TW201917507A - 多輸出控制系統 - Google Patents

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Abstract

一種多輸出控制系統，包括：電源轉換模組、第一主動線性模組、第二主動線性模組、控制模組及迴授控制模組。控制模組根據電流訊號控制迴授控制模組調整輸出電源；第一主動線性模組與第二主動線性模組根據電流訊號得知第一輸出電源的電流值與第二輸出電源的電流值的差值是否大於電流差預設值，且根據電流訊號分別調整第一輸出電源與第二輸出電源的電壓值皆在預定電壓範圍以內。

Description

多輸出控制系統
本發明係有關一種多輸出控制系統，尤指一種低成本高效率之主動式的多輸出控制系統。
因應USB 及Type-C 的廣泛運用下，手機充電也都是以5V設計要求為主，並且設計上會加上傳輸線(Cable)電壓補償機制，來確保輸出端的電壓可以穩定的輸出而不會被傳輸線的線損影響到，換言之，可通過電壓補償機制將傳輸線的線損的影響降至最低。
然而在單組輸出的應用下，我們只要檢測輸出電流，並控制輸出電壓迴授就可以實踐傳輸線電壓補償機制，不過此方法在多組以上的輸出下就無法使用。其原因在於，多組輸出都由同一個電源來供電，但每組輸出的負載所拉載的狀況不相同而造成每組輸出的線損皆不相同。舉例而言，假設其中之一組輸出為滿載，且另一組為空載的情況之下，此時為了考慮滿載那組的傳輸線的壓降，則須提高供電電源的電壓值，但供電電源的電壓值一旦提高則會導致空載那組輸出電壓超出規範。但不做傳輸線電壓補償，則又會導致滿載那組電壓過低。若為避免輸出電壓超出規範而在輸出端加裝直流-直流轉換器，雖可達到每組輸出的個別電壓值需求，但卻會增加整體電路成本、增加電路控制的複雜度，以及增加電源轉換器的轉換損失，即降低系統效率。
因此，如何設計出一種多輸出控制系統，在負載所拉載的狀況不相同時，仍可維持供電電源的電壓值皆在輸出規範內，乃為本案發明人所欲行克服並加以解決的一大課題。
為了解決上述問題，本發明係提供一種多輸出控制系統，以克服習知技術的問題。因此，本發明多輸出控制系統包括：電源轉換模組，輸出輸出電源。第一主動線性模組，耦接電源轉換模組，且轉換輸出電源為第一輸出電源。至少一第二主動線性模組，耦接電源轉換模組，且將輸出電源分別轉換為至少一第二輸出電源。控制模組，耦接第一主動線性模組與至少一第二主動線性模組，且接收第一主動線性模組與至少一第二主動線性模組輸出的複數個電流訊號。及迴授控制模組，耦接電源轉換模組與控制模組，且接收輸出電源。其中，控制模組根據些電流訊號控制迴授控制模組調整輸出電源；第一主動線性模組與至少一第二主動線性模組根據些電流訊號來得知，第一輸出電源的電流值與至少一第二輸出電源的電流值的差值是否大於電流差預設值，且根據些電流訊號分別調整第一輸出電源與至少一第二輸出電源的電壓值皆在預定電壓範圍以內。
於一實施例中，其中當控制模組根據些電流訊號得知第一輸出電源的電流值或至少一第二輸出電源的電流值增加時，控制模組控制迴授控制模組調高輸出電源的電壓值，以維持第一輸出電源與至少一第二輸出電源的電壓值皆在預定電壓範圍以內。
於一實施例中，其中當第一輸出電源的電流值與至少一第二輸出電源的電流值的差值大於電流差預設值時，迴授控制模組箝位輸出電源的電壓值，且第一主動線性模組不做線性轉換，以控制第一輸出電源的電壓值在預定電壓範圍以內。
於一實施例中，其中當第一輸出電源的電流值與至少一第二輸出電源的電流值的差值大於電流差預設值時，至少一第二主動線性模組線性轉換至少一第二輸出電源的電壓值在預定電壓範圍以內。
於一實施例中，其中當第一輸出電源的電流值與至少一第二輸出電源的電流值的差值不大於電流差預設值時，第一主動線性模組與至少一第二主動線性模組皆不做線性轉換。
於一實施例中，其中第一主動線性模組包括：第一主動線性電路，線性轉換輸出電源為第一輸出電源。及第一電流偵測單元，耦接第一主動線性電路與控制模組，且輸出些電流訊號的第一電流訊號。以及各至少一第二主動線性模組包括：第二主動線性電路，線性轉換輸出電源為至少一第二輸出電源。及第二電流偵測單元，耦接第二主動線性電路與控制模組，且輸出些電流訊號的第二電流訊號。
於一實施例中，其中當第一輸出電源的電流值與至少一第二輸出電源的電流值的差值大於電流差預設值時，第一電流偵測單元輸出的第一電流訊號控制第一主動線性電路不做線性轉換，使輸出電源為第一輸出電源，且第二電流偵測單元輸出的第二電流訊號控制第二主動線性電路線性轉換輸出電源為至少一第二輸出電源。
於一實施例中，其中第一電流偵測單元包括：比較單元，具有輸入端與輸出端，輸入端耦接電源轉換模組的輸出路徑上，輸出端耦接第一主動線性電路與控制模組。輸入端偵測電源轉換模組的輸出路徑上之電壓差，且比較單元根據電壓差輸出第一電流訊號控制第一主動線性電路不做線性轉換，且控制模組根據第一電流訊號控制迴授控制模組調高輸出電源的電壓值。
於一實施例中，其中第一主動線性電路與第二主動線性電路更耦接控制模組，且控制模組判斷第一輸出電源的電流值與至少一第二輸出電源的電流值的差值是否大於電流差預設值；當控制模組判斷第一輸出電源的電流值與至少一第二輸出電源的電流值的差值大於電流差預設值時，控制模組輸出禁能訊號控制第一主動線性電路不做線性轉換，使輸出電源為第一輸出電源，且輸出致能訊號控制第二主動線性電路線性轉換輸出電源為至少一第二輸出電源。
