TW202319878A

TW202319878A - 電源設備及其資料傳輸方法

Info

Publication number: TW202319878A
Application number: TW110141216A
Authority: TW
Inventors: 王鴻傑
Original assignee: 固緯電子實業股份有限公司
Priority date: 2021-11-04
Filing date: 2021-11-04
Publication date: 2023-05-16
Also published as: TWI786930B

Abstract

本發明係關於一種電源設備及其資料傳輸方法，電源設備執行資料傳輸方法，且包含有一接收電路、一接收緩衝記憶體及一轉送緩衝記憶體。接收電路接收一資料，並檢查資料中的一身份資訊是否與一本機身份資訊相同。當身份資訊與本機身份資訊不相同時，接收電路將資料存入接收緩衝記憶體，並將資料作為一待轉送資料存入轉送緩衝記憶體。當身份資訊與本機身份資訊相同時，接收電路拋棄資料。由於資料中的身份資訊代表資料是由哪一個電源設備發出的，因此當身份資訊與本機身份資訊相同時，代表資料是由本機發出的，便無須理會資料，可直接拋棄該筆資料，不須處理，藉此達成低延遲且高同步地分享資料的目的。

Description

電源設備及其資料傳輸方法

本發明係有關於一種電源設備及一種資料傳輸方法，尤其是一種於並聯運作時，能傳輸及分享數位資料，並自動配置設備身份資訊(Device ID)，且執行低延遲同步控制的電源設備及其資料傳輸方法。

現有的電源設備常藉由並聯的組合達到容量擴充的目的，除了功率端需有回授控制之外，也需要藉由量測技術將類比訊號轉為數位資料後，再經由微處理運算或運算電路的比較判別後，快速的微調與控制每一台並聯在一起的電源設備，達到智慧控制。

此外，現有的電源設備通常選擇已使用多年的串列傳輸的介面電路來接收與傳送數位資料，但其傳輸速率普遍偏低，當現有的電源設備並聯數量增加後其控制的效率就會快速下降，這使得現有的電源設備的控制同步性將無法滿足需求。

因此，現有電源設備及其資料傳輸方法仍需進一步之改良。

有鑑於上述問題，本發明為一種電源設備及其資料傳輸方法，提供低延遲地在多個電源設備間的資料傳送，並提高電源設備的同步性。

本發明的電源設備包含有一接收電路、一接收緩衝記憶體及一轉送緩衝記憶體。該接收電路電連接該接收緩衝記憶體及該轉送緩衝記憶體。該接收電路接收一資料，並檢查該資料中的一身份資訊是否與一本機身份資訊相同。當該資料中的身份資訊與該本機身份資訊不相同時，該接收電路將該資料存入該接收緩衝記憶體，並將該資料作為一待轉送資料存入該轉送緩衝記憶體。當該資料中的身份資訊與該本機身份資訊相同時，該接收電路拋棄該資料。

進一步而言，該電源設備的資料傳輸方法係由該電源設備執行，且包含有以下步驟：由一接收電路接收一資料；檢查該資料中的一身份資訊是否與一本機身份資訊相同；當該資料中的該身份資訊與該本機身份資訊不相同時，由該接收電路將該資料存入一接收緩衝記憶體，並將該資料作為一待轉送資料存入一轉送緩衝記憶體；當該資料中的身份資訊與該本機身份資訊相同時，由該接收電路拋棄該資料。

由於該資料中的身份資訊代表該筆資料是由哪一個電源設備發出的，因此當資料中的身份資訊與本機身份資訊相同時，代表該筆資料是由本機發出的，因此便無須理會該筆資料，可直接拋棄該筆資料，不須處理，進而降低處理資料的時間，藉此低延遲地傳輸資料，提高電源設備的同步性。

