TW201443635A - 脈衝寬度調變之負載分擔匯流排 - Google Patents

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Abstract

電源供應器模組具有並聯耦合之輸出且在一單線負載分擔匯流排上輸送負載分擔平衡資訊。脈衝寬度調變(PWM)信號表示該單線負載分擔匯流排上之該等電源供應器模組之各者之輸出負載。該PWM信號之PWM負載分擔信號寬度(所確證之時間)表示該各自電源供應器模組之該輸出負載。該等電源供應器模組之各者偵測該負載分擔匯流排上之該PWM信號之確證，且接著其等之各者同時用表示其等各自輸出負載之一PWM信號驅動該負載分擔匯流排。具有最大百分比負載之該電源供應器模組將確證其PWM負載分擔信號最長，且其後其他電源供應器模組將調整其等之輸出以將功率輸出更均勻地供應至該負載。

Description

脈衝寬度調變之負載分擔匯流排
本發明係關於並聯電源供應器之間之負載分擔之控制，且更特定言之，本發明係關於在控制並聯電源供應器之間之負載分擔中使用脈衝寬度調變(PWM)。
諸多較大電子系統(例如電腦伺服器、磁碟儲存器陣列、電信設備等等)要求大量操作功率且此操作功率必須高度可靠。系統設計者之一共同方法係將一系統電源供應器實施為複數個較小電源供應器模組。將複數個較小電源供應器模組之輸出並聯連接在一起以提供所要求之操作功率。通常，系統電源供應器中具有比所要求更多電源供應器模組以提供現有負載。此裝置能夠移除(例如拔掉)故障電源供應器模組，同時電子系統係可操作且不會影響其之操作。替換電源供應器模組(例如新型的或經修復的)可插回至系統電源供應器中以維持冗餘電源供應器容量之一想要量。
當並聯連接電源供應器模組輸出時，不可能確保各並聯連接之電源供應器模組具有相同輸出電壓。在配線、電壓參考值、溫度及可導致電源供應器模組之間之輸出電壓略微不同之其他因素中始終存在容限。因此，具有一略微高之輸出電壓之電源供應器模組之一或多者將傾向於供應系統負載之本體。因此，一些電源供應器模組可在全功率下操作，同時其他模組幾乎不提供功率。在全功率下操作之電源供應器模組將更熱且因此更容易發生故障。在全功率下操作之電源供應 器模組係「飽和的」且若有一負載暫態，其無法供應額外功率。此外，供應少量功率或不供應功率之其他電源供應器模組無法在一交換模式轉換器電源供應器之一理想狀態下操作。一輕載之電源供應器模組可能不具有對一暫態負載之一想要回應。對於最佳可靠性及效能，電源供應器模組之各者應承載系統負載之一均勻分佈分擔。
已藉由使用電源供應器模組之間之一「同線」上之類比信號發送而實施達成電源供應器模組之間之系統負載之一均勻分佈分擔之嘗試。在各電源供應器模組透過一電阻器將一電壓驅動至一單線匯流排上之情況下，可實施此同線。所施加之電壓為在其處操作電源供應器模組之功率位準之一表示。全部電源供應器模組監測此匯流排電壓，其為自電源供應器模組施加之全部電壓之一算術平均值。此匯流排電壓表示電源供應器模組之各者應施加至負載之平均功率。接著，各電源供應器模組之控制電路驅動其輸出電壓以達成此平均功率值，以因此創造一負載平衡之電源供應器系統。
例如，一「主體」器件(控制器)可監測總負載且接著可將類比命令發佈至電源供應器模組之各者以在此等電源供應器模組之間均勻分散工作負載。主體控制器件可提供表示各電源供應器模組之一目標功率輸出目標之一電壓。該等模組之各者之此主體控制器件控制電壓可為用於調整電源供應器模組之參考電壓且藉此可調整來自該模組之所得輸出功率之一類比電壓。此類型之功率流信號發送控制可能易受單點故障影響。若主體控制器失效，則電源供應器系統可變成無法使用及/或不能操作。
電源供應器模組駐留於一雜訊環境中，其中用於在電源供應器之間傳達負載分擔資訊之現有技術對於雜訊非常敏感且要求以特製電路施行。大多數現代技術電源供應器使用可通過數位電路控制之交換調節器。為了產生一類比控制信號，需要一數位至類比轉換器(DAC) 以創造一類比功率指示信號。DAC可較大及昂貴以在一電源供應器系統中實施。數位技術可提供更佳雜訊抗擾性，但現有數位技術使用對存在於交換電源供應器模組中之雜訊暫態敏感之通信協定。