於一實施例中，其中第一電流偵測單元包括：比較單元，具有輸入端與輸出端，輸入端耦接電源轉換模組的輸出路徑上，輸出端耦接控制模組。輸入端偵測電源轉換模組的輸出路徑上之電壓差，且比較單元根據電壓差輸出第一電流訊號至控制模組；控制模組根據第一電流訊號控制迴授控制模組調高輸出電源的電壓值，且根據第一電流訊號輸出禁能訊號控制第一主動線性電路不做線性轉換。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：
請參閱圖1為本發明多輸出控制系統之電路方塊示意圖。多輸出控制系統100包括電源轉換模組10、第一主動線性模組20、第二主動線性模組(30-1~30-n)、控制模組40及迴授控制模組50。電源轉換模組10接收輸入電源Vin，且轉換輸入電源Vin為輸出電源Vo。第一主動線性模組20耦接電源轉換模組10，且接收輸出電源Vo，且轉換輸出電源Vo為第一輸出電源Vo1。每個第二主動線性模組(30-1~30-n)皆耦接電源轉換模組10，且將輸出電源Vo分別對應轉換為第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)。控制模組40耦接第一主動線性模組20與每個第二主動線性模組(30-1~30-n)，且接收第一主動線性模組20與每個第二主動線性模組(30-1~30-n)輸出的電流訊號(S1、S2-1~S2-n；即第一電流訊號S1與多個第二電流訊號S2-1~S2-n)。迴授控制模組50耦接電源轉換模組10與控制模組40，且接收輸出電源Vo。如圖1所示，本發明的電源轉換模組10耦接一個第一主動線性模組20與至少一個第二主動線性模組(30-1~30-n)。因此，為避免本發明之多輸出控制系統100的線性控制方法容易讓人誤解，在本實施例中第一主動線性模組20輸出的電流值為最大，亦即第二主動線性模組(30-1~30-n)所輸出的電流值皆小於第一主動線性模組20所輸出的電流值。
具體而言，第一主動線性模組20耦接負載200A，且通過傳輸線A將第一輸出電源Vo1供應至負載200A。每個第二主動線性模組(30-1~30-n)分別對應耦接負載(200B-1~200B-n)，且通過傳輸線(B-1~B-n)將第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)對應供應至負載(200B-1~200B-n)。當負載(200A、200B-1~200B-n)所需求的電流變化時，控制模組40則可根據第一主動線性模組20與至少一個第二主動線性模組(30-1~30-n)所提供的電流訊號(S1、S2-1~S2-n)得知第一輸出電源Vo1的電流值與每個第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電流值的變化，且根據電流訊號(S1、S2-1~S2-n)控制迴授控制模組50調整輸出電源Vo。電源轉換模組10接收迴授控制模組50對輸出電源Vo轉換的轉換電壓Vref，並且根據轉換電壓Vref調整內部開關(圖未示)的佔空比，進而穩定輸出電源Vo的電壓值。當控制模組40根據電流訊號(S1、S2-1~S2-n)得知第一輸出電源Vo1的電流值或第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電流值增加時，控制模組40輸出第一控制訊號Sc1控制迴授控制模組50調高輸出電源Vo的電壓值，以維持第一輸出電源Vo1與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電壓值皆在預定電壓範圍以內。進一步而言，當負載(200A、200B-1~200B-n)所需求的電流增加時，會使傳送至負載(200A、200B-1~200B-n)的電流在傳輸線(A、B-1~B-n)上造成較大的線路損失(即傳輸線的阻抗與其流過電流的平方的乘積)，進而使得供給負載(200A、200B-1~200B-n)的電壓值不在預定電壓範圍以內。因此為確保供給負載(200A、200B-1~200B-n)的電壓值在預定電壓範圍以內，控制模組40需控制迴授控制模組50調高輸出電源Vo的電壓值，以避免第一輸出電源Vo1與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電壓值不在預定電壓範圍以內而致使供給負載(200A、200B-1~200B-n)的電壓值不在預定電壓範圍以內。值得一提，於本發明中，預定電壓範圍為預先設定輸出電源Vo的額定電壓值，其可設定為一個電壓值(例如但不限於5V)或是一個電壓值區間(例如但不限於9.5V~10.5V)。因此於本發明中，預定電壓範圍可依使用者之需求而加以調整。
