TW507413B - Apparatus and method using phase detection to equalize power from multiple power sources - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 507413 A7 _ _B7___ 五、發明説明（1) 發明背景 發明領域 本發明一般係關於用於供應電力到一負載的設備’且 特別是使用多數電源其中從電源供應的功率是被等化的設 備。 背景技術說明 已知可連接兩個電源在一起以供應電力到一共同的負 載。圖1顯示一用於供應電力到一負載的習知技術設備 1 〇之方塊圖。圖1所示的設備包括第一及第二電源1 1 及1 2，這兩個電源被彼此並聯連接。電源1 1及1 2使 用第一及第二回授網路（feedback network) 1 3及1 4以 調整藉·由電源1 1及1 2施加到負載1 6的電壓。每一個 電源1 1及1 2亦包括一個個別的電流感測機構1 7及 1 8以監視藉由電源供應到負載1 6的電流。每個電流感 測機構1 7及1 8產生一電壓，代表藉由相關的電源1 1 及1 2供應到負載1 6的電流。藉由電流感測機構1 7及 1 8所產生的電壓是被比較藉由放大器1 5，此放大器提 供一誤差電壓，代表被藉由電源1 1及1 2所供應到負載 1 6的電流之間的差異。此誤差電壓是被施加到回授網路 1 3及1 4以大致上等化藉由每個電源1 1及1 2供應到 負載1 6的電流。於是，從兩個電源1 1及1 2來的功率 被等化。 圖2顯示在圖1中所示的習知技術設備之一特殊實施 本紙張尺度適用中周國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐ΐ ^ ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 虜 1 - I - - - - I - ------- 507413 Μ _ Β7_ 五、發明説明（2) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 例。電源1 1及1 2是被並聯地彼此連接用於供應電力到 負載1 6。電源11之輸出電壓是被藉由放大器U 1比較 到一第一參考電壓V R e F i，且所得的誤差電壓被施加到第 一電源1 1之一控制端點以調整其輸出電壓。同樣地’電 源1 2之輸出電壓是被藉由放大器U 2比較到一第二參考 電壓V R e f 2，且所得的誤差電壓被施加到第二電源1 2之 一控制端點以調整其輸出電壓。一感測電阻R 1及其相關 的放大器U 3提供一第一電流感測電壓，此代表藉由第一 電源1 1被供應到負載1 6的電流，且一感測電阻R 2及 其相關的放大器U 4提供一第二電流感測電壓，此代表藉 由第二電源1 2被供應到負載1 6的電流。第一及第二電 流感測電壓是被比較藉由放大器U 5，此放大器提供一誤 差電壓代表在被藉由每個電源1 1及1 2供應到負載1 6 的電流之間的差異。從放大器U 5的誤差電壓被回授到回 授網路1 3及1 4以等化藉由每個電源1 1及1 2被供應 到負載1 6的電流。從放大器U 5的誤差電壓被反相藉由 反相器N 1在被回授到回授網路1 4之前。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1及2中所說明的習知技術設備1 0運作得很好以 等化藉由每個電源1 1及1 2被供應到負載1 6的電流（ 且因此等化功率）。然而，使用感測電阻R 1及R 2及其 相關的電路細件以感測被供應到負載1 6的電流是不利的 ，因爲它增加零件計數（即零件之數目）和設備的大小且 減少設備的效率。 已知可消除由一設備所引出的輸入漣波電流爲了提供 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） Γ5Ί 507413 Α7 Β7 五、發明説明（3) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 動力到一負載。在已知技術中可造成輸入漣波電流的消除 ，藉由並聯地連接兩個電源及提供兩個電源具有轉換頻率 相位相差1 8 0度。圖3中所說明的習知技術設備2 0以 此方式提供作爲輸入漣波電流之消除。設備2 0包括一第 一升壓型功率轉換器2 1 ( —第一電源），此包含一 PWM控制器2 2，一 FET電源開關Ml ，一電感L1 ，一整流器D 1，及一濾波電容C 1。功率轉換器2 1操 作以一熟知的方式，且將不會在文中進一步的說明。藉由 第一功率轉換器2 1被供應到負載2 6的功率是被調整藉 由回授網路2 7及P W Μ控制器2 2，此控制器之輸出是 被連接到F Ε Τ電源開關Μ 1之閘電極。一分壓器由回授 網路2 7之電阻R 3及R 4所形成，分開第一功率轉換器 2 1之輸出電壓且在放大器U 3中比較被分開的電壓與參 考電壓VREF3。