因此，需要並聯連接之電源供應器模組之負載平衡(例如負載分擔)之一更穩固、雜訊抗擾及非昂貴之實施方案。
根據一實施例，一電源供應器系統可包括：具有並聯耦合之各自功率輸出之複數個電源供應器模組；複數個電源供應器模組之各者具有用於控制其之功率輸出之一控制器；控制器之各一者可耦合至一負載分擔匯流排(LSB)，其中控制器之各者監測LSB上之邏輯位準，控制器之一者確證LSB上之一負載分擔信號，當偵測到LSB上之經確證負載分擔信號時，控制器啟動其等各自負載分擔計時器及確證LSB上之其等負載分擔信號，且當可解除確證LSB上之負載分擔信號時，各自負載分擔計時器停止；其中控制器之各者自其等各自負載分擔計時器判定藉由複數個電源供應器模組之一者供應之一最大百分比功率值；接著，控制器之各者比較最大百分比功率值與藉由複數個電源供應器模組之一各自者供應之一百分比功率值；當最大百分比功率值可能大於藉由複數個電源供應器模組之各自者供應之百分比功率值時，則可增加複數個電源供應器模組之此等各自者之輸出功率；及當最大百分比功率值實質上與藉由複數個電源供應器模組之一者供應之一百分比功率值相同時，則可減少複數個電源供應器模組之此各自者之輸出功率。
根據一進一步實施例，控制器可為一脈衝寬度調變(PWM)控制器。根據一進一步實施例，百分比功率值可為一各自PWM控制器之一作用時間循環值。根據一進一步實施例，各PWM控制器可包括：一週期暫存器；一週期比較器，其具有耦合至週期暫存器之輸出之第 一輸入；一計數器，其具有耦合至週期比較器之第二輸入之輸出；一作用時間循環比較器，其具有耦合至計數器之輸出之第一輸入；一作用時間循環暫存器，其具有耦合至作用時間循環比較器之第二輸入之輸出；一驅動器，其具有耦合至作用時間循環比較器之一輸出之一輸入及耦合至LSB之一輸出，其中當計數器中之一數值可能小於作用時間循環暫存器中之一作用時間循環值時，驅動器將各自控制器之負載分擔信號確證至LSB上，否則可關閉驅動器之輸出；及一捕獲暫存器，其具有耦合至計數器之輸出之輸入，其中當可解除確證LSB上之負載分擔信號時，捕獲暫存器儲存計數器之數值。
根據一進一步實施例，可自捕獲暫存器中之數值判定最大百分比功率值。根據一進一步實施例，第一邊緣偵測器及第二邊緣偵測器可耦合至LSB，其中第一邊緣偵測器判定何時可在LSB上確證負載分擔信號且第二邊緣偵測器判定何時可在LSB上解除確證負載分擔信號。根據一進一步實施例，第一邊緣偵測器可為一下降邊緣偵測器且第二邊緣偵測器可為一上升邊緣偵測器。根據一進一步實施例，第一邊緣偵測器可為一上升邊緣偵測器且第二邊緣偵測器可為一下降邊緣偵測器。
根據一進一步實施例，一雜訊濾波器可耦合於LSB與第一邊緣偵測器及第二邊緣偵測器之間。根據一進一步實施例，驅動器可為一開路集極電晶體。根據一進一步實施例，驅動器可為一開路汲極場效應電晶體。根據一進一步實施例，控制器可為一微控制器。
根據一進一步實施例，各PWM控制器可包括：一週期暫存器；一週期比較器，其具有耦合至週期暫存器之輸出之第一輸入；一計數器，其具有耦合至週期比較器之第二輸入之輸出；一作用時間循環比較器，其具有耦合至計數器之輸出之第一輸入；一作用時間循環暫存器，其具有耦合至作用時間循環比較器之第二輸入之輸出；一正規化 電路，其用於將作用時間循環暫存器中之一作用時間循環值轉換為百分比功率值；一百分比功率暫存器，其具有耦合至正規化電路之輸入且儲存百分比功率值；一百分比功率倒數計數器，其耦合至百分比功率暫存器，其中當可將一負載/啟動信號確證至其之一負載輸入時，百分比功率倒數計數器負載來自百分比功率暫存器之百分比功率值且啟動自其之倒數計時；一驅動器，其具有耦合至百分比功率倒數計數器之一輸出之一輸入，其中當一非零數值可存在於百分比倒數計數器中時，驅動器確證LSB上之各自控制器之負載分擔信號，否則可關閉驅動器之輸出；一負載分擔信號時間計數器，其中負載分擔信號時間計數器在可確證LSB上之負載分擔信號時啟動計時且在可解除確證LSB上之負載分擔信號時停止計時，其中其之一計數結果為最大百分比功率值；及一負載分擔比較器，其具有耦合至來自百分比功率暫存器之輸出之第一輸入及耦合至來自負載分擔信號時間計數器之輸出之第二輸入。