復參閱圖1，當第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)電流值中，有至少一組第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電流值與第一輸出電源Vo1的電流值之差值大於預先設定的電流差預設值時，代表控制模組40調整的輸出電源Vo的電壓值已經過高，因此將會造成第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電壓值不在預定電壓範圍以內(即輸出電源Vo的電壓值過高會造成第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電壓值過高)而容易使得後端連接的負載(200B-1~200B-n)異常或誤動作而損壞。故本發明之第一主動線性模組20與第二主動線性模組(30-1~30-n)會根據電流訊號(S1、S2-1~S2-n)來得知第一輸出電源Vo1的電流值與每個第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電流值之差值是否大於電流差預設值，且根據電流訊號(S1、S2-1~S2-n)分別調整第一輸出電源Vo1與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電壓值皆在預定電壓範圍以內。當第一輸出電源Vo1的電流值與每個第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電流值之差值不大於電流差預設值時，第一主動線性模組20與第二主動線性模組(30-1~30-n)不做線性轉換。當第一輸出電源Vo1的電流值與一個以上的第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電流值之差值大於電流差預設值時，大於電流差預設值的第二主動線性模組啟動線性轉換。舉例而言，當第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源Vo2-1的電流值之差值大於電流差預設值時，第二主動線性模組30-1則啟動線性轉換。同理，當第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源Vo2-n的電流值之差值大於電流差預設值時，第二主動線性模組30-n則啟動線性轉換。值得一提，於本發明中，並不限定電流差預設值的具體電流數值，只要第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電流值之差值不大於電流差預設值時，會使第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電壓值在預定電壓範圍以內之預設電流數值，皆應包含在本發明之範疇當中。
通過上述的電路結構及控制方式，本發明之多輸出控制系統100可以在多組主動線性模組之電流差值皆不大於電流差預設值時，不啟動線性轉換，且在多組主動線性模組之電流差值大於電流差預設值時，僅啟動電流差值大於電流差預設值的主動線性模組，以節省不須運作的主動線性模組消耗額外的能量。當進行平均效率量測時，由於是多組輸出一起拉25%、50%、75%、100%的負載，因此多組輸出之間電流差很小而使多組主動線性模組皆不做線性轉換，故可提升多輸出控制系統100整體的工作效率。
舉例而言，當控制模組40根據電流訊號(S1、S2-1~S2-n)得知第一輸出電源Vo1的電流值增加時，控制模組40控制迴授控制模組50調高輸出電源Vo的電壓值，以維持第一輸出電源Vo1與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電壓值皆在預定電壓範圍以內。之後假設第一輸出電源Vo1的電流值持續增加，但第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)電流值之差值不大於電流差預設值時，代表控制模組40雖然控制迴授控制模組50調高輸出電源Vo的電壓值，但調高後的輸出電源Vo的電壓值還不至於使第一輸出電源Vo1與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電壓值不在預定電壓範圍以內，即調高後的輸出電源Vo的電壓值還不至於使第一輸出電源Vo1與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電壓值超出預定電壓範圍，因此第一主動線性模組20與第二主動線性模組(30-1~30-n)皆不做線性轉換，使輸出電源Vo的電壓值即為第一輸出電源Vo1與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電壓值。
承上述例子而言，假設第一輸出電源Vo1的電流值持續增加，而使得第一輸出電源Vo1的電流值與兩組第二輸出電源(Vo2-1、Vo2-n)電流值之差值大於電流差預設值時，代表控制模組40控制迴授控制模組50調高輸出電源Vo的電壓值已經會使第一輸出電源Vo1與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電壓值不在預定電壓範圍以內。此時為避免輸出電源Vo的電壓值過高而不在預定電壓範圍以內，迴授控制模組50箝位輸出電源Vo的電壓值，且第一主動線性模組20不做線性轉換，以控制第一輸出電源Vo1的電壓值在預定電壓範圍以內(即輸出電源Vo的電壓值等於第一輸出電源Vo1的電壓值)。然後，對應的第二主動線性模組(30-1、30-n)啟動線性轉換，將第二輸出電源(Vo2-1、Vo2-n)的電壓值線性轉換而調整到預定電壓範圍以內，以避免因第二輸出電源(Vo2-1、Vo2-n)的電壓值不在預定範圍內而超出多輸出控制系統100預定的規格，進而造成後端對應連接的負載(200B-1、200B-n)容易發生異常或誤動作而損壞。值得一提，於本發明中，迴授控制模組50箝位輸出電源Vo的方式有兩種。其中之一為，迴授控制模組50可預先設定調整輸出電源Vo電壓值的上限。當輸出電源Vo的電壓值過高而超過迴授控制模組50預先設電壓值的上限時，迴授控制模組50主動箝位輸出電源Vo的電壓值。另外一個為，控制模組40控制迴授控制模組50調整的上限。當輸出電源Vo的電壓值過高而不在預定電壓範圍以內時，控制模組40輸出的第一控制訊號Sc1限制迴授控制模組50不再繼續調高輸出電源Vo，以箝位輸出電源Vo的電壓值。