從放大器U 6的輸出電壓然後被連接到 P W Μ控制器2 2之控制輸出端以調整電源開關Μ 1之 〇Ν時間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 設備2 0更進一步包括一第二升壓型功率轉換器2 3 (一第二電源），此包含一PWM控制器24，一FET 電源開關Μ 2，一電感L 2，一整流器D 2，及一濾波電 容C 2。功率轉換器2 3操作以一熟知的方式，且將不會 在文中進一步的說明。藉由第二功率轉換器2 3被供應到 負載2 6的功率是被調整藉由回授網路2 7及P W Μ控制 器2 4，此控制器之輸出是被連接到F Ε Τ電源開關Μ 2 之閘電極。從放大器U 6的輸出電壓然後被連接到P W Μ -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210'〆297公釐） 507413 A7 _ B7 _ 五、發明説明（4) 控制器2 4之控制輸出端以調整電源開關Μ 2之〇N時間 0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如眾所周知的，電流分別流經電感L 1及L 2 ’功率 轉換器2 1及2 3具有三角形的波形。一固定頻率振盪器 2 5是被直接地連接到P W Μ控制器2 2之時鐘輸入端經 由反相器Ν 2以提供P W Μ控制器2 2及2 4相位相差 1 8. 0度的時鐘波形。結果，用於電感L 1及L 2的三角 形電流波形將會相位相差1 8 0度。因此，輸入電流之三 角形分量被消除，僅留下輸入電流之D C分量。圖3之電 路並未提出電流或功率等化到負載2 6之問題。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 美國專利第4779 1 84由懷特所領證於1 988年10月18 日標題爲：具有降低雜訊之切換模式電源供應器（“the ‘181 Patent”）揭露一相鎖迴路（ph?se-lock loop)用於控制兩個變 換模式電源供應器的相位及任務循環，此供應器供應電力 到一共同的負載以產生一大致上沒有諧波的輸出電壓。相 鎖迴路維持一想要的相位切換在兩電源供應器的驅動信號 之間。其中一個電源供應器之驅動信號是被提供藉由一以 一固定頻率振盪的振盪器。另一個電源供應器之驅動信號 是被提供藉由一以一固定振盪器的頻率振盪之電壓控制振 盪器。電源供應器揭露在‘184 Patent’中是固定的頻率電源 供應器。‘184 Patenf不是被引導以大致等化負載電流或藉 由電源供應或消除被設備引出的輸入電流之一漣波分量所 供應的電力。 美國專利第5079686由Vinciarelli所領證1992年1月 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） :7 -— 507413 A7 B7 五、發明説明（5) 7日標題爲：加強模式之零電流切換轉換器（“the ‘686 Patent” )揭露一增強模式功率轉換器之設備，具有其輸出端被連 接在一起以傳送電力到一負載。每個功率轉換器具有一相 關的設定點電壓，且功率轉換器同步於功率轉換器之操作 頻率，此功率轉換器具有最高的設定點電壓，且因此具有 最高的功率輸出。同步資訊藉由一同步匯流排被傳送到功 率轉換器。‘ 6 8 6 P a t e η t揭露一被傳送經由一^匯流排的設定 點電壓之複雜設備，以達到頻率同步化，且因此其功率轉換器 之功率等化。這並未揭露到相位檢測。‘686 Patent並未提 起被設備引出的輸入電流之一輸入漣波分量的消除。可以 被使用在揭露於f686 Patent設備中的功率轉換器被可惜地 限制成這樣具有一線性關係在其轉換頻率與傳送到一負載 的電力之間的功率轉換器。 發明摘要 本發明係關於一種設備及方法以多數電源用於供給動 力到一負載，其中從多數電源所供應的功率是被等化的。 電源可以被並聯地連接，在從電源來的電流是被等化的或 電源可以被串聯地連接之情形中；在電源之電壓是被等化 之情形中。 本發明可以使用不同頻率的電源且可以使用電源，此 電源在藉由每個電源所供應的功率與該電源之轉換頻率之 間的關係是線性的或者非線性的，是正向或反向的。 本發明預期使用相位檢測以鎖住電源之轉換頻率以避 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) t _______ ._________________ i , _______ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8- 507413 A7 B7 五、發明説明（6) 免使用過大且沒效率的零件，例如被使用在電流檢測中的 感測電阻。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在某些申請案中，例如在轉換模式的電源供應器之功 率因數校正前端中，有需要提供一設備用於供應電力到一 負載具有下列特色：電源之可變頻率操作在好的電流共享 在輸入電壓波形的整個範圍之上，及好的輸入漣波消除。 