根據一進一步實施例，第一邊緣偵測器及第二邊緣偵測器可耦合至LSB，其中第一邊緣偵測器判定何時可在LSB上確證負載分擔信號且何時負載分擔信號時間計數器啟動計數，且第二邊緣偵測器判定何時負載分擔信號時間計數器停止計數。根據一進一步實施例，第一邊緣偵測器可為一下降邊緣偵測器且第二邊緣偵測器可為一上升邊緣偵測器。根據一進一步實施例，第一邊緣偵測器可為一上升邊緣偵測器且第二邊緣偵測器可為一下降邊緣偵測器。根據一進一步實施例，一雜訊濾波器可耦合於LSB與第一邊緣偵測器及第二邊緣偵測器之間。根據一進一步實施例，控制器可為一微控制器。
根據一進一步實施例，用於平衡一電源供應器系統中之複數個電源供應器模組之功率輸出之一方法可包括以下步驟：並聯耦合來自複數個電源供應器模組之功率輸出；提供耦合至複數個電源供應器模 組之各者之一負載分擔匯流排(LSB)；偵測LSB上之一負載分擔信號之確證；在偵測到其上之負載分擔信號之後，確證LSB上之一單元負載分擔信號達一單元時間；量測可在LSB上確證負載分擔信號之一時間；判定該單元時間是否可能小於負載分擔信號之量測時間或該單元時間實質上是否可為負載分擔信號之相同時間；其中若該單元時間小於負載分擔信號之量測時間，則增加複數個電源供應器模組之各自者之輸出功率，且若該單元時間實質上可為負載分擔信號之相同時間，則降低複數個電源供應器模組之各自者之輸出功率。
根據一進一步實施例，偵測負載分擔信號之確證之步驟可包括偵測LSB之一邏輯位準中之一變化之步驟。根據一進一步實施例，量測可在LSB上確證負載分擔信號之時間之步驟可包括以下步驟：偵測自一第一邏輯位準至一第二邏輯位準之LSB上之一變化以啟動時間量測，且接著偵測自第二邏輯位準返回至第一邏輯位準之LSB上之一變化以停止負載分擔信號之時間量測。
102‧‧‧數位系統/負載
104‧‧‧電源供應器模組
106‧‧‧電源電路
108‧‧‧PWM產生器
108a‧‧‧PWM-1產生器
108n‧‧‧PWM產生器
110‧‧‧負載分擔匯流排
220‧‧‧數位處理器及記憶體
222‧‧‧時脈產生器
224‧‧‧計數器
226‧‧‧週期比較器
228‧‧‧週期暫存器
230‧‧‧作用時間循環比較器
232‧‧‧作用時間循環暫存器
234‧‧‧PWM信號驅動器
340‧‧‧電晶體切換器
342‧‧‧雜訊濾波器
344‧‧‧偵測器邏輯/邊緣偵測器
346‧‧‧IRQ
348‧‧‧捕獲暫存器
350‧‧‧邏輯閘極
352‧‧‧邏輯閘極
354‧‧‧閘極
356‧‧‧電阻器/邏輯高脈衝(FIRST)
450‧‧‧時脈產生器
452‧‧‧正反器
456‧‧‧負載分擔比較器
458‧‧‧百分比功率暫存器
460‧‧‧轉換電路
462‧‧‧倒數計數器
464‧‧‧時間計數器
570‧‧‧步驟
572‧‧‧步驟
574‧‧‧步驟
576‧‧‧步驟
578‧‧‧步驟
580‧‧‧步驟
582‧‧‧步驟
584‧‧‧步驟
690‧‧‧時間
692‧‧‧時間
藉由參考結合附圖之以下描述而獲得本發明之一更全面理解，其中：圖1繪示根據本發明之一特定實例性實施例之使其等之輸出並聯連接之複數個電源供應器模組及使用脈衝寬度調變(PWM)用於判定該等電源供應器模組之間之負載分擔之一單線負載分擔匯流排之示意性方塊圖；圖2繪示根據本發明之教示之一典型PWM產生器之一示意性方塊圖；圖3繪示根據本發明之一特定實例性實施例之具有同步負載分擔監測及控制能力之一PWM產生器之一示意性方塊圖；圖4繪示根據本發明之另一特定實例性實施例之具有非同步負載 分擔監測及控制能力之一PWM產生器之一示意性方塊圖；圖5繪示根據本發明之特定實例性實施例之負載分擔監測及控制之一示意性程序流程圖；及圖6繪示根據本發明之特定實例性實施例之來自複數個電源供應器模組之PWM負載分擔資訊之示意性時序圖。