請參閱圖2A為本發明第一主動線性模組與第二主動線性模組第一實施例之電路方塊示意圖，復配合參閱圖1。由於本發明中，每個第二主動線性模組(30-1~30-n)內部的方塊結構皆相同，因此為方便說明，於本實施例中，圖1所出現的第二主動線性模組(30-1~30-n)與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)僅以一組示意(於本實施例中以30-1示意)。如圖2A所示，第一主動線性模組20包括第一主動線性電路202與第一電流偵測單元204。第一主動線性電路202線性轉換輸出電源Vo為第一輸出電源Vo1，並通過傳輸線A輸出第一輸出電源Vo1供應負載200A。第一電流偵測單元204耦接第一主動線性電路202與控制模組40，且輸出第一電流訊號S1至第一主動線性電路202及控制模組40。第二主動線性模組30-1包括第二主動線性電路302與第二電流偵測單元304。第二主動線性電路302線性轉換輸出電源Vo為第二輸出電源Vo2-1，並通過傳輸線B-1輸出第二輸出電源Vo2-1供應負載200B-1。第二電流偵測單元304耦接第二主動線性電路302與控制模組40，且輸出第二電流訊號S2-1至第二主動線性電路302及控制模組40。
當第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源Vo2-1的電流值的差值大於電流差預設值時，控制模組40輸出第一控制訊號Sc1至迴授控制模組50，迴授控制模組50根據第一控制訊號Sc1調高輸出電源Vo，且迴授控制模組50箝位輸出電源Vo在預定電壓範圍以內。此時第一電流偵測單元204輸出的第一電流訊號S1控制第一主動線性電路202不做線性轉換，使輸出電源Vo為第一輸出電源Vo1。第二電流偵測單元304輸出的第二電流訊號S2-1控制第二主動線性電路302線性轉換輸出電源Vo為第二輸出電源Vo2-1。因此，本實施例是通過第一電流偵測單元204控制第一主動線性電路202不做線性轉換，且第二電流偵測單元304控制第二主動線性電路302主動的線性轉換輸出電源Vo為第二輸出電源Vo2-1，使得第一輸出電源Vo1與第二輸出電源Vo2-1皆在預定電壓範圍以內。
請參閱圖2B為本發明第一主動線性模組與第二主動線性模組第二實施例之電路方塊示意圖，復配合參閱圖1~2A。本實施例如同圖2A之第一實施例，圖1所出現的第二主動線性模組(30-1~30-n)與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)僅以一組示意(於本實施例中以30-1示意)。如圖2B所示，本實施例與圖2A之第一實施例差異在於，第一主動線性電路202’耦接控制模組40，且第一電流偵測單元204輸出第一電流訊號S1至控制模組40，第二主動線性電路302’耦接控制模組40，且第二電流偵測單元304輸出第二電流訊號S2-1至控制模組40。控制模組40根據第一電流訊號S1與第二電流訊號S2-1判斷第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源Vo2-1的電流值的差值是否大於電流差預設值，並輸出第二控制訊號Sc2控制第一主動線性電路202’，且輸出第三控制訊號Sc3控制第二主動線性電路302’。有關本實施例中未敘明的電路連接關係同於圖2A第一實施例之敘述，在此不再加以贅述。
當控制模組40根據第一電流訊號S1與第二電流訊號S2-1判斷第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源Vo2-1的電流值的差值是否大於電流差預設值時，控制模組40輸出第一控制訊號Sc1至迴授控制模組50，迴授控制模組50根據第一控制訊號Sc1調高輸出電源Vo，且迴授控制模組50箝位輸出電源Vo在預定電壓範圍以內。此時控制模組40輸出第二控制訊號Sc2(即禁能的第二控制訊號Sc2)控制第一主動線性電路202’不做線性轉換，使輸出電源Vo為第一輸出電源Vo1，且輸出第三控制訊號Sc3(即致能的第三控制訊號Sc3)控制第二主動線性電路302’線性轉換輸出電源Vo為第二輸出電源Vo2-1。因此，本實施例是通過控制模組40輸出第二控制訊號Sc2控制第一主動線性電路202’不做線性轉換，且輸出第三控制訊號Sc3控制第二主動線性電路302’主動的線性轉換輸出電源Vo為第二輸出電源Vo2-1，使得第一輸出電源Vo1與第二輸出電源Vo2-1皆在預定電壓範圍以內。