以下配合圖式及本發明之較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段。

請參閱圖1A及圖1B，本發明的電源設備10可多台串聯或並聯行成一電源系統對一負載20供電，藉此擴充電源容量。當中一台電源設備10可被設定為主機10a，而其他電源設備10則為從機10b，控制命令由主機10a產生並發送至各個從機10b。此外，主機10a與從機10b的訊號接頭A/B通過連接線100相互連接以傳送資料，且主機10a與從機10b的電源輸出端+/-則電連接至負載20以提供電能。舉例來說，主機10a的訊號接頭B通過連接線100連接從機10b的訊號接頭A，而從機10b的訊號接頭B則係通過另一連接線100連接下一級從機10b的訊號接頭A。

請參閱圖2所示，本發明的電源設備10包含有一接收電路11、一接收緩衝記憶體12、一轉送緩衝記憶體13、一記憶體控制與分配器14、一系統記憶體15、一發送緩衝記憶體16及一發送電路17。

該接收電路11電連接該接收緩衝記憶體12及該轉送緩衝記憶體13。該記憶體控制與分配器14電連接該接收緩衝記憶體12。該系統記憶體15電連接該記憶體控制與分配器14。該發送緩衝記憶體16電連接該記憶體控制與分配器14。該發送電路17電連接該轉送緩衝記憶體13及該發送緩衝記憶體16。

該接收電路11接收一資料，並檢查該資料中的一身份資訊是否與一本機身份資訊相同。當該資料中的身份資訊與該本機身份資訊相同時，該接收電路11將該資料存入該接收緩衝記憶體12，並將該資料作為一待轉送資料存入該轉送緩衝記憶體13。且當該接收電路11將該資料存入該接收緩衝記憶體12，並將該資料作為該待轉送資料存入該轉送緩衝記憶體13後，該接收電路11重新接收該資料。而當該資料中的身份資訊與該本機身份資訊不相同時，該接收電路11拋棄該資料。且當該接收電路11拋棄該資料後，該接收電路11重新接收該資料。

在本實施例中，該資料是一數位資料。

此外，請參閱圖3A所示，本發明的電源設備的資料傳輸方法係由該電源設備10執行，且包含有以下步驟：由該接收電路11接收該資料(S301)；

由該接收電路11檢查該資料中的該身份資訊是否與該本機身份資訊相同(S302)；

其中當該資料中的身份資訊與該本機身份資訊相同時，由該接收電路11將該資料存入該接收緩衝記憶體12，並將該資料作為該待轉送資料存入該轉送緩衝記憶體13(S303)後，由該接收電路11重新接收該資料(S301)；

其中當該資料中的身份資訊與該本機身份資訊不相同時，由該接收電路11拋棄該資料後(S304)，再重新接收該資料(S301)。

由於資料中的身份資訊代表該筆資料是由哪一個電源設備10發出的，因此當資料中的身份資訊與本機身份資訊相同時，代表該筆資料是由本機發出的，因此便無須理會該筆資料，可直接拋棄該筆資料，不須處理，進而降低處理資料的時間，藉此低延遲地傳輸資料，提高電源設備的同步性。

在本較佳實施例中，該資料包含有該身份資訊及一參數資訊，該參數資訊包含有各個電源設備的各種參數或控制指令。

舉例來說，請參閱圖1A及圖2所示，當主機10a產生一資料，並發送該資料時，該資料會在該主機10a及各個從機10b之間被傳遞，當從機10b接收到該資料時，由於主機10a產生的資料會包含有產生該筆資料的主機10a的身份資訊，且與各個從機10b的身份資訊不同，因此當各個從機10b接收到資料時，各從機10b的接收電路11會檢查該筆資料中的身份資訊與其本機身份資訊不同，進而將該筆資料存入接收緩衝記憶體12，並將該筆資料作為該待轉送資料存入該轉送緩衝記憶體13。而當主機10a重新接收到該資料時，主機10a的接收電路11會檢查該筆資料中的身份資訊與其本機身份資訊相同，代表該筆資料是由主機10a產生並發送的，故主機10a不須理會該筆資料，可直接拋棄該筆資料，避免重複處理資料，提高處理效率。

