の電圧Vthより大きいことが検出されたことにより第一フィードバック信号を生成し、かつＰＷＭ出力の電流値Ioutが所定の電流Ithより大きいことが検出されたことにより第二フィードバック信号を生成することができる。本発明の実施例において、ＰＷＭ出力の電流値Ioutが所定の電流Ithより小さいか或いは等しいとき、ＰＷＭ出力の電圧値Voutを示す信号のみで第一フィードバック信号を生成することができる。ＰＷＭ出力の電流値Ioutが所定の電流Ithより大きいとき、ＰＷＭ出力の電圧値Voutを示す信号とＰＷＭ出力の電流値Ioutを示す信号とで第二フィードバック信号を生成することができる。

ステップ３４０において、第一フィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値Voutの安定を維持することができる。例えば、（ＰＷＭ出力の電圧値Voutを）所定の電圧Vthと同様にすることができる。第二フィードバック信号でＰＷＭ出力の電流値Ioutを低減することができる。例えば、（ＰＷＭ出力の電流値Ioutを）所定の電流Ithより小さくするか或いは等しくすることができる。また、第一フィードバック信号でＰＷＭ出力の電流値Ioutを増加させることができ、かつ第二フィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値Voutを増加させることにより、ＰＷＭ出力のパワーPoutの安定を維持することもできる。

本発明の実施例に係る電源システムの制御方法３００により、ＰＷＭ出力の電流値Ioutが所定の電流Ithより小さいか或いは等しいとき、ＰＷＭ出力の電圧値Voutの安定を維持することができる。かつ、ＰＷＭ出力の電流値Ioutが所定の電流Ithより大きいとき、ＰＷＭ出力の電流値Ioutを所定の電流Ithより小さくするか或いは等しくすることができる。それにより、被給電装置が作動するとき生成される熱を低減し、かつ電源システムの制御方法３００を応用することにより、電源システムが作動するとき生成される熱も低減することができる。すなわち、電源システムの制御方法３００を応用する電源システムと被給電装置の温度を低減し、熱の変換によってパワーが低下することを防止し、電源システムと被給電装置の寿命を延長することができる。

上述した方法或いは該方法中の一個又は複数個の操作を示すプログラム指令をコンピュータの読み取り可能な記憶媒体に記録、保存或いは固定することができる。前記プログラム指令はコンピュータで実行することができる。例えば、コンピュータの処理装置で前記プログラム指令を実行することができる。前記媒体はプログラム指令、データファイル又はデータ構造などを含むか或いはこれらの組合せを含むことができる。コンピュータの読み取り可能な記憶媒体の例として、磁気媒体（例えば、ハードディスク、フロッピーディスク及びテープ）、光学媒体（例えば、ＣＤＲＯＭディスクとＤＶＤ）、磁気光学媒体（例えば、光ディスク）、プログラム指令を記憶及び実行する専用型ハードウェア（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、随時アクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ）などを含む。プログラム指令の例として、機械コード（machine code）（コンパイラによって生成される機械コード）とコンピュータがコンパイラで実行する言語コードを含む。プログラム指令（すなわち、ソフトウェア）は、ネットワークに接続された色々なコンピュータに分布し、分布しているコンピュータでこのソフトウェアを保存及び実行することができる。例えば、一個又は複数個のコンピュータの読み取り可能な記憶媒体で前記ソフトウェアとデータを保存することができる。また、前記実施例に記載されている機能を奏するプログラム、コード及びコードセグメント（code segment）は、この技術分野に所属する技術者が本発明の実施例に係る流れ図、ブロック図及び前記説明事項により容易に釈明することができる。また、本発明の操作又は方法を実行するユニットは、ハードウェア、ソフトウェア、或いはハードウェアとソフトウェアの組合せであることができる。例えば、前記ユニットは、コンピュータで実行可能なソフトウェアであるか或いはソフトウェアが実行可能なコンピュータであることができる。

以上、本発明の好適な実施例を詳述してきたが、本発明の構成は上記の実施例に限定されるものではない。本技術分野の当業者は本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計の変換等を行うことができる。例えば、前記技術的事項を異なる順番に実行するか、或いは前記システム、構造、設備及び回路中のモジュールを異なる方法で組み合わせるか、或いはこれらの代わりに他のモジュール又は同効物を使用することにより、本発明の効果を奏することができる。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない実施例はいずれも、特許請求の範囲が定めた範囲に入っている。