請參閱圖3A為本發明第一主動線性模組與第二主動線性模組第一實施例之細部電路方塊示意圖，復配合參閱圖1~2A。本實施例之電路連接關係主要是對應圖2A的第一主動線性模組20與第二主動線性模組30-1之連接關係。由於本發明中，每個第二主動線性模組(30-1~30-n)內部的細部電路方塊結構皆相同，因此為方便說明，於本實施例中，僅以第一主動線性模組20與第二主動線性模組30-1示意。如圖3A所示，第一主動線性電路202包括第一切換電路202-1與第一線性控制電路202-2，且第一電流偵測單元204包括第一比較單元204-1。第一切換電路202-1耦接電源轉換模組10的輸出路徑上，且第一線性控制電路202-2耦接第一切換電路202-1。第一比較單元204-1具有輸入端與輸出端，第一比較單元204-1的輸入端耦接電源轉換模組10的輸出路徑上，輸出端耦接第一線性控制電路202-2與控制模組40。第二主動線性電路302包括第二切換電路302-1與第二線性控制電路302-2，且第二電流偵測單元304包括第二比較單元304-1。第二切換電路302-1耦接電源轉換模組10的輸出路徑上，且第二線性控制電路302-2耦接第二切換電路302-1。第二比較單元304-1具有輸入端與輸出端，第二比較單元304-1的輸入端耦接電源轉換模組10的輸出路徑上，輸出端耦接第二線性控制電路302-2與控制模組40。
具體而言，第一主動線性電路202的第一切換電路202-1耦接電源轉換模組10的電源輸出路徑上，且控制輸出電源Vo是否轉換為第一輸出電源Vo1，並通過傳輸線A將第一輸出電源Vo1供應至負載200A。第一線性控制電路202-2根據第一電流訊號S1來輸出第一線性控制訊號Slc1控制第一切換電路202-1是否線性轉換輸出電源Vo為第一輸出電源Vo1。第一電流偵測單元204的第一比較單元204-1的輸入端耦接電源轉換模組10的接地路徑上，且通過偵測接地路徑上兩個端點的第一電壓差Vd1的變化來得知第一輸出電源Vo1的電流值的變化。進而第一比較單元204-1依據第一電壓差Vd1產生第一電流訊號S1，並通過輸出端輸出第一電流訊號S1至第一線性控制電路202-2與控制模組40。有關第二主動線性電路302與第二電流偵測單元304的具體連接關係及控制方式相同於第一主動線性電路202與第一電流偵測單元204，在此不再加以贅述。
進一步而言，當第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源Vo2-1的電流值的差值大於電流差預設值時，第一比較單元204-1之輸入端偵測到電源轉換模組10的輸出路徑上(即電源轉換模組10的接地路徑)之第一電壓差Vd1，且第一比較單元204-1根據第一電壓差Vd1輸出第一電流訊號S1至第一線性控制電路202-2與控制模組40。第二比較單元304-1之輸入端偵測到電源轉換模組10的輸出路徑上(即電源轉換模組10的接地路徑)之第二電壓差Vd2，且第二比較單元304-1根據第二電壓差Vd2輸出第二電流訊號S2-1至第二線性控制電路302-2與控制模組40。控制模組40根據第一電流訊號S1與第二電流訊號S2-1控制迴授控制模組50調高輸出電源Vo的電壓值(即根據電流值最高的第一輸出電源Vo1的第一電流訊號S1調高輸出電源Vo的電壓值)，且迴授控制模組50箝位輸出電源Vo的電壓值在預定電壓範圍以內(即將輸出電源Vo箝位在預定電壓範圍的最高上限)。然後第一線性控制電路202-2根據第一電流訊號S1來輸出第一線性控制訊號Slc1控制第一切換電路202-1不做線性轉換，使輸出電源Vo即為第一輸出電源Vo1。第二線性控制電路302-2根據第二電流訊號S2-1來輸出第二線性控制訊號Slc2控制第二切換電路302-1線性轉換輸出電源Vo為第二輸出電源Vo2-1。通過上述第一線性控制電路202-2控制第一切換電路202-1不做線性轉換，且第二線性控制電路302-2控制第二切換電路302-1線性轉換輸出電源Vo為第二輸出電源Vo2-1，以維持第一輸出電源Vo1的電壓值與第二輸出電源Vo2-1的電壓值在預定電壓範圍以內，進而使多輸出控制系統100的輸出電壓符合預定規格。值得一提，於本實施例中，第一線性控制電路202-2可以與第二線性控制電路302-2相互連接，以通過比較彼此間的電流訊號(即第一電流訊號S1與第二電流訊號S2-1)來更為準確判斷第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源Vo2-1的電流值的差值是否大於電流差預設值。
請參閱圖3B為本發明第一主動線性模組與第二主動線性模組第二實施例之細部電路方塊示意圖，復配合參閱圖1~3A。本實施例之電路連接關係主要是對應圖2B的第一主動線性模組20與第二主動線性模組30-1之連接關係，且本實施例如同圖3A之第一實施例，僅以第一主動線性模組20與第二主動線性模組30-1示意。如圖3B所示，本實施例與圖3A之第一實施例差異在於第一線性控制電路202-2’耦接控制模組40，且第一比較單元204-1的輸出端僅輸出第一電流訊號S1至控制模組40。第二線性控制電路302-2’耦接控制模組40，且第二比較單元304-1的輸出端僅輸出第二電流訊號S2-1至控制模組40。控制模組40根據第一電流訊號S1與第二電流訊號S2-1判斷第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源Vo2-1的電流值的差值是否大於電流差預設值，並輸出第二控制訊號Sc2控制第一線性控制電路202-2’，且輸出第三控制訊號Sc3控制第二線性控制電路302-2’。
