TW200524243A - Master-slave current distribution circuit - Google Patents

Description

200524243 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域 本案係指一種主從式電流分配電路，尤指一種應用於 電源供應器並聯系統之主從式電流分配電路。 先前技術 請參閱第一圖（a )，其為一習知技術中應用於電源供 應器並聯系統之主從式電流分配電路，其中，主從式電流 分配電路1係由電壓放大器11、阻抗1 2、功率轉換級單元 1 3、電流偵測單元14、等效二極體1 5、可調式放大器1 6、 以及加法單元1 7所共同構成。藉由主從式電流分配電路1 與二個並聯的電源供應器PS1、PS2電連接，以達成穩定分 配電源供應器PS1、PS 2的輸出電壓與輸出電流的目的。 在主從式電流分配電路1當中，必須加入一種能隙電 壓以防止電源供應器PS1、PS2彼此之間產生並聯誤差，造 成輸出上的不穩定，如等效二極體〗5便是分離元件 (Discrete Component)在其線性操作區域（大約是〇〜〇. 4V) 内產生非線性狀況的一種方法。但這種能隙電壓在較大值 時反而會使得電源供應器PS1、PS2的輸出產生不穩定現 象。 為了克服這個問題，習知技術中出現了一種解決方

200524243 五、發明說明（2) 法’即疋以電壓調降方法（Dr00p Method)設定主從式電流 分配電路1從零負載至最大負載取一操作斜率 slope- △V/Vomax ’其中av為主從式電流分配電路1可使 用之電壓範圍，而Vomax為輸出電壓的最大值。然而，這 種方法的缺點是’當AV愈小或*v〇max愈大時，並聯之電 源供應器的誤差會變大而使得二者無法於輕負載時並聯 (如第一圖（b )所示），同時電源供應器彼此之間的電壓必 須非常小’再者，因為溫度漂移或是元件、零件之誤差亦 會造成電源供應器之無法並聯的現象。 一 於上述習知技術中出現的瓶頸，申請人乃經悉心試 驗與研九’並一本鍥而不捨之精神，終發明出本案「主從 式電流分配電路」。以下為本案之簡要說明。 發明内容 本案之主要構想為提出一種主從式電流分配電路，係 ^ ^ ^電源供應器並聯系統中，其中該電源供應器旅聯 1、糸i少由一第一電源供應器與一第二電源供應器益聯 :轉換^從式電流分配電路包括：—電壓放大器；一功 *甘、早兀’其一輸入端連接於該電壓放大器之一輸出 Ϊ端端連接於一負載；-電流偵測單元，其--輸 &二；功率轉換級單元之該輸出端與該負載；一等 ’其一輸入端連接於該電流偵測單元之一輸出

200524243 五、發明說明（3) 端’其一輸出端連接於該電源供應器並聯系統；一可調式 放大器’其一反向輸入端連接於該電流偵測單元之該輸出 端與該等效二極體之該輸入端，其一非反向輸入端連接於 該等效二極體之該輸出端與該電源供應器並聯系統；一加 法單元’連接於該電壓放大器之一非反向輸入端與該可調 式放大器之一輸出端；以及一主動式電壓調降（Active Droop)單元，連接於該電流偵測單元之該輸出端；其中， 藉由該主動式電壓調降單元於該負載小於一預設值時，線 性調整該主從式電流分配電路所具有之一操作電壓參考 值’以降低該第一電源供應器與該第二電源供應器並聯於 輕載時所產生之一誤差。 根據上述構想，其中該電壓放大器更具有一負回授電 路。 根據上述構想，其中該負回授電路係由一阻抗所構 成。 根據上述構想，其中該操作電壓參考值係為該輸出電 壓的1%〜5%。 根據上述構想，其中該電流偵測單元之該輸出端與該 可調式放大器之該非反向輸入端之間更具有一能隙電壓調 變單元，用以調變該電流偵測單元之該輸出端與該可調式 放大器之該非反向輸入端之間所具有之一能隙電壓。 根據上述構想，其中該能隙電壓調變單元係於該負載 小於一預設值時調升該能隙電壓，並於該負載大於等於該 預設值時調降該能隙電壓，以消除該第一電源供應器與該

第7頁 200524243 五、發明說明（4) 第一電源供應器並聯於輕載時所產生之一不穩定現象。 、根據上述構想，其中該電壓放大器與該可調式放大器 更連接於一軟啟動電路。 根據上述構想，其中該軟啟動電路係用以將該主從式 電流分配電路輸出至該負載之一輸出電壓回授至該軟啟動 電路，起動該軟啟動電路並同步於該輸出電壓之一比例 值，以降低該第二電源供應器於該第一電源供應器之後工 作時，於該輸出電壓所產生之一突波電壓值。 根據上述構想，其中該比例值係為9〇%〜95%。

本案得藉由下列圖式及詳細說明，俾得一更深入之 解： 實施方式 請參閱第二 電流分配電路方 用於第一電源供 的成電源供應器 電壓放大器2 1、 單元23、電流偵 26、加法單元27 2 8所構成。其 壓放大器21之輪