進一步而言，該記憶體控制與分配器14檢查該接收緩衝記憶體12中是否有該資料後，該記憶體控制與分配器14進一步檢查該系統記憶體15中是否有該待發送資料。

例如，當該接收緩衝記憶體12中有該資料時，該記憶體控制與分配器14依據該資料中的身份資訊將該資料存入該系統記憶體15，並檢查該系統記憶體15中是否有該待發送資料。由於該系統記憶體15中已預先依照各個身份資訊分配了儲存空間，因此當該記憶體控制與分配器14將該資料存入該系統記憶體15時，是依據該資料中的身份資訊將該資料存入該系統記憶體15中對應該身份資訊的儲存空間。

而當該接收緩衝記憶體12中沒有該資料時，該記憶體控制與分配器14直接檢查該系統記憶體15中是否有該待發送資料。

而當該系統記憶體15中有該待發送資料時，該記憶體控制與分配器14將該待發送資料合併該本機身份資訊後，存入該發送緩衝記憶體16，且該記憶體控制與分配器14重新檢查該接收緩衝記憶體12中是否有該資料。

但是當該系統記憶體15中沒有該待發送資料時，該記憶體控制與分配器14重新檢查該接收緩衝記憶體12中是否有該資料。

也就是說，該記憶體控制與分配器14係輪流檢查該接收緩衝記憶體12與該系統記憶體15中是否有該資料或該待發送資料。進一步而言，存入該系統記憶體15中的資料係供該電源設備10後續使用。舉例來說，由於該資料還包含有該參數資訊，且該參數資訊包含有各個電源設備的各種參數或控制指令，因此當該資料存入該系統記憶體15後，該電源設備的一系統中央處理器便可根據該系統記憶體15中的該參數資訊對該電源設備10進行參數設定，例如調整輸出電壓、電流，或是設定啟動時間等。

請參閱圖3B所示，該電源設備的資料傳輸方法還包含有以下步驟：

由該記憶體控制與分配器14檢查該接收緩衝記憶體12中是否有該資料(S401)；

當該接收緩衝記憶體12中有該資料時，由該記憶體控制與分配器14依據該資料中的身份資訊將該資料存入該系統記憶體15(S402)，並檢查該系統記憶體15中是否有該待發送資料(S403)；

當該接收緩衝記憶體12中沒有該資料時，由該記憶體控制與分配器14直接檢查該系統記憶體15中是否有該待發送資料(S403)；

當該系統記憶體15中有該待發送資料時，由該記憶體控制與分配器14將該待發送資料合併該本機身份資訊後，存入該發送緩衝記憶體16(S404)，且完成後再重新檢查該接收緩衝記憶體12中是否有該資料(S401)；

當該系統記憶體15中沒有該待發送資料時，該記憶體控制與分配器14重新檢查該接收緩衝記憶體12中是否有該資料(S401)。

藉由交替檢查該接收緩衝記憶體12中有沒有該資料需存入該系統記憶體15，以及該系統記憶體15中是否有該待發送資料需存入該發送緩衝記憶體16，讓該電源設備10可將其他電源設備傳送過來的資料存入該系統記憶體15供後續使用，且將系統記憶體中的待發送資料發送給其他電源設備10，藉此穩定地接收與發送資料。

再者，該發送電路17係檢查該轉送緩衝記憶體13中是否有該待轉送資料。當該轉送緩衝記憶體13中有該待轉送資料時，該發送電路17發送該轉送緩衝記憶體13中的待轉送資料。當該轉送緩衝記憶體13中沒有該待轉送資料時，該發送電路17進一步檢查該發送緩衝記憶體16中是否有一待發送資料。當該發送緩衝記憶體16中有該待發送資料時，該發送電路17發送該發送緩衝記憶體16中的待發送資料後，該發送電路17重新檢查該發送緩衝記憶體16中是否有該待發送資料。而當該發送緩衝記憶體16中沒有該待發送資料時，該發送電路17重新檢查該轉送緩衝記憶體13中是否有該待轉送資料。