進一步而言，第一比較單元204-1根據第一電壓差Vd1輸出第一電流訊號S1至控制模組40，且第二比較單元304-1根據第二電壓差Vd2輸出第二電流訊號S2-1至控制模組40，控制模組40判斷第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源Vo2-1的電流值的差值是否大於電流差預設值。當第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源Vo2-1的電流值的差值大於電流差預設值時，第一線性控制電路202-2’根據禁能的第二控制訊號Sc2來輸出第一線性控制訊號Slc1控制第一切換電路202-1不做線性轉換，使輸出電源Vo即為第一輸出電源Vo1。第二線性控制電路302-2’根據致能的第三控制訊號Sc3來輸出第二線性控制訊號Slc2控制第二切換電路302-1線性轉換輸出電源Vo為第二輸出電源Vo2-1。有關本實施例中未敘明的電路連接關係即控制方式同於圖3A第一實施例之敘述，在此不再加以贅述。值得一提，於本發明中，第一切換電路202-1與第二切換電路302-1可為電源轉換模組10的電源輸送(Power Delivery；PD)控制電路與阻隔電晶體(Blocking MOSFET)。電源輸送(PD)控制電路控制阻隔電晶體的導通和不導通，且通過接收第一線性控制訊號Slc1與第二線性控制訊號Slc2來控制是否線性轉換輸出電源Vo。此外，於本發明中，第一比較單元204-1與第二比較單元304-1所輸出的第一電流訊號S1與第二電流訊號S2-1通過倍率調整電阻R放大訊號的倍率，以讓後端所耦接的第一線性控制電路202-2、第二線性控制電路302-2及控制模組40更能準確地辨別第一電流訊號S1與第二電流訊號S2-1，但不以此為限。換言之，第一比較單元204-1與第二比較單元304-1之輸出端也可例如但不限於耦接倍率調整單元(圖未式)，以通過倍率調整單元放大或縮小第一電流訊號S1與第二電流訊號S2-1。
請參閱圖4為本發明多輸出控制系統之操作方法流程圖，復配合參閱圖1~3B。多輸出控制系統100包括電源轉換模組10、第一主動線性模組20、第二主動線性模組(30-1~30-n)、控制模組40以及迴授控制模組50。其中多輸出控制系統100操作方法包括：第一主動線性模組與第二主動線性模組分別轉換輸出電源為第一輸出電源與第二輸出電源(S200)。第一主動線性模組20與第二主動線性模組(30-1~30-n)接收電源轉換模組10輸出的輸出電源Vo，且分別轉換輸出電源Vo為第一輸出電源Vo1與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)。然後，控制模組接收第一主動線性模組與第二主動線性模組輸出的電流訊號，且根據電流訊號控制迴授控制模組調整輸出電源(S400)。控制模組40接收第一主動線性模組20輸出的第一電流訊號S1與每個第二主動線性模組(30-1~30-n)個別輸出的第二電流訊號(S2-1~S2-n)，且根據第一電流訊號S1與第二電流訊號(S2-1~S2-n)控制迴授控制模組50調整輸出電源Vo，以維持輸出電源Vo在預定電壓範圍以內。當第一輸出電源Vo1的電流值或第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電流值增加時，控制模組40控制迴授控制模組50調高輸出電源Vo的電壓值，以維持第一輸出電源Vo1與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電壓值皆在預定電壓範圍以內。最後，第一主動線性模組與第二主動線性模組根據電流訊號分別調整第一輸出電源與第二輸出電源的電壓值皆在預定電壓範圍以內(S600)。第一主動線性模組20與第二主動線性模組(30-1~30-n)根據第一電流訊號S1與第二電流訊號(S2-1~S2-n)得知第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電流值的差值是否大於電流差預設值，且根據第一電流訊號S1與第二電流訊號(S2-1~S2-n)分別調整第一輸出電源Vo1與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電壓值皆在預定電壓範圍以內，以避免因第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電壓值不在預定範圍內而超出多輸出控制系統100預定的規格，進而造成後端連接的負載(200B-1~200B-n)容易發生異常或誤動作而損壞。
進一步而言，步驟(S600)中更包括有兩種不同的狀態。其中之一為，當第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電流值的差值大於電流差預設值時，迴授控制模組50箝位輸出電源Vo的電壓值，以避免輸出電源Vo的電壓值無法維持在預定電壓範圍以內。此時第一主動線性模組20不做線性轉換，使輸出電源Vo即為第一輸出電源Vo1，以控制第一輸出電源Vo1的電壓值在預定電壓範圍以內。然後第二主動線性模組(30-1~30-n)線性轉換輸出電源Vo為第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)，以控制第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電壓值皆在預定電壓範圍以內。步驟(S600)的另一種狀態為，當第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電流值的差值不大於電流差預設值時，第一主動線性模組20與第二主動線性模組(30-1~30-n)皆不做線性轉換，使輸出電源Vo即為第一輸出電源Vo1與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)。