圖（a)，其為本案一較佳實施例之主從式 塊圖’其中’主從式電流分配電路2係應 應器psi與第二電源供應器pS2並聯所構成 並聯系統中。主從式電流分配電路2係由 阻抗22所構成的負回授電路、功率轉換級 测單元24 '等效二極體25、可調式放大器 以及主動式電壓調降（Act i ve Droop )單 中’功率轉換級單元23之輸入端連接於電 出端、輸出端則連接於一負載，電流偵測

第8頁 200524243 五、發明說明（5) :几2，輸人端連接於功率轉換級單元23之輸出端與該g 端、給^二極體25之輸入端連接於電流偵測單元24之^出 5fPs/，端則連接於第一電源供應器PS1與第二電源供應 ^ 2 4之^ίΠ放/器2 6之反向輸入端連接於電流伯測ΐ .表技#Ϊ知與等效二極體25之輸入端、非反向輸入端則 二電凴ίΪ二極體25之輸出端與第—電源供應器PS1與第 ΐίί ，加法單元27連接於電壓放大器21之非 單：2二ΪΪ可調式放大器26之輸出端’主動式電壓調降 早凡28則連接於電流偵測單元24之輸出端。 請參閱第二圖（b)，其為根據第二圖（3)繪製之主 電壓調降單元調變波形圖，其調變方法 ^ 係用以於該負載小於一預設值時(輕載)=調周 從式電〃IL分配電路3所具有之一操作電壓參考值， 也就是該輸出電壓之最大值的1%〜5%，使得主從式電流分 配電路3的操作線性斜率為，盆中a = i% 〜5%(比例值），而B = 5%〜1〇%(比例值），此為建議之操作線0 性斜率，其中為主從式電流分配電路3可使用之電壓範 圍’而Vo為該輸出電壓。 此法可提升主從式電流分配電路3的操作線性度及準 確性’使得主從式電流分配電路3可在較小負載及第一電 源供應器PS 1與第二電源供應器PS2之輸出電壓差較為寬鬆 的情形下’降低第一電源供應器PS1與第二電源供應器psg 並聯時所產生之誤差於一輕載條件之^。 清參閱第三圖（a )’其為本案另一較佳實施例之主從 議_隨|丨 雜圓麵涵 200524243 五、發明說明（6) 式電流分配電路方塊圖，其中，主從式電流分配電路3亦 可選擇性地分別或同時具有能隙電壓調降單元3 91以及軟 啟動電路392。

能隙電壓調變單元3 92係連接於電流偵測單元34之輸 出端與可調式放大器36之非反向輸入端之間，用以調變電 流偵測單元34之輸出端與可調式放大器36之非反向輸入端 之間所具有之一能隙電壓。其調變方法是（請參閱第三圖 (b))，於該負載小於一預設值時調升該能隙電壓，或是於 該負載大於等於該預設值時調降該能隙電壓，以消除第一 電源供應器PS1與第二電源供應器PS2並聯於輕載時所產生 之一不穩定現象，並降低二者之間的並聯誤差於重載。並 聯誤差降低之後的波形圖如第三圖（c)所示，由圖中可看 出’α相對於第一圖（b)，第一電源供應器PS1與第二電源供 應器PS2不論並聯於輕載或重載時皆極為穩定。 f外，藉由將主從式電流分配電路3輸出至該負載之 壓回授至軟啟動電路392 ’將軟啟動電路392之起 ==點請參閱第三圖⑷）、並同步於該輸出電壓之 90/。（建儀之比例值），以便有 篦一雷、、塔糾麻亚〜 穷欢降低第一電源供應器PS2於

第 電’原供應器ρ s 1工作中以叛杯λ μ + L

成，、生々而、 熱插入的方式加入並聯系統 值。 询出電壓之波形上之突波電壓 由第三圖（d)之波形圖可 設於該輪出電壓為b點、並且 之時’電源供應器pSl以及第 知’軟啟動電路392之起動點 同步於該輸出電壓之90%〜950/〇 二電源供應器PS2之輸出電壓

200524243

五、發明說明（7) 波形上之突波電壓值便被有效抑制。因此，軟啟動電路 392不但可解決在並聯系統中，當電源供應器psi正常輸 出、而電源供應器PS2以熱插入（hot-plugging)的方V力口 入並聯系統時，所造成電源供應器PS1的輸出電壓之U 產生一信號過激（oversh〇〇t )的突波現象（如第三圖（e)所 示）^。同時，亦改善了習知技術中，為了解決此問題而於 主從電流分配電路1中加入一軟啟動電路，但卻將運作起 始點設於圖中a點、同步於並聯系統的輸出電壓“，所造 成軟啟動功能不夠完全、仍有少許的突波產生的問題（如 第二圖（f)所示）。 請參閱第四圖，其為本案再一較佳實施例之主從式電 流分配電路之實際電路圖，其中主從式電流分配電路4在 實際配置上，能隙電壓調變單元41以及軟啟動電路42係可 以選擇$地分別或同時與主動式電壓調降單元4 3配置，以 發揮穩定第一電源供應器ps i與第二電源供應器ps2並聯狀 態的功效。 本案得由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾 然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