雖然本發明易受各種修改及替換形式之影響，但已在圖中展示且在本文中詳細描述其之特定實例性實施例。然而，應瞭解，本文中特定實例性實施例之描述不意欲將本發明限制於本文所揭示之特定形式，但相反，本發明將涵蓋如所附申請專利範圍界定之全部修改及等效物。
電源供應器模組具有並聯耦合之輸出且在一單線負載分擔匯流排上輸送負載分擔平衡資訊。脈衝寬度調變(PWM)信號表示在單線負載分擔匯流排上之電源供應器模組之各者之輸出負載。PWM信號之PWM負載分擔信號寬度(所確證之時間)表示各自電源供應器模組之輸出負載。電源供應器模組之各者偵測負載分擔匯流排上之PWM信號之確證，且接著其等之各者同時用表示其等各自輸出負載之一PWM信號驅動負載分擔匯流排。具有最大百分比負載之電源供應器模組將確證其PWM負載分擔信號最長，且其後其他電源供應器模組將調整其等之輸出以將功率輸出更均勻地供應至負載。
根據本發明之實施例，各電源供應器模組經由一開路汲極(或開路集極)場效應電晶體(FET)驅動器(或雙極電晶體)輸出一有效低PWM負載分擔信號(在下文中稱為PWM信號)至負載分擔匯流排上。當負載分擔匯流排為非有效(例如無有效低PWM信號自一電源供應器模組確證)時，負載分擔匯流排通常經由一電流限制機構(例如一電阻器等等)上拉至一供應電壓(邏輯高)。當一電源供應器模組將其有效低PWM信 號確證至負載分擔匯流排上時，PWM信號之寬度(所確證之時間)表示該電源供應器模組之功率輸出位準。全部電源供應器模組在負載分擔匯流排上偵測PWM信號之確證且接著，其等之各者同時通過表示其等功率輸出位準之一PWM信號驅動負載分擔匯流排。
全部電源供應器模組監測負載分擔匯流排。負載分擔匯流排信號將保持確證直至輸出最寬PWM信號(所確證之最長時間)之電源供應器模組解除確證其PWM信號。其後，全部電源供應器模組計算負載分擔匯流排上之PWM信號之前緣(經確證)與後緣(經解除確證)之間之時間。負載分擔匯流排上之經確證之PWM信號之時間之寬度或長度指示將最大輸出供應為其並聯連接之複數個電源供應器模組之容量之一功能之電源供應器模組之百分比位準。
接著，電源供應器模組使用經指示之最大容量功率位準作為一基礎以修改其等輸出電壓，以將具有最大功率容量輸出之電源供應器模組之容量功率位準作為目標，惟確證最寬(時間最長)PWM信號之電源供應器模組(當前供應最多功率容量輸出之電源供應器模組)除外。在最大功率容量輸出位準處操作之電源供應器模組將使其輸出電壓降低一預定量。確證PWM負載分擔信號且監測負載分擔匯流排信號之循環可每秒多次(例如每秒幾千次)重複。
現參考圖式，示意性地繪示特定實例性實施例之細節。圖式中將由形同元件符號表示相同元件，且將由含有一不同小寫字體字母下標的相同元件符號表示類似元件。
參考圖1，圖中描繪根據本發明之一特定實例性實施例之具有並聯連接之其等輸出之複數個電源供應器模組及使用脈衝寬度調變(PWM)用於判定電源供應器模組之間之負載分擔之一單線負載分擔匯流排之一示意性方塊圖。可自一電源供應器系統對一數位系統102(例如電腦伺服器)供電。電源供應器系統可包括複數個電源供應器模 組104a-n。複數個電源供應器模組104a-n之各者使其功率輸出耦合至供應數位系統102之一電源匯流排。該複數個電源供應器模組104a-n之各者包括複數個電源電路106a-n之一者及複數個PWM產生器108a-n之一者。在一單線負載分擔匯流排(LSB)110上供應PWM產生器108a-n之負載分擔資訊。
參考圖6，圖中描繪根據本發明之特定實施例之來自複數個電源供應器模組之PWM負載分擔資訊之示意性時序圖。PWM產生器108a-n之一者(例如PWM-1產生器108a)將在時間690處之LSB 110上起始一PWM負載分擔信號之確證。在其他PWM產生器偵測啟動經確證之PWM負載分擔信號之後，其等亦將確證LSB 110上之其等之自有PWM負載分擔信號。解除確證其最後PWM負載分擔信號之PWM產生器108n將判定在時間692處在LSB 110上確證之PWM脈衝寬度(時間之長度)。