具體而言，第一主動線性模組20包括第一主動線性電路202與第一電流偵測單元204，每個第二主動線性模組(30-1~30-n)皆包括第二主動線性電路302與第二電流偵測單元304。其中步驟(S600)中更包括有兩種不同的控制方式，其中之一為，當第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電流值的差值大於電流差預設值時，此時第一電流偵測單元204偵測電源轉換模組10的輸出路徑上之第一電壓差Vd1，且第二電流偵測單元304偵測電源轉換模組10的輸出路徑上之第二電壓差Vd2。然後控制模組40根據第一電流訊號S1控制迴授控制模組50調高輸出電源Vo的電壓值，且第一電流偵測單元204根據第一電壓差Vd1輸出第一電流訊號S1控制第一主動線性電路202不做線性轉換，使輸出電源Vo即為第一輸出電源Vo1。第二電流偵測單元304根據第二電壓差Vd2輸出第二電流訊號(S2-1~S2-n)控制第二主動線性電路302線性轉換輸出電源Vo為第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)。
步驟(S600)的另一種控制方式為，控制模組40會判斷第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電流值的差值是否大於電流差預設值。當控制模組40判斷第一輸出電源Vo1的電流值與第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)的電流值的差值大於電流差預設值時，第一電流偵測單元204偵測到電源轉換模組10的輸出路徑上之第一電壓差Vd1，且第二電流偵測單元304偵測電源轉換模組10的輸出路徑上之第二電壓差Vd2。然後控制模組40根據第一電流訊號S1控制迴授控制模組50調高輸出電源Vo的電壓值，且第一電流偵測單元204根據第一電壓差Vd1輸出第一電流訊號S1至控制模組40，第二電流偵測單元304根據第二電壓差Vd2輸出第二電流訊號(S2-1~S2-n)至控制模組40。控制模組40根據第一電流訊號S1輸出禁能的第二控制訊號Sc2控制第一主動線性電路202不做線性轉換，使輸出電源Vo即為第一輸出電源Vo1。控制模組40根據第二電流訊號(S2-1~S2-n)輸出致能的第三控制訊號Sc3控制第二主動線性電路302線性轉換輸出電源Vo為第二輸出電源(Vo2-1~Vo2-n)。
綜上所述，本發明的一個或多個實施例係至少具有以下其中之一的優點：
1、由於本發明之多輸出控制系統可控制每組輸出電源的電壓值皆在預定範圍內，因此可達到避免後端連接的負載因輸出電源的電壓值超出規格，而容易發生異常或誤動作而損壞之功效；
2、由於本發明之多輸出控制系統可在多組主動線性模組之電流差值大於電流差預設值時，僅啟動電流差值大於電流差預設值的主動線性模組，因此可達成節省不須運作的主動線性模組消耗額外的能量之功效；
3、由於本發明之多輸出控制系統可在多組主動線性模組之電流差值不大於電流差預設值時，不啟動線性轉換，因此進行平均效率量測時，多組輸出之間電流差很小而使多組主動線性模組皆不做線性轉換，故可達成提升多輸出控制系統整體的工作效率之功效；及
4、由於本發明之多輸出控制系統之主動線性模組可直接設計應用電源輸送(Power Delivery；PD)控制電路的阻隔電晶體(Blocking MOSFET)上，因此可達到無須額外增設線性控制電路，且有助於降低多輸出控制系統整體電路成本、減少電路控制的複雜度，以及降低電源轉換器的轉換損失以提高系統效率之功效。
惟，以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包括於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
100‧‧‧多輸出控制系統
10‧‧‧電源轉換模組
20‧‧‧第一主動線性模組
202、202’‧‧‧第一主動線性電路
202-1‧‧‧第一切換電路
202-2、202-2’‧‧‧第一線性控制電路
204‧‧‧第一電流偵測單元
204-1‧‧‧第一比較單元
R‧‧‧倍率調整電阻
30-1~30-n‧‧‧第二主動線性模組
302、302’‧‧‧第二主動線性電路
302-1‧‧‧第二切換電路
302-2、302-2’‧‧‧第二線性控制電路
304‧‧‧第二電流偵測單元
304-1‧‧‧第二比較單元
40‧‧‧控制模組
50‧‧‧迴授控制模組
200A、200B-1~200B-n‧‧‧負載
A、B-1~B-n‧‧‧傳輸線
Vin‧‧‧輸入電源
Vo‧‧‧輸出電源
Vo1‧‧‧第一輸出電源
Vo2-1~Vo2-n‧‧‧第二輸出電源
Vref‧‧‧轉換電壓
S1‧‧‧第一電流訊號
S2-1~S2-n‧‧‧第二電流訊號
Sc1‧‧‧第一控制訊號
Sc2‧‧‧第二控制訊號
Sc3‧‧‧第三控制訊號
Vd1‧‧‧第一電壓差
Vd2‧‧‧第二電壓差
Slc1‧‧‧第一線性控制訊號
Slc2‧‧‧第二線性控制訊號
S200~S600‧‧‧步驟
圖1為本發明多輸出控制系統之電路方塊示意圖；
圖2A為本發明第一主動線性模組與第二主動線性模組第一實施例之電路方塊示意圖；
圖2B為本發明第一主動線性模組與第二主動線性模組第二實施例之電路方塊示意圖；
圖3A為本發明第一主動線性模組與第二主動線性模組第一實施例之細部電路方塊示意圖；
圖3B為本發明第一主動線性模組與第二主動線性模組第二實施例之細部電路方塊示意圖；及