200524243 圖式簡單說明 圖式簡單說明 第一圖（a ):習知技術中應用於電源供應器並聯系統之主 從式電流分配電路； 第一圖（b):第一圖（a)之並聯誤差降低前之波形圖（不具 有主動式電壓調降單元）·， 第一圖（a ):本案一較佳實施例之主從式電流分配電路方 塊圖； 第三圖（a):本案另一較佳實施例之主從式電流分配電路 方塊圖（兼具有能隙電壓調變單元及軟啟動電路）； 第:圖（b):第三圖（a)之能隙電壓調變單元調變波形圖； 第二圖（c):第三圖（a)之並聯誤差降低後之波形圖（兼具 有主動式電壓調降單元及能隙電壓調變單元）； 第三圖（e ) 第三圖（〇 第三圖（d):第三圖（a)之軟啟動波形圖； 第一圖（a)之突波現象波形圖； 另一習知技術之軟啟動波形圖；以及 第四圖：本案再一較佳實施例之主從式電流分配 際電路圖。 本案圖式中所包含之各元件列示如下 I、 2、3、4主從式電流分配電路 II、 21、31電壓放大器

200524243 圖式簡單說明 12、 22、32 阻抗 13、 23、33功率轉換級單元 14、 24、34電流偵測單元 15、 25、35等效二極體 16、 26、36可調式放大器 17、 27、37加法單元 392、42軟啟動電路 391、41能隙電壓調變單元 28、38、43主動式電壓調降單元 PS1第一電源供應器 PS2第二電源供應器

第13頁

Claims (1)

1. 200524243 六、申請專利範圍 一 一· 種主從式電流分配電路，係應用於一電源供應器並聯 系統T，其中該電源供應器並聯系統係至少由一第一電源 供應器與一第二電源供應器並聯而成，該主從式電流分配 電路包括： 一電壓放大器； 功率轉換級單元’其一輸入端連接於該電壓放大器 之輸出端，其一輸出端連接於一負載； 一電流偵測單元，其一輸入端連接於該功率轉換級單 兀之該輸出端與該負載·， 一 一等效二極體，其一輸入端連接於該電流偵測單元之 一輸出端’其一輸出端連接於該電源供應器並聯系統·， 可調式放大器，其一反向輸入端連接於該電流偵測 單疋之該輸出端與該等效二極體之該輸入端，其一非反向 輸入端連接於該等效二極體之該輸出端與該電源供應器並 聯系統； ▲ 一加法單元，連接於該電壓放大器之一非反向輸入端 與該可調式放大器之一輸出端；以及 一主動式電壓調降（Active Droop)單元，連接於該電 流偵測單元之該輸出端； ^ 其中，藉由該主動式電壓調降單元於該負載小於一預 λ值時’線性調整該主從式電流分配電路所具有之一操作 ，壓參考值，以降低該第一電源供應器與該第二電源供應 器並聯於輕載時所產生之一誤差。 2·如申請專利範圍第1項所述之主從式電流分配電路，其

   第14頁 200524243 六、申請專利範圍 中該電壓放大器更具有一負回授電路。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之主從式電流分配電路，其 中該負回授電路係由一阻抗所構成。 4·如申請專利範圍第1項所述之主從式電流分配電路，其 中該操作電壓參考值係為該輸出電壓的1%〜5%。 5·如申請專利範圍第1項所述之主從式電流分配電路，其 中該電流偵測單元之該輸出端與該可調式放大器之該非反 向輸入端之間更具有一能隙電壓調變單元，用以調變該電 流偵測單元之該輸出端與該可調式放大器之該非反向輸入 端之間所具有之一能隙電壓。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之主從式電流分配電路，其 中該能隙電壓調變單元係於該負載小於一預設值時調升該 能隙電壓’並於該負載大於等於該預設值時調降該能隙電 壓’以消除該第一電源供應器與該第二電源供應器並聯於 輕載時所產生之一不穩定現象。 7·如申請專利範圍第6項所述之主從式電流分配電路，其 令該電壓放大器與該可調式放大器更連接於一軟啟動電 路。 8·如申請專利範圍第7項所述之主從式電流分配電路，其 令該軟啟動電路係用以將該主從式電流分配電路輸出至該 負載之一輸出電壓回授至該軟啟動電路，起動該軟啟動電 路並同步於該輸出電壓之一比例值，以降低該第二電源供 應器於該第一電源供應器之後工作時，於該輸出電壓所產 生之一突波電壓值。

   第15頁 200524243 六、申請專利範圍 9.如申請專利範圍第8項所述之主從式電流分配電路，其 中該比例值係為90%〜95%。 第16頁 1^·