令人滿意的是具有一設備用於供應電力到一負載，此 設備利用提供電力在一轉換頻率的範圍之上的可變頻率電 源。爲了提供這樣的設備以最小的複雜性及最小的成本， 是令人滿意的這樣的設備使用相位檢測以一起鎖住可變頻 率電源之轉換頻率，爲了自動且大致等化藉由電源被供應 到負載的電流（且因此等化功率），且消除被設備引出的 輸入電流之漣波分量。 本發明是被引導到一設備及一方法，使用可變頻率電 源用於供應電力到一負載。此設備與方法使用相位檢測爲 了自動且大致地等化藉由每個可變頻率電源被供應到一負 載的電流，且消除被設備引出的輸入電流之漣波分量。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據本發明之一特色，用於供應電力到一負載之一設 備包含第一及第二電源用於供應電力到一負載。電源具有 一類似關係在其個別的可變轉換頻率與供應到負載的電力 之間。一相位檢測機構分別互相地鎖住第一及第二電源之 第一及第二轉換頻率以大致等化藉由每個電源所供應到負 載的電力。 根據本發明之另一個特色，用於提供功率因數校正到 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 507413 A7 _____ B7_ 五、發明説明（7) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一電源供應器之一設備包含第一及第二電源用於供應輸入 電力到電源供應器。每個電源具有一關係在其供應的電力 與其轉換頻率之間。此關係可以是線性或非線性及正向就 是反相，且第一及第二電源具有一類似這樣的關係。一相 位檢測機構分別地互相鎖住第一及第二電源之第一及第二 轉換頻率以大致上等化藉由每個電源所供應到電源供應器 的輸入電力。 根據本發明之另一個特色，電力是被供應到一負載藉 由選擇第一及第二電源，此電源具有一類似關係在其個別 可變轉換頻率及其供應到一負載的電力之間。第一及第二 電源之個別的第一及第二轉換頻率被改變。轉換頻率是被 互相鎖住使用相位檢測以大致上等化藉由每個電源被供應 到一負載的電方。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據本發明之再一個特色，功率因數校正是被提供到 一電源供應器藉由選擇第一及第二電源，以具有一類似關 係在其個別可變轉換頻率及其供應到一電源供應器的輸入 電力之間。第一或第二電源之個別的第一或第二的一個轉 換頻率被設定。每個電源之轉換頻率對於藉由該電源供應 器所提供的電力，具有一關係可以是線性的或非線性的且 是正向或反向的。轉換頻率是被互相鎖住使用相位檢測以 大致上等化藉由每個電源被供應到一電源供應器的輸入電 力。 本發明之上述及其他特色、型態、及優點從下列被連 同附圖所讀的說明將變得明顯，其中相似的參考數字標示 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -1〇 - 507413 A7 B7 五、發明説明（8) 相同的元件。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖示簡單說明 圖1是一用於供應電力到一負載的習知技術設備之一 方塊圖。 圖2是圖1中所示的習知技術設備之一槪圖。 圖3是用於供應電力到一負載的另一個習知技術設備 之一方塊圖。 圖4及5是方塊圖，說明根據本發明之一特色的用於 供應電力到一負載之設備。 圖6及7是槪圖，說明圖4中所示的發明設備。 圖8是一以方塊及槪略形式的圖形，說明文中所說的 發明設備之:一特色。 圖9是一以方塊及槪略形式的圖形，文中所說的發明 設備之一較佳實施例。 元件對照表 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 U 1，U2，U3，U4，U5，U6，U7，U8 :放大器

VrEFI，VREF3，VREF5 :第一參考電源 VREF2，VREF4 :第二參考電源 R 1，R 2 :感測電阻 Ml ，M2，M3，M4 ·· FET 開關 L 1，L 2，L 3，L 4 ··電感 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（21〇'〆297公釐） 507413 A7 B7 五、發明説明（9) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) D1，D2，D3，D4:整流器 C 1，C 2，c 3，C 4 :濾波電容 R 3，R 4 :電阻 N 2 :反相器 f SWi :第一轉換頻率 f SW2:第二轉換頻率 C T R L :控制端點 V f :回授電壓 V M A 1 N S ： AC輸入電壓 V R 1 :橋式整流器 6，16，26，36，46:負載 1 0，2 0 :習知技術設備 1 1，3 1，4 1 :第一電源 12，32，43:第二電源 13，27，33，47:第一回授網路 14，34:第二回授網路 1 5 :放大器 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 7，1 8 :電流感測機構 21，51 :第一升壓型功率轉換器 2 2 . 