參考圖2，圖中描繪根據本發明之教示之一典型PWM產生器之一示意性方塊圖。該等PWM產生器108a-n之各者可包括一數位處理器及記憶體220、一時脈產生器222、一計數器224、一週期比較器226、一週期暫存器228、一作用時間循環比較器230、一作用時間循環暫存器232及一PWM信號驅動器234。可在一微控制器中提供全部此等電路功能。週期暫存器228儲存所產生之PWM信號週期之一週期值及作用時間循環暫存器232儲存PWM信號之所產生週期之各者之一作用時間循環。作用時間循環越大(例如PWM信號在一邏輯高處越長)，一電源供應器模組產生越多功率。例如，在100%作用時間循環處，PWM信號處於貫穿整個PWM信號週期之一邏輯高處。一般而言，電源供應器模組經設計以在約50%之一最大作用時間循環處操作以提供自其之最大功率輸出。
在操作方面，當計數器224中之數值等於週期暫存器中之週期值時，由週期比較器226重設計數器。每次計數器224中之數值小於作用 時間循環暫存器232中之作用時間循環值時，作用時間循環比較器230即具有一邏輯高輸出(PWM信號)。作用時間循環值必須始終小於週期值。
參考圖3，圖中描繪根據本發明之一特定實例性實施例之具有同步負載分擔監測及控制能力之一PWM產生器之一示意性方塊圖。可將額外邏輯電路添加至圖2中展示之PWM產生器108以偵測LSB 110上之一負載分擔信號且產生其上之一各自負載分擔信號。每次計數器224中之數值小於作用時間循環暫存器232中之作用時間循環值時，一邏輯高將應用至電晶體切換器340且LSB 110將下拉至一公用區或接地件以便處於一有效低狀態。當一邏輯低(無驅動)應用至電晶體340之閘極時，LSB 110將藉由電阻器356上拉至Vbus且將處於一非有效高狀態。
邊緣偵測器邏輯344監測LSB 110且每次LSB 110轉至有效低狀態時，若作用時間循環比較器輸出處於一邏輯低(例如數值等於或大於作用時間循環暫存器232中之作用時間循環值(歸因於邏輯閘極350及352))，則其之↓邊緣輸出轉至一邏輯高以藉此重設計數器224。在重設計數器224之後，作用時間循環比較器230將返回至一邏輯高且驅動電晶體切換器340以迫使LSB 110至有效低狀態。此亦將同步耦合至LSB 110之全部其他PWM產生器108。且閘極354可用於指示相關聯之PWM產生器108為重新確證LSB 110返回至在其之輸出上藉由一邏輯高脈衝(FIRST 356)表示之有效低狀態之第一者。
當LSB 110返回至非有效高狀態時，偵測器邏輯344之↑邊緣輸出變高且捕獲暫存器348儲存當時在計數器224中之數值。此「捕獲」數值表示電源供應器模組104a-n之任一者之最大作用時間循環。偵測器邏輯344之↑邊緣輸出亦可用作為數位處理器220之一中斷，IRQ346。接著，數位處理器220可讀取儲存於捕獲暫存器348中之數值且將其與作用時間循環暫存器232中之作用時間循環值比較。若作用時間循環 值小於此捕獲數值，則數位處理器220可增大作用時間循環值，使得各自電源供應器模組將更多功率供應至所連接負載，例如數位系統102。然而，若所捕獲數值與作用時間循環值實質上相等，則應減小來自該電源供應器模組之功率輸出，此係因為其係將其功率輸出之最大分擔供應至負載之一者。
若雜訊為一問題，則在LSB 110與邊緣偵測器344之輸入之間可使用一選用之雜訊濾波器342。可實施來自LSB 110之信號之類比過濾或數位過濾，且具有類比及/或數位設計之一般技術且得益於本發明之一者可實施此一雜訊降低濾波器。濾波器延遲並非非常關鍵，因為雜訊濾波器342及邊緣偵測器344不處於PWM產生器108之任一關鍵控制回路中。在LSB 110上接收之負載分擔資料僅為可藉由各自數位處理器220在適當時間充當之一功率分擔報告。可藉由一微控制器、微電腦、數位信號處理器(DSP)、特定應用積體電路(ASIC)、可程式化邏輯陣列(PLA)及類似物提供之上述邏輯及功能可涵蓋於本發明之範疇內。