進一步而言，請參閱圖3C所示，該電源設備的資料傳輸方法還包含有以下步驟：

由該發送電路17檢查該轉送緩衝記憶體13中是否有該待轉送資料(S501)；

當該轉送緩衝記憶體13中有該待轉送資料時，由該發送電路17發送該轉送緩衝記憶體13中的待轉送資料(S502)；

當該轉送緩衝記憶體13中沒有該待轉送資料時，由該發送電路17檢查該發送緩衝記憶體16中是否有該待發送資料(S503)；

當該發送緩衝記憶體16中有該待發送資料時，由該發送電路17發送該發送緩衝記憶體中16的待發送資料(S504)，且該發送電路17重新檢查該轉送緩衝記憶體13中是否有該待轉送資料(S501)；

當該發送緩衝記憶體16中沒有該待發送資料時，該發送電路17重新檢查該轉送緩衝記憶體13中是否有該待轉送資料(S501)。

藉由交替檢查該轉送緩衝記憶體13中有沒有該待轉送資料及該發送緩衝記憶體16中是否有該待發送資料，讓該電源設備10可轉送其他電源設備傳送過來的資料，且可產生其自生的資料發送給其他電源設備10，藉此穩定地轉送與發送資料。

在本較佳實施例中，該接收緩衝記憶體12、該轉送緩衝記憶體13、該發送緩衝記憶體16分別係一先進先出(First Input First Output；FIFO)暫存器。

此外，請參閱圖1A所示，該電源設備10在系統初始設定期間，還包含有一身份資訊設定程序。當多台電源設備10串聯或並聯行成該電源系統，且該電源系統的多台電源設備10中的主機10a與從機10b之間通過訊號接頭A/B相互連接後，可先執行該身份資訊設定程序，以設定該主機10a與該些從機10b的身份資訊。舉例來說，在系統初始設定時，該主機10a的身份資訊會預設為最小值，例如0x00，而其他從機10b的身份資訊則會預設為最大值，例如0xFF。而當執行該身份資訊設定程序時，係由該主機10a先發送一身份資訊設定訊號至第一個從機10b，而該身份資訊設定訊號中包含有主機10a的身份資訊及參數資訊，例如主機10a的身份資訊為0x00，參數資訊為0x00。

當第一個從機10b接收到該身份資訊設定訊號時，第一個從機10b先檢查該身份資訊設定訊號中的身份資訊是否其本機身份資訊相同。當接收到的身份資訊設定訊號中的身份資訊與本機身份資訊相同時，第一個從機10b會直接拋棄該身份資訊設定訊號。

但是當接收到的身份資訊設定訊號中的身份資訊與本機身份資訊不相同時，第一個從機10b則是將該身份資訊設定訊號中的該參數資訊加1後，設定為其本機身份資訊。

例如第一個從機10b的身份資訊的初始設定為0xFF，而接收到的身份資訊設定訊號中的身份資訊為該主機10a的身份資訊，即0x00。由於第一個從機10b接收到的身份資訊“0x00”與第一個從機10b本身的身份資訊“0xFF ”並不相同，因此第一個從機10b將該參數資訊0x00加1後，設定其身份資訊為0x01，並另外產生並傳送一新的身份資訊設定訊號至下一個從機10b。

而該第一個從機10b產生的身份資訊設定訊號包含有主機10a的身份資訊及與第一個從機10b的參數資訊，例如第一個從機10b傳送的身份資訊設定訊號中的身份資訊為0x00，而參數資訊為0x01。以此類推，藉此設定所有從機10b的身份資訊。

而當該主機10a接收到最後一個從機10b發送的身份資訊設定訊號，該主機10a會檢查接收到的身份資訊設定訊號中的身份資訊是否其本機身份資訊相同，且當接收到的身份資訊設定訊號中的身份資訊與該主機10a的本機身份資訊相同時，該本機10a會直接拋棄該身份資訊設定訊號，同時結束該身份資訊設定程序。

例如，最後一個從機10b傳送的身份資訊設定訊號中的身份資訊為0x00，主機10a的本機身份資訊為0x00，因此該主機10a可判斷身份資訊設定訊號中的身份資訊與其本機身份資訊相同。