2 4 : P W Μ控制器 23，5. 3 :第二升壓型功率轉換器 25:固定頻率振盪器 30，4〇，5〇：設備 3 5，4 5，5 5 :相位檢測機構 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -12 - 507413 A7 _ B7 五、發明説明（Φ 3 7 :第一可變頻率功率轉換器 3 8 :第二可變頻率功率轉換器 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 42，44，52，54 ··可變頻率控制器 4 8 :第一功率級 4 9 :第二功率級 5 8 :迴路濾波器 較佳實施例之詳細說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖4顯示說明根據本發明用於供應電力到一負載6的 一設備3 0之一方塊圖。設備3 0包含一第一及第二電源 3 1及3 2，此電源是被連接在一起在其輸入端點且供應 電力到相同的負載3 6。每個電源3 1及3 2是一可變頻 率的電源，此電源具有一關係在其轉換頻率與其供應到一 負載的電力之間。例如，每個電源3 1及3 2可以具有一 關係在其轉換頻率及其供應到一負載的電力之間，此關係 是線性或非線性的。同時，每個電源供應器亦具有一關係 在其轉換頻率及其供應到一負載的電力之間是直接的，致 使電力與轉換頻率增加或減少以相同的方向；或反向致使 電力及轉換頻率改變以相反的方向。設備3 0之電源3 1 及3 2具有類似的關係在其轉換頻率與其供應到一負載 3 6的電力之間。第一及第二電源3 1及3 2可以被並聯 地彼此連接如圖4中所示，或串聯如圖5所示。爲了簡單 起見，本發明之說明將被產生主要參考圖4中的並聯實施 例。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公董Ί -13 - 507413 A7 ___ B7 五、發明説明（1)1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 參考圖4，設備更進一步包含回授網路3 3及3 4分 別地相關與第一及第二電源3 1及3 2。第一回授網路 3 1連接第一電源3 1之一部份輸出電壓以控制第一電源 3 1之一控制端點c T R L以改變第一電源3 1之第一轉 換頻率f s w i，藉此調整電力被供應由第一電源3 1到負 載3 6。同樣地，第二回授網路3 4連接第二電源3 2之 一部份輸出電壓以控制第二電源3 2之一控制端點 CTRL以改變第二電源3 2之第二轉換頻率f sw2，藉 此調整電力被供應由第二電源3 2到負載3 6。 根據本發明之一特色，一相位檢測機構3 5，此可以 是任何習知的相位檢測器，提供一誤差信號代表在第一電 源3 1之第一轉換頻率f sWl與第二電源3 2之第二轉換 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ： 頻率f s w 2之間的差異。第一轉換頻率f S w i是被連接 從第一電源3 1之一端點且被施加到相位檢測機構3 5之 一輸入端點。同樣地，第二轉換頻率f S W 2是被連接從第 二電源3 2之一端點且被施加到相位檢測機構3 5之其他 輸入端點。藉由相位檢測機構3 5所提供的誤差信號是被 連接到回授網路3 3及3 4。結果第一及第二轉換頻率 f S W 1及f S W 2是被互相鎖住。 而且，因爲第一及第二電源3 1及3 2具有類似關係 在其轉換頻率與其供應到一負載的電力之間，藉由第一電 源3 1供應到負載3 6的電力是大致等於藉由第二電源 3 2供應到負載3 6的電力。在圖4中所說的本發明之一 較佳實施例中，藉由第一及第二電源3 1及3 2所供應到 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） -14 - 507413 A7 __ B7 五、發明説明（伞 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 負載3 6的電力之大致等化意思是：藉由每個電源3 1及 3 2供應到負載3 6的電流是被大致等化的，因爲電源 3 1及3 2是被並聯地互相連接，且因此施加相同的電壓 到負載3 6。在圖5中所說的本發明之一較佳實施例中， 藉由第一及第二電源3 1及3 2供應到負載3 6的電力之 大致等化意思是：藉由每個電源3 1及3 2供應到負載 3 6的電壓是被大致等化的，因爲電源3 1及3 2是被並 聯地互相連接，且因此施加相同的電流到負載3 6。