圖3中展示且上文描述PWM產生器108。將全部PWM產生器108同步至驅動LSB 110至有效低狀態之第一PWM產生器108。當全部電源供應器模組104a-n實質上相同時，此同步操作工作良好，然而，當不同容量及/或設計電源供應器模組104a-n並聯耦合於一起以將功率供應至負載(例如數位系統102)時，一非同步負載分擔控制方法可為較佳的。
參考圖4，圖中描繪根據本發明之另一特定實例性實施例之具有非同步負載分擔監測及控制能力之一PWM產生器之一示意性方塊圖。作用時間循環暫存器232中之一作用時間循環值表示電源供應器模組108供應至負載102之最大功率之百分比。一正規化轉換電路460可使此作用時間循環值正規化至電源供應器模組108之最大功率輸出 能力之一百分比。例如，100%電源供應器容量可為一最大值，且50%電源供應器容量可約為該最大值之一半。當確證來自週期比較器226之一重設信號時(例如轉至一邏輯高)，一百分比功率暫存器458可負載基於儲存於作用時間循環暫存器232之作用時間循環值而經正規化之百分比功率值。
邊緣偵測器邏輯344監測LSB 110且每次LSB 110轉至有效低狀態時，其之↓邊緣輸出轉至一邏輯高以藉此將正反器452之Q輸出設定至一邏輯高。當正反器452之Q輸出轉至一邏輯高時，負載分擔匯流排時間計數器464重設且啟動向上計數，及倒數計數器462負載經正規化之百分比功率值且啟動倒數計數至零。結合所負載之倒數計數器462中之經正規化之百分比功率值，時脈產生器450判定確證至LSB 110上之負載分擔信號之一脈衝寬度(持續時間)。每次藉由週期比較器226重設計數器224時，倒數計數器462亦可負載經正規化之百分比功率值。在來自時脈產生器450之時鐘脈衝之基礎上，因為只要LSB 110保持於經確證之邏輯低位準，所以LSB時間計數器464向上計數。當LSB 110返回至一解除確證之邏輯高時，LSB時間計數器464停止計數。
LSB時間計數器464中之數值表示電源供應器模組104a-n之一者之自LSB 110上確證之負載分擔信號之最大負載百分比。一負載分擔比較器456可用於判定各自電源供應器模組是否比其他電源供應器模組向負載102輸出更多或更少功率之百分比。若負載分擔比較器456之A輸入上之一值小於其之B輸入上之值，則各自電源供應器模組未與另一電源供應器模組想負載102輸出一樣多之功率之百分比。在此情況下，處理器220可使該電源供應器之作用時間循環增大一特定值，例如導致輸出電壓中之一增加至來自該電源供應器模組之負載102。
然而，若A輸入值等於或大於B輸入值，則該電源供應器模組將最大百分比功率供應至負載102，且處理器220可減少該電源供應器之 作用時間循環，例如導致來自該電源供應器模組之負載102之一較低輸出電壓。以此方式，複數個電源供應器模組104a-n可自平衡其等各自輸出功率為各電源供應器之最大輸出功率容量之一百分比。非同步負載平衡可容許使用不同設計及電源供應器模組104a-n中之功率產生容量，但在監測及控制電路中具有一增加。如上文之更詳細描述，若雜訊為一問題，則在LSB 110與邊緣偵測器344之輸入之間可使用一選用之雜訊濾波器342。
參考圖5，圖中描繪根據本發明之特定實施例之負載分擔監測及控制之一示意性程序流程圖。電源供應器模組104a-n之各者執行以下步驟：在步驟570中監測LSB 110之一負載分擔信號之確證。在步驟572中，判定LSB 110上之一負載分擔信號之一確證之偵測。其後在步驟574中，在LSB 110上確證表示自一各自電源供應器模組供應至負載102之可用單元功率之一百分比之一局部產生之負載分擔信號。