此外，該主機10a進一步根據最後一個從機10b發送的身份資訊設定訊號中的參數資訊加1後，將其設定為一設備數量資訊，供後續確認是否有從機10b掉線。

總上所述，本發明的電源設備採用速度更快，且常見於可程式化邏輯陣列(Field Programming Gate Array, FPGA)內的串列/解串列(Ser/Des)作為傳輸介面，配合狀態機(Finite State Machine, FSM)流程或稱為協定電路，用來處置接收與發送的資料。該電源設備10包含該接收電路(Rx_Logic)11、該發送電路(Tx_Logic)17與三個先進先出(First In First Out FIFO)緩衝記憶體，分別為該接收緩衝記憶體(Rx_FIFO)12、該發送緩衝記憶體(Tx_FIFO)16與該轉送緩衝記憶體(Forward_FIFO)13。該發送電路17輪流檢查該發送緩衝記憶體16與該轉送緩衝記憶體13是否有資料需要發送，由於該資料中會包含一設備身份碼，即該身份資訊，代表這筆資料是由哪一個電源設備10發送的，這個設備身份碼是被存放入該發送緩衝記憶體16的，其意義為分享電源設備10改變的資料讓並聯在一起的其他電源設備10都能知道，此意味每一電源設備10都能即時的收集到其他電源設備10的所有資訊，以茲利用。該接收電路11會接收到所有並聯在一起的電源設備10所發送帶有該設備身份碼的資料，且該接收電路11會檢查每一筆接收到的資料的身份碼欄位，如果身份碼欄位是自己發送的，則直接拋棄整筆資料，此機制為收回自己發送的資料，避免資料無窮盡的傳送，如果根據身份欄位確認該筆資料是其他電源設備10發送的，則該接收電路11將整筆資料同時推入該接收緩衝記憶體12與該轉送緩衝記憶體13，因此本機的電源設備10將可由該接收緩衝記憶體12獲得所有電源設備10的資訊。經由這樣精簡的通訊協定可達到高效率的並聯控制系統。

以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

10:電源設備 100:連接線 20:負載 10a:主機 10b:從機 11:接收端 12:接收端暫存器 13:前向暫存器 14:處理器 15:記憶體 16:傳送端暫存器 17:傳送端 A:訊號接頭 B:訊號接頭 S301~S304:步驟 S401~S404:步驟 S501~S504:步驟

圖1A及圖1B為應用本發明的電源設備的電源系統的架構示意圖。圖2為本發明的電源設備的方塊示意圖。圖3A為本發明的電源設備的資料傳輸方法的由接收電路執行的步驟的流程示意圖。圖3B為本發明的電源設備的資料傳輸方法的由記憶體控制與分配器執行的步驟的流程示意圖。圖3C為本發明的電源設備的資料傳輸方法的由發送電路執行的步驟的流程示意圖。