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖4的發明設備之一槪略圖解是被顯示在圖6中，其 中電源是功率轉換器。設備3 0包含第一及第二可變頻率 功率轉換器3 7及3 8，放大器U 7及U 8、相位檢測器 3 5及反相器N 3。功率轉換器3 7及3 8是被並聯地互 相連接以提供D C功率到負載3 6。放大器U 7提供一回 授電壓代表在藉由第一功率轉換器3 7所提供的輸出電壓 與一參考電壓V R e f 4之間的差異以調整藉由第一功率轉換 器3 7施加到負載的電壓。藉由放大器U 7所提供的回授 電壓是被施加到一電壓控制的振盪器在第一功率轉換器 3 7之V C〇一 I N端點以控制藉由第一功率轉換器3 7 所供應的轉換頻率，且因此控制功率。相位檢測機構3 5 及連同第一功率轉換器3 7之電壓控制振盪器包含一相鎖 迴路。此相鎖迴路的頻帶寬度是大於或等於回授迴路的頻 帶寬度，此迴路是藉由放大器U 7被提供從第一功率轉換 器3 7之輸出端到其V C〇一 I N端點。 同樣地，放大器U 8提供一回授電壓代表在藉由第二 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15 - 507413 A7 B7 五、發明説明（负 功率轉換器3 8所提供的輸出電壓與一參考電壓Vref5之 間的差異，以調整藉由第二功率轉換器3 8施加到負載的 電壓。藉由放大器u 8所提供的回授電壓是被施加到一電 壓控制的振盪器在第二功率轉換器3 8 2VC 0 一1 N端 點，以控制藉由第二功率轉換器3 8所供應的轉換頻率’ 及因此控制功率。相位檢測機構3 5及連问第一功率轉換 器3 8之電壓控制振盪器包含一相鎖迴路。此相鎖迴路的 頻帶寬度是大於或等於回授迴路的頻帶寬度’此迴路是藉 由放大器U 8提供從第二功率轉換器3 8之輸出端到其 V C〇一I N端點。 第一及第二功率轉換器3 7及3 8之個別的第一及第 二轉換頻率f S W 1及f s w 2被變成可得的在個別的功率 轉換器3 7及3 8之V C ◦ — OUT端點，且被連接如輸 入到相位檢測機構3 5。任何在藉由功率轉換器3 6及 3 7供應到一負載6的輸出功率之差異’將導致一差異在 第一及第二轉換頻率f SWi及f SW2中，將導致一連續 地變化相位切換在第一及第二轉換頻率f SWl及f SW2 ，在到相位檢測機構3 5的輸入端。相位檢測機構3 5提 供一誤差電壓，此爲一在其輸入端的信號之相位差異的函 數。因此，相位檢測機構3 5檢測在第一及第二轉換頻率 f SWi及f.SW2在其輸入端的差異，且提供一誤差電壓 ，此電壓被總和與藉由放大器u 7及u 8所提供的電壓以 一起鎖住第一及第二功率轉換器3 7及3 8之第一及第二 轉換頻率f SW1及f SW2，藉此大致等化藉由每個功率 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T f- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 507413 A7 B7 五、發明説明（1)4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 轉換器3 7及3 8供應到一負載6的電力。從相位檢測機 構3 5的誤差電壓是被藉由反相器N 3反相，在被總和與 放大器U 8之輸出電壓之前。再者，因爲功率轉換器3 7 及3 8是被並聯地連接在一起且具有類似的關係在其個別 轉換頻率與其供應到負載3 6的功率之間，.藉由每個功率 轉換器3 7及3 8提供到一貪載3 6的電流被大致地等化 藉由相位檢測機構3 5之操作。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在文中所說，且顯示於圖7中的發明設備3 0之另一 個實施例中，藉由相位檢測機構3 5所產生的誤差信號是 只有被應用到第一功率轉換器3 7。從相位檢測機構3 5 來的誤差電壓是經由一電阻R 5被連接到放大器U 9之非 反相輸入端。結果，第一功率轉換器3 7之第一轉換頻率 f s w i是被鎖住到第二功率轉換器3 8之第二轉換頻率 f s w 2。第一功率轉換器3 7因此具有一“從屬”的關係 對於“主導”的第二功率轉換器3 8。很明顯地對那些熟 知此項技術者第二功率轉換器3 8之第二轉換頻率f s w 2 可以替代地被鎖住到第一功率轉換器3 7之第一轉換頻率 f s w i致使第二功率轉換器3 8具有一“從屬”的關係對 於“主導”的第一功率轉換器3 7。 圖8以方塊及槪略的形式說明，文中所說的發明設備 之另一個特色。一設備4 0用於傳送電力到負載4 6包括 一第一電源4 1 ，此包含一可變頻率控制器4 2及其相關 的第一功率級（power stage ) 4 8。