在步驟576中，用LSB 110上之一邏輯低之確證來量測一時間。在步驟578中，判定在LSB 110上之一負載分擔信號之一解除確證之偵測。在已於步驟578中判定一負載分擔信號之接觸確證之後，步驟580判定LSB 110上之經確證之負載分擔信號之所量測時間是否大於或實質上等於局部確證之負載分擔信號之持續時間(脈衝寬度)。若局部確證之負載分擔信號具有小於LSB 110上之經確證之負載分擔信號之持續時間之一持續時間，則在步驟584中，各自電源供應器模組可使其至負載102之輸出功率增大，例如增大DC供應匯流排上之該電源供應器模組之電壓。然而，若局部確證之負載分擔信號具有LSB 110上之經確證之負載分擔信號之實質上相同持續時間之一持續時間，則在步驟582中，各自電源供應器模組104可使其至負載102之輸出功率減小，例如減小來自DC供應匯流排上之該電源供應器模組之電壓。在此情況下，藉由該各自電源供應器模組產生最長局部確證之負載分擔 信號。邏輯傳播延遲可藉由選擇LSB 110上之經確證負載分擔信號時間與局部產生之負載分擔信號時間之間之適當差異值而得到補償。另外，較大差異值可顯示來自各自電源供應器模組之輸出功率之較大增加。
雖然已描繪、描述且參考本發明之實例性實施例界定本發明之實施例，但此等參考並非意味對本發明之一限制，且無此限制被推論。如熟悉相關技術且得益於本發明之一般技術者應瞭解，可在形式及功能上對所揭示之標的進行大幅修改、替代及等效。本發明之所描繪及描述之實施例僅為實例，且本發明之範疇之非極盡完備。
102‧‧‧數位系統/負載
104‧‧‧電源供應器模組
106‧‧‧電源電路
108‧‧‧PWM產生器
108a‧‧‧PWM-1產生器
108n‧‧‧PWM產生器
110‧‧‧負載分擔匯流排

Claims (21)

  1. 一種電源供應系統，其包括：複數個電源供應器模組，其等具有並聯耦合之各自功率輸出；該複數個電源供應器模組之各者具有用於控制其之該功率輸出之一控制器；該等控制器之各者耦合至一負載分擔匯流排(LSB)，其中該等控制器之各者監測該LSB上之邏輯位準，該等控制器之一者確證該LSB上之一負載分擔信號，當偵測到該LSB上之經確證負載分擔信號時，該等控制器啟動其等之各自負載分擔計時器且確證該LSB上之其等負載分擔信號，及當該LSB上之該負載分擔信號被解除確證時，該等各自負載分擔計時器停止；其中該等控制器之各者自其等各自負載分擔計時器判定藉由該複數個電源供應器模組之一者供應之一最大百分比功率值；接著，該等控制器之各者比較該最大百分比功率值與藉由該複數個電源供應器模組之一各自者供應之百分比功率值；當該最大百分比功率值大於藉由該複數個電源供應器模組之各自者供應之該等百分比功率值時，則增加該複數個電源供應器模組之此等各自者之輸出功率；及當該最大百分比功率值實質上與藉由該複數個電源供應器模組之一者供應之一百分比功率值相同時，則減少該複數個電源供應器模組之此各自者之輸出功率。
  2. 如請求項1之電源供應器系統，其中該控制器為一脈衝寬度調變 (PWM)控制器。
  3. 如請求項2之電源供應器系統，其中該百分比功率值為一各自PWM控制器之一作用時間循環值。
  4. 如請求項2之電源供應器系統，其中各PWM控制器包括：一週期暫存器；一週期比較器，其具有耦合至該週期暫存器之輸出之第一輸入；一計數器，其具有耦合至該週期比較器之第二輸入之輸出；一作用時間循環比較器，其具有耦合至該計數器之該等輸出之第一輸入；一作用時間循環暫存器，其具有耦合至該作用時間循環比較器之第二輸入之輸出；一驅動器，其具有耦合至該作用時間循環比較器之一輸出之一輸入及耦合至該LSB之一輸出，其中當該計數器中之一數值小於該作用時間循環暫存器中之一作用時間循環值時，該驅動器將該各自控制器之該負載分擔信號確證至該LSB上，否則該驅動器之該輸出關閉；及一捕獲暫存器，其具有耦合至該計數器之該等輸出之輸入，其中當解除確證該LSB上之該負載分擔信號時，該捕獲暫存器儲存該計數器之該數值。
  5. 如請求項4之電源供應器系統，其中自該捕獲暫存器中之該數值判定該最大百分比功率值。
  6. 如請求項4之電源供應器系統，其進一步包括耦合至該LSB之第一邊緣偵測器及第二邊緣偵測器，其中該第一邊緣偵測器判定何時在該LSB上確證該負載分擔信號且該第二邊緣偵測器判定何時在該LSB上解除確證該負載分擔信號。
  7. 如請求項6之電源供應器系統，其中該第一邊緣偵測器為一下降邊緣偵測器且該第二邊緣偵測器為一上升邊緣偵測器。