10:電源設備

100:連接線

20:負載

10a:主機

10b:從機

Claims

一種電源設備，包含有：一接收電路；一接收緩衝記憶體，電連接該接收電路；一轉送緩衝記憶體，電連接該接收電路；其中該接收電路接收一資料，並檢查該資料中的一身份資訊是否與一本機身份資訊相同；其中當該資料中的身份資訊與該本機身份資訊不相同時，該接收電路將該資料存入該接收緩衝記憶體，並將該資料作為一待轉送資料存入該轉送緩衝記憶體；其中當該資料中的該身份資訊與該本機身份資訊相同時，該接收電路拋棄該資料。
如請求項1所述之電源設備，進一步包含有：一發送電路，電連接該轉送緩衝記憶體；一發送緩衝記憶體，電連接該發送電路；其中該發送電路檢查該轉送緩衝記憶體中是否有該待轉送資料；其中當該轉送緩衝記憶體中有該待轉送資料時，該發送電路發送該轉送緩衝記憶體中的該待轉送資料，並檢查該發送緩衝記憶體中是否有一待發送資料；其中當該轉送緩衝記憶體中沒有該待轉送資料時，該發送電路檢查該發送緩衝記憶體中是否有該待發送資料；其中當該發送緩衝記憶體中有該待發送資料時，該發送電路發送該發送緩衝記憶體中的該待發送資料。
如請求項2所述之電源設備，進一步包含有：一記憶體控制與分配器，電連接該接收緩衝記憶體與該發送緩衝記憶體；一系統記憶體，電連接該記憶體控制與分配器；其中該記憶體控制與分配器檢查該接收緩衝記憶體中是否有該資料；當該接收緩衝記憶體中有該資料時，該記憶體控制與分配器依據該資料中的身份資訊將該資料存入該系統記憶體，並檢查該系統記憶體中是否有該待發送資料；當該接收緩衝記憶體中沒有該資料時，該記憶體控制與分配器檢查該系統記憶體中是否有該待發送資料；當該系統記憶體中有該待發送資料時，該記憶體控制與分配器將該待發送資料合併該本機身份資訊後，存入該發送緩衝記憶體。
如請求項1所述之電源設備，其中該接收緩衝記憶體及該轉送緩衝記憶體分別係一先進先出(First Input First Output；FIFO)暫存器。
如請求項1所述之電源設備，其中當該接收電路拋棄該資料後，該接收電路重新接收該資料；其中當該接收電路將該資料存入該接收緩衝記憶體，並將該資料作為該待轉送資料存入該轉送緩衝記憶體後，該接收電路重新接收該資料。
如請求項2所述之電源設備，其中當該發送緩衝記憶體中沒有該待發送資料時，該發送電路重新檢查該轉送緩衝記憶體中是否有該待轉送資料；其中當該發送電路發送該發送緩衝記憶體中的待發送資料後，該發送電路重新檢查該發送緩衝記憶體中是否有該待發送資料。
如請求項3所述之電源設備，其中當該系統記憶體中沒有該待發送資料時，該記憶體控制與分配器重新檢查該接收緩衝記憶體中是否有該資料；其中當該記憶體控制與分配器將該待發送資料存入該發送緩衝記憶體後，該記憶體控制與分配器重新檢查該接收緩衝記憶體中是否有該資料。
一種電源設備的資料傳輸方法，係由一電源設備執行，且包含有以下步驟：由一接收電路接收一資料；由該接收電路檢查該資料中的一身份資訊是否與一本機身份資訊相同；當該資料中的該身份資訊與該本機身份資訊不相同時，由該接收電路將該資料存入一接收緩衝記憶體，並將該資料作為一待轉送資料存入一轉送緩衝記憶體；當該資料中的身份資訊與該本機身份資訊相同時，由該接收電路拋棄該資料。
如請求項8所述之電源設備的資料傳輸方法，進一步包含有以下步驟：由一發送電路檢查該轉送緩衝記憶體中是否有該待轉送資料；當該轉送緩衝記憶體中有該待轉送資料時，由該發送電路發送該轉送緩衝記憶體中的待轉送資料，並檢查一發送緩衝記憶體中是否有一待發送資料；當該轉送緩衝記憶體中沒有該待轉送資料時，由該發送電路檢查該發送緩衝記憶體中是否有該待發送資料；當該發送緩衝記憶體中有該待發送資料時，由該發送電路發送該發送緩衝記憶體中的該待發送資料。
如請求項9所述之電源設備的資料傳輸方法，其特徵在於，進一步包含有：由一記憶體控制與分配器檢查該接收緩衝記憶體中是否有該資料；當該接收緩衝記憶體中有該資料時，由該記憶體控制與分配器依據該資料中的身份資訊將該資料存入一系統記憶體，並檢查該系統記憶體中是否有該待發送資料；當該接收緩衝記憶體中沒有該資料時，由該記憶體控制與分配器檢查該系統記憶體中是否有該待發送資料；當該系統記憶體中有該待發送資料時，由該記憶體控制與分配器將該待發送資料合併該本機身份資訊後，存入該發送緩衝記憶體。