藉由第一電源4 1供應 到負載4 6的電力是被調整藉由回授網路4 7且第一可變 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -17 - 507413 A7 B7 五、發明説明（负 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 頻率控制器4 2。設備4 0更進一步包含一第二電源 4 3，此包括一可變頻率控制器4 4及其相關的第二功率 級4 9。第二電源4 3是被並聯地連接到第一電源4 1。 藉由第二電源4 3供應到負載4 6的電力亦被調整藉由回 授網路4 7及一第二可變頻率控制器4 4。 每個電源4 1及4 3是一可變頻率電源，此電源具有 一關係在其轉換頻率與其供應到一負載的電力之間。例如 ，每個電源4 1及4 3可以具有一關係在其轉換頻率與其 供應到一負載的電力之間，此關係是線性或非線性的。同 時，每個電源亦可以具有一關係在其轉換頻率與其供應到 一負載的電力之間是正向的，致使功率及轉換頻率增加或 減少以相同的方向，或反向致使功率及轉換頻率改變以相 反的方向。設備4 Ό之電源4 1及4 3具有一類似關係在 其個別的轉換頻率及其供應到負載4 6的功率之間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據本發明之一特色，在第一電源4 1中藉由第一可 變頻率控制器4 2所提供的驅動波形亦被提供到一相位檢 測機構4 5之輸入端點。在第二電源4 3中藉由第二可變 頻率控制器4 4所提供的驅動波形是被反相藉由反相器 N 4，在被提供到相位檢測機構4 5之另一個輸入端點之 前。藉由相位檢測機構4 5所提供的誤差信號’此代表在 第一可變頻率控制器4 2之驅動波形與第二可變頻率控制 器4 4之反相驅動波形之間的相位差異，是被總和與藉由 回授網路4 7所提供的回授電壓v f ’以一起鎖住藉由可 變頻率控制器4 2及4 4所提供的驅動波形之頻率f 1及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） -18 - 507413 A7 B7 五、發明説明（负 f 2，當維持兩個驅動波形彼此關於相位大致上相差 1 8 0 度。 一旦兩個驅動波形之頻率f 1及f 2被鎖住在一起時 ，藉由每個電源4 1及4 3供應到負載4 6的電力將大致 相等，因爲電源4 1及4 3具有類似關係在其個別的轉換 頻率與其供應到負載4 6的電力之間。藉由電源4 1及 4 3供應到負載4 6的電流將大致相等，因爲電源4 1及 4 3是被並聯地彼此連接。因爲在兩個驅動波形之間的相 位差異，被設備引出的輸入電流I之三角分量將被消除， 只留下輸入電流之D C分量。 在一個目前的較佳實施例中，圖8的設備4 0是被有 利地運用以提供一功率因數校正（P F C )前端用於一轉 換模式電源供應器。圖9顯示圖8的設備之一實施例被使 用於功率因數校正。功率因數校正前端之目的是要達成一 用於一轉換模式電源供應器的輸入電流是正比於A C輸入 電壓VmAINS。例如，假如AC輸入電壓VMAIN具有正弦波的波 形，則功率因數校正前端引出一亦具有正弦波波形的輸入 電流。 在圖9所示一個目前的較佳實施例中，負載5 6代表 一轉換模式的電源供應器。一 A C輸入電壓VMAINS是被整流 藉由橋式整流器VR 1以提供一 D C輸入電壓到第一及第 二功率轉換器5 1及5 3。在設備5 0中，如在所有的功 率因數校正則端中，A C輸入電壓Vm A INS之頻率是小於第一 及第二功率轉換器5 1及5 3之轉換頻率。第一及第二功 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _以- 507413 A7 B7 五、發明説明（识 率轉換器5 1及5 3每個利用一升壓型DC — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) D C功率轉換器，此功率轉換器具有一關係在其轉換頻率 與其供應到一負載的功率之間，此關係是非線性且反向的 。第一功率轉換器5 1包括一可變頻率P F C控制器5 2 、電感L3、FET功率轉換器M3、整流器D3及濾波 電容C 3。第二功率轉換器5 3包括一可變頻率PFC控 制器54、電感L4、FET功率轉換器M4、整流器 D 4及濾波電容C 4。在一個目前的較佳實施例中，升壓 型功率轉換器5 1及5 3操作在傳導之連續與不連續模式 的邊緣，此使得功率轉換器5 1及5 3必須是可變頻率的 形式。升壓型功率轉換器5 1及5 3之操作對那在本技術 中具有一般技藝者是熟知的，且將不會在文中作進一步的 說明。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 可變頻率P F C控制器5 2及5 4，分別提供具有頻 率f 1及f 2的驅動波形到第一及第二功率轉換器5 1及 5 3，將改變其個別的驅動漣波之頻率f 1及f 2如一瞬 時的輸入電壓V mAINS之函數以維持輸入電流到轉換模式電 源供應器正比於A C輸入電壓VMAINS，此控制器是被連接到 負載5 6藉由第一及第二功率轉換器5 1及5 3。