  8. 如請求項6之電源供應器系統，其中該第一邊緣偵測器為一上升邊緣偵測器且該第二邊緣偵測器為一下降邊緣偵測器。
  9. 如請求項6之電源供應器系統，其進一步包括耦合於該LSB與該第一邊緣偵測器及第二邊緣偵測器之間之一雜訊濾波器。
  10. 如請求項4之電源供應器系統，其中該驅動器為一開路集極電晶體。
  11. 如請求項4之電源供應器系統，其中該驅動器為一開路汲極場效應電晶體。
  12. 如請求項4之電源供應器系統，其中該控制器為一微控制器。
  13. 如請求項2之電源供應器系統，其中各PWM控制器包括：一週期暫存器；一週期比較器，其具有耦合至該週期暫存器之輸出之第一輸入；一計數器，其具有耦合至該週期比較器之第二輸入之輸出；一作用時間循環比較器，其具有耦合至該計數器之該等輸出之第一輸入；一作用時間循環暫存器，其具有耦合至該作用時間循環比較器之第二輸入之輸出；一正規化電路，其用於將該作用時間循環暫存器中之一作用時間循環值轉換為該百分比功率值；一百分比功率暫存器，其具有耦合至該正規化電路之輸入且儲存該百分比功率值；一百分比功率倒數計數器，其耦合至該百分比功率暫存器，其中當一負載/啟動信號確證至其之一負載輸入時，該百分比功 率倒數計數器負載來自該百分比功率暫存器之該百分比功率值且啟動自其之倒數計時；一驅動器，其具有耦合至該百分比功率倒數計數器之一輸出之一輸入，其中當一非零數值在該百分比倒數計數器中時，該驅動器確證該LSB上之該各自控制器之該負載分擔信號，否則關閉該驅動器之該輸出；一負載分擔信號時間計數器，其中該負載分擔信號時間計數器在確證該LSB上之該負載分擔信號時啟動計時且在解除確證該LSB上之該負載分擔信號時停止計時，其中其之一計數結果為該最大百分比功率值；及一負載分擔比較器，其具有耦合至來自該百分比功率暫存器之輸出之第一輸入及耦合至來自該負載分擔信號時間計數器之輸出之第二輸入。
  14. 如請求項13之電源供應器系統，其進一步包括耦合至該LSB之第一邊緣偵測器及第二邊緣偵測器，其中該第一邊緣偵測器判定何時在該LSB上確證該負載分擔信號且何時該負載分擔信號時間計數器啟動計數，且該第二邊緣偵測器判定何時該負載分擔信號時間計數器停止計數。
  15. 如請求項14之電源供應器系統，其中該第一邊緣偵測器為一下降邊緣偵測器且該第二邊緣偵測器為一上升邊緣偵測器。
  16. 如請求項14之電源供應器系統，其中該第一邊緣偵測器為一上升邊緣偵測器且該第二邊緣偵測器為一下降邊緣偵測器。
  17. 如請求項14之電源供應器系統，其進一步包括耦合於該LSB與該第一邊緣偵測器及該第二邊緣偵測器之間之一雜訊濾波器。
  18. 如請求項13之電源供應器系統，其中該控制器為一微控制器。
  19. 一種用於平衡一電源供應器系統中之複數個電源供應器模組之 功率輸出之方法，該方法包括以下步驟：並聯耦合來自該複數個電源供應器模組之功率輸出；提供耦合至該複數個電源供應器模組之各者之一負載分擔匯流排(LSB)；偵測該LSB上之一負載分擔信號之確證；在偵測到其上之該負載分擔信號之後，確證該LSB上之一單元負載分擔信號達一單元時間；量測在該LSB上確證該負載分擔信號之一時間；判定該單元時間是否小於該負載分擔信號之該量測時間或該單元時間實質上是否為該負載分擔信號之相同時間；其中若該單元時間小於該負載分擔信號之該量測時間，則增加該複數個電源供應器模組之各自者之輸出功率，且若該單元時間實質上為該負載分擔信號之相同時間，則降低該複數個電源供應器模組之各自者之輸出功率。
  20. 如請求項19之方法，其中偵測該負載分擔信號之該確證之該步驟包括：偵測該LSB之一邏輯位準中之一變化之步驟。
  21. 如請求項19之方法，其中量測在該LSB上確證該負載分擔信號之該時間之該步驟包括以下步驟：偵測自一第一邏輯位準至一第二邏輯位準之該LSB上之一變化以啟動該時間量測，且接著偵測自該第二邏輯位準返回至該第一邏輯位準之該LSB上之一變化以停止該負載分擔信號之該時間量測。
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