１００電源システム
１１０パルス幅変調（ＰＷＭ）電源
１３０電圧検出ユニット
１５０電流検出ユニット
１７０フィードバック信号生成ユニット
ＩＮ直流入力端
ＦＢフィードバック信号入力端
ＯＵＴ直流出力端
Ａ１第一アンプ
Ａ２第二アンプ
Ａ３第三アンプ
Ａ４第四アンプ
Ｑ１第一スイッチユニット
Ｑ２第二スイッチユニット
Iout ＰＷＭ出力の電流値
Vout ＰＷＭ出力の電圧値
Pout ＰＷＭ出力のパワー
Vref 参照電圧源

Claims

電源システムであって、該電源システムは、
直流入力端、フィードバック信号入力端及び直流出力端を含むＰＷＭ電源であって、該ＰＷＭ電源は、直流入力端から外部直流入力を受け取り、受け取った外部直流入力に対してパルス幅変調を行い、かつパルス幅変調によって獲得したＰＷＭ出力を直流出力端から被給電装置に提供するように構成されるＰＷＭ電源と、
ＰＷＭ出力の電圧値を検出するように構成される電圧検出ユニットと、
ＰＷＭ出力の電流値を検出するように構成される電流検出ユニットと、
電圧検出ユニットが検出したＰＷＭ出力の電圧値と電流検出ユニットが検出したＰＷＭ出力の電流値とでフィードバック信号を生成し、かつ生成されたフィードバック信号をＰＷＭ電源のフィードバック信号入力端に送信するように構成されるフィードバック信号生成ユニットとを含み、
ＰＷＭ電源は、フィードバック信号入力端から受信したフィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値と電流値を制御する電源システム。
電流検出ユニットがＰＷＭ出力の電流値が所定の電流より大きいことを検出した場合、フィードバック信号生成ユニットは第二フィードバック信号を生成し、ＰＷＭ電源はフィードバック信号入力端から受信した第二フィードバック信号でＰＷＭ出力の電流値を低減する、請求項１に記載の電源システム。
フィードバック信号生成ユニットは、電圧検出ユニットから受信しかつＰＷＭ出力の電圧値を示す信号と電流検出ユニットから受信しかつＰＷＭ出力の電流値を示す信号とで第二フィードバック信号を生成する、請求項２に記載の電源システム。
ＰＷＭ電源は、フィードバック信号入力端から受信した第二フィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値を増加させることによりＰＷＭ出力のパワーの安定を維持する、請求項３に記載の電源システム。
電流検出ユニットがＰＷＭ出力の電流値が所定の電流より大きくないことを検出し、かつ電圧検出ユニットがＰＷＭ出力の電圧値と所定の電圧とが異なることを検出した場合、フィードバック信号生成ユニットは第一フィードバック信号を生成し、ＰＷＭ電源はフィードバック信号入力端から受信した第一フィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値と所定の電圧とを同様にする、請求項４に記載の電源システム。
フィードバック信号生成ユニットは、電圧検出ユニットから受信したＰＷＭ出力の電圧値を示す信号で第一フィードバック信号を生成する、請求項５に記載の電源システム。
ＰＷＭ電源は、フィードバック信号入力端から受信した第一フィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値を増加させる、請求項６に記載の電源システム。
電圧検出ユニットは電源システムの直流出力端とグランドとの間に接続された分圧抵抗モジュールを含み、分圧抵抗モジュールは直列に接続される第一抵抗と第二抵抗を含み、
電流検出ユニットは電源システムの直流出力端と被給電装置との間に接続された第三抵抗を含み、
フィードバック信号生成ユニットは、第一アンプ、第二アンプ、第三アンプ、第四アンプ、第一スイッチユニット及び第二スイッチユニットを含み、
第一アンプの一個の入力端は第一抵抗と第二抵抗との間の共用節点に接続され、第一アンプの他の入力端は参照電圧源に接続され、
第二アンプの二個の入力端はそれぞれ、第三抵抗の両端に接続され、