功率轉 換器5 1及5 3之DC輸出電壓是被分開藉由電阻R9及 R 1 0所形成的分壓器，且分開的電壓是被藉由放大器 U 1 2比較於一參考電壓V REF9以提供一回授電壓，此回授 電壓是被連接到第一及第二可變頻率P F C控制器5 2及 5 4 ° 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（公釐） -20 : " 507413 A7 B7 五、發明説明（1)6 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 可變頻率P F C控制器5 2及5 4之具有頻率f 1及 f 2的驅動波形亦被施加到相位檢測機構5 5之輸入端點 。相位檢測機構5 5提供一誤差信號，此代表在具有頻率 f 1及f 2的驅動波形之間的頻率及相位差異。迴路濾波 器5 8成形回授網路5 8的頻率反應以提供一想要的頻率 反應對於回授網路5 8。誤差信號是被總和與藉由回授網 路5 7所提供的回授電壓，且被連接到第一及第二可變頻 率P F C控制器5 2及5 4。相位檢測機構5 5因此形成 一分開的相鎖迴路與每個可變頻率P F C控制器5 2及 5 4。這些相鎖迴路的頻帶寬度是明顯地大於A C輸入電 壓Vmains之頻率。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 可變頻率P F C控制器5 2及5 4之驅動波形是被鎖 住到相同的頻率藉由相位檢測機構5 5之操作。結果，藉 由每個升壓型功率轉換器5 1及5 3供應到一轉換模式電 源供應器的電力是大致被等化因爲兩個功率轉換器5 1及 5 3都具有一類似關係在其個別的轉換頻率與其傳送到負 載5 6的電力之間。藉由功率轉換器5 1及5 3所供應的 電流是大致被等化因爲功率轉換器是被並聯地連接在一起 。設備所引出的輸入電流I之漣波分量被因此消除，因爲 相位檢測機構5 5調整藉由可變頻率控制器5 2及5 4所 提供的驅動波形以大致成爲相位相差1 8 0度。 在已經參考附圖說明本發明的較佳實施例之後，應了 解的是本發明不被限制到這些特定的實施例，且各種的變 化與修改可以被實現藉由在本技術中具有一般技藝者以不 >紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) -21 - 507413 A7 B7 五、發明説明（伯 背離如在所附的申請專利範圍中所定義之本發明的範圍與 精神。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣.

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210>< 297公釐）

Claims (1)

1. 507413 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8__穴、申請專利耗圍1 1 . 一種供應電力到一負載的設備，該設備包含： 第一及第二電源，用於供應電力到該負載，該電源在 該電源之一可變轉換頻率與該電源供應到該負載的功率之 間，具有一類似關係；及 相位檢測機構，連接至該第一及第二電源之至少之一 ，用於分別互相鎖住該第一及第二電源之第一及第二轉換 頻率，以實質等化藉由每個電源供應到該負載之電力。 2 .如申請專利範圍第1項之設備，其中相位檢測機 構鎖住該第一及第二電源之一轉換頻率到該第一及第二電 源之另一轉換頻率。 3 .如申請專利範圍第1項之設備，其中該誤差信號 亦被反相且被連接到該第一及第二電源之另一個電源。 4 .如申請專利範圍第1項之設備，其中該第一及第: 二電源是被互相並聯連接。 5 .如申請專利範圍第4項之設備，其中該相位檢測 機構互相鎖住該第一及第二頻率，以實質等化藉由每一個 第一及第二電源供應到該負載的電流。 6 .如申請專利範圍第5項之設備，其中該第一及第 二轉換頻率是大致上相位相差1 8 0度。 7 ·如申請專利範圍第6項之設備，其中被供應到該 第一及第二電源的輸入電流之一漣波電流分量大致上被消 除。 8 .如申請專利範圍第1項之設備，其中該第一及第 二電源是被互相串聯連接。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ ~_ -23- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 507413 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8^、申請專利範圍 2 9 ·如申請專利範圍第8項之設備，其中該相位檢測 機構互相鎖住該第一及第二頻率，以實質等化藉由每個該 第一及第二電源供應到該負載的電壓。 