圖4為本發明多輸出控制系統之操作方法流程圖。

Claims (10)

  1. 一種多輸出控制系統，包括： 一電源轉換模組，輸出一輸出電源； 一第一主動線性模組，耦接該電源轉換模組，且轉換該輸出電源為一第一輸出電源； 至少一第二主動線性模組，耦接該電源轉換模組，且將該輸出電源分別轉換為至少一第二輸出電源； 一控制模組，耦接該第一主動線性模組與該至少一第二主動線性模組，且接收該第一主動線性模組與該至少一第二主動線性模組輸出的複數個電流訊號；及 一迴授控制模組，耦接該電源轉換模組與該控制模組，且接收該輸出電源； 其中，該控制模組根據該些電流訊號控制該迴授控制模組調整該輸出電源；該第一主動線性模組與該至少一第二主動線性模組根據該些電流訊號來得知，該第一輸出電源的電流值與該至少一第二輸出電源的電流值的差值是否大於一電流差預設值，且根據該些電流訊號分別調整該第一輸出電源與該至少一第二輸出電源的電壓值皆在一預定電壓範圍以內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多輸出控制系統，其中當該控制模組根據該些電流訊號得知該第一輸出電源的電流值或該至少一第二輸出電源的電流值增加時，該控制模組控制該迴授控制模組調高該輸出電源的電壓值，以維持該第一輸出電源與該至少一第二輸出電源的電壓值皆在該預定電壓範圍以內。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之多輸出控制系統，其中當該第一輸出電源的電流值與該至少一第二輸出電源的電流值的差值大於該電流差預設值時，該迴授控制模組箝位該輸出電源的電壓值，且該第一主動線性模組不做線性轉換，以控制該第一輸出電源的電壓值在該預定電壓範圍以內。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之多輸出控制系統，其中當該第一輸出電源的電流值與該至少一第二輸出電源的電流值的差值大於該電流差預設值時，該至少一第二主動線性模組線性轉換該至少一第二輸出電源的電壓值在該預定電壓範圍以內。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之多輸出控制系統，其中當該第一輸出電源的電流值與該至少一第二輸出電源的電流值的差值不大於該電流差預設值時，該第一主動線性模組與該至少一第二主動線性模組皆不做線性轉換。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之多輸出控制系統，其中該第一主動線性模組包括： 一第一主動線性電路，線性轉換該輸出電源為該第一輸出電源；及 一第一電流偵測單元，耦接該第一主動線性電路與該控制模組，且輸出該些電流訊號的一第一電流訊號；以及 各該至少一第二主動線性模組包括： 一第二主動線性電路，線性轉換該輸出電源為該至少一第二輸出電源；及 一第二電流偵測單元，耦接該第二主動線性電路與該控制模組，且輸出該些電流訊號的一第二電流訊號。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之多輸出控制系統，其中當該第一輸出電源的電流值與該至少一第二輸出電源的電流值的差值大於該電流差預設值時，該第一電流偵測單元輸出的該第一電流訊號控制該第一主動線性電路不做線性轉換，使該輸出電源為該第一輸出電源，且該第二電流偵測單元輸出的該第二電流訊號控制該第二主動線性電路線性轉換該輸出電源為該至少一第二輸出電源。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之多輸出控制系統，其中該第一電流偵測單元包括： 一比較單元，具有一輸入端與一輸出端，該輸入端耦接該電源轉換模組的輸出路徑上，該輸出端耦接該第一主動線性電路與該控制模組； 其中，該輸入端偵測該電源轉換模組的輸出路徑上之一電壓差，且該比較單元根據該電壓差輸出該第一電流訊號控制該第一主動線性電路不做線性轉換，且該控制模組根據該第一電流訊號控制該迴授控制模組調高該輸出電源的電壓值。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之多輸出控制系統，其中該第一主動線性電路與該第二主動線性電路更耦接該控制模組，且該控制模組判斷該第一輸出電源的電流值與該至少一第二輸出電源的電流值的差值是否大於該電流差預設值；當該控制模組判斷該第一輸出電源的電流值與該至少一第二輸出電源的電流值的差值大於該電流差預設值時，該控制模組輸出一禁能訊號控制該第一主動線性電路不做線性轉換，使該輸出電源為該第一輸出電源，且輸出一致能訊號控制該第二主動線性電路線性轉換該輸出電源為該至少一第二輸出電源。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之多輸出控制系統，其中該第一電流偵測單元包括： 一比較單元，具有一輸入端與一輸出端，該輸入端耦接該電源轉換模組的輸出路徑上，該輸出端耦接該控制模組； 其中，該輸入端偵測該電源轉換模組的輸出路徑上之一電壓差，且該比較單元根據該電壓差輸出該第一電流訊號至該控制模組；該控制模組根據該第一電流訊號控制該迴授控制模組調高該輸出電源的電壓值，且根據該第一電流訊號輸出該禁能訊號控制該第一主動線性電路不做線性轉換。
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