第三アンプの一個の入力端は第二アンプの出力端に接続され、第三アンプの他の入力端は参照電圧源に接続され、
第一スイッチユニットの制御端は第三アンプの出力端に接続され、第一スイッチユニットの第一端は第二アンプの出力端に接続され、
第四アンプの一個の入力端は第一アンプの出力端に接続され、第四アンプの他の入力端は第一スイッチユニットの第二端に接続され、第四アンプの出力端は電源システムのフィードバック信号入力端に接続され、
第二スイッチユニットの制御端は第三アンプの出力端に接続され、第二スイッチユニットの第一端は第一スイッチユニットの第二端に接続された第四アンプの入力端に接続され、第二スイッチユニットの第二端は第四アンプの出力端に接続され、
ＰＷＭ出力の電流値が所定の電流より大きくないとき、第一スイッチユニットがオープン状態になり、第二スイッチユニットがオン状態になることにより、第四アンプをソースフォロワとして操作し、かつ第一アンプの出力と同じ出力をフィードバック信号としてＰＷＭ電源のフィードバック信号入力端に入力し、
ＰＷＭ出力の電流値が所定の電流より大きいとき、第一スイッチユニットがオン状態になり、第二スイッチユニットがオープン状態になることにより、第四アンプを差動アンプとして操作し、かつ第一アンプの出力と第二アンプの出力との間の差を拡大して得たことをフィードバック信号としてＰＷＭ電源のフィードバック信号入力端に入力する、請求項１に記載の電源システム。
電源システムの制御方法であって、該方法は、
外部直流入力に対してパルス幅変調を行い、かつパルス幅変調で得たＰＷＭ出力を被給電装置に提供するステップと、
ＰＷＭ出力の電圧値と電流値を検出するステップと、
検出した電圧値と電流値でフィードバック信号を生成するステップと、
生成されたフィードバック信号でＰＷＭ出力を制御するステップとを含む、電源システムの制御方法。
フィードバック信号を生成するステップは、
ＰＷＭ出力の電流値が所定の電流より大きいことが検出されたことにより第二フィードバック信号を生成することを含み、
ＰＷＭ出力を制御するステップは、
第二フィードバック信号でＰＷＭ出力の電流値を低減することを含む、請求項９に記載の電源システムの制御方法。
ＰＷＭ出力の電圧値を示す信号とＰＷＭ出力の電流値を示す信号とで第二フィードバック信号を生成する、請求項１０に記載の電源システムの制御方法。
ＰＷＭ出力を制御するステップは、第二フィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値を増加させることにより、ＰＷＭ出力のパワーの安定を維持することを更に含む、請求項１１に記載の電源システムの制御方法。
フィードバック信号を生成するステップは、
電流検出ユニットがＰＷＭ出力の電流値が所定の電流より大きくないことを検出し、かつ電圧検出ユニットがＰＷＭ出力の電圧値と所定の電圧とが異なることを検出したとき、第一フィードバック信号を生成することを含み、
ＰＷＭ出力を制御するステップは、
第一フィードバック信号でＰＷＭ出力の電圧値と所定の電圧とを同様にすることを含む、請求項１２に記載の電源システムの制御方法。
ＰＷＭ出力の電圧値を示す信号で第一フィードバック信号を生成する、請求項１３に記載の電源システムの制御方法。
ＰＷＭ出力を制御するステップは、
第一フィードバック信号でＰＷＭ出力の電流値を増加させることを更に含む、請求項１４に記載の電源システムの制御方法。
コンピュータの読み取り可能な記憶媒体であって、該コンピュータの読み取り可能な記憶媒体には、電源システムの制御方法を実行するプログラムが記憶されており、
前記電源システムの制御方法は、
外部直流入力に対してパルス幅変調を行い、かつパルス幅変調で得たＰＷＭ出力を被給電装置に提供するステップと、
ＰＷＭ出力の電圧値と電流値を検出するステップと、
検出した電圧値と電流値でフィードバック信号を生成するステップと、
生成されたフィードバック信号でＰＷＭ出力を制御するステップとを含む、コンピュータの読み取り可能な記憶媒体。