1 〇 ·如申請專利範圍第1項之設備，其中更進一步 包含： 一回授迴路，用於每個該第一及第二電源，用於調整 一藉由該等電源所供應的一輸出電壓；及 一電壓控制振盪器，被連接到該相位檢測機構，以提 供一相鎖迴路，該相鎖迴路之頻帶寬度是大於或等於該回 授迴路之頻帶寬度。 1 1 . 一種用於提供功率因數校正到一電源之設備， ，該設備包含： 第一及第二電源用於供應輸入電力到該電源供應，其 中每個電源均具有一關係，在藉由該電源供應的功率與該 電源之一可變換頻率之間，此關係可以是線性或非線性的 且是正向或反向的，該第一及第二電源具有一類似這樣的 關係；及 相位檢測機構，用於分別互相鎖住該第一及第二電源 之第一及第二轉換頻率，以實質等化藉由每個電源供應到 該電源供應的輸入功率。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項之設備，更進一步包 含：一電壓控制振盪器，被連接到該相位檢測機構，用於 提供一相鎖迴路，其中該相鎖迴路之頻帶寬度是明顯地大 於到該第一及第二電源之一輸入信號之頻率。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -24- 507413 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之設備，其中每個電 源在藉由該電源所供應的功率與該電源之一轉換頻率之間 具有一非線性的關係。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之設備，其中每個電 源在藉由該電源所供應的電力與該電源之一轉換頻率之間 具有一反向的關係。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項之設備，其中每個電 源均包含一升壓轉換器。 1 6 · —種提供電力到一負載之方法，該方法包含步 驟爲· 選擇第一及第二電源，具有一類似關係在該電源之一 可變轉換頻率與藉由該電源供應到該負載的電力之間； 至少分別改變該第一及第二電源之第一及第二轉換頻 率； 產生一誤差信號；及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 連接該誤差信號到該第一及第二電源之至少之一，以 互相鎖住該轉換頻率，以實質等化爲每個電源所供應到該 負載的功率。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之方法，更進一步包 含步驟爲鎖住該第一及第二電源之一電源的轉換頻率到該 第一及第二電源之另一電源的轉換頻率。 1 8 .如申請專利範圍第1 6項之方法，更進一步包 含步驟爲反相及連接該誤差信號到該第~及第二電源之另 一個電源。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -25- 507413 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 4 1 9 .如申請專利軺圍第1 6項之方法，更進一^步包 含步驟爲並聯連接該第一及第二電源。 2 0 .如申請專利範圍第1 9項之方法，其中該鎖住 步驟包含互相鎖住該第一及第二頻率，以實質等化爲該第 一及第二電源所供應到該負載的電流。 2 1 ·如申請專利範圍第2 0項之方法，更進一步包 含步驟爲設定該第一及第二轉換頻率成爲彼此相位相差 1 8 0 度。 2 2 _如申請專利範.圍第2 1項之方法，更進一步包 含步驟爲實質消除一被供應到該第一及第二電源的輸入電 流之一漣波電流分量。 2 3 .如申請專利範圍第1 6項之方法，更進一步包 含步驟爲串聯地連接該第一及第二電源。 i 2 4 ·如申請專利範圍第2 3項之方法，其中該鎖住 步驟包含互相鎖住該第一及第二頻率，以實質等化爲該第 一及第二電源所供應到該負載的電壓。 2 5 ·如申請專利範圍第1 6項之方法，更進一步包 含步驟爲： 產生一誤差信號； 連接該誤差信號到該第一及第二電源之至少之一的可 變頻率控制器，以提供一相鎖迴路；及 調整爲該電源所供應的輸出電壓，使用一回授迴路， 此迴路具有一頻帶寬度是小於或等於該相鎖迴路之頻帶寬 度的。 本^氏張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' 一 -26- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T _· 507413 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 5 2 6 · —種提供功率因數校正到一電源供應器的方法 ，該方法包含步驟爲： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 選擇第一及第二電源，以具有一類似關係在該電源之 一可變轉換頻率與爲該電源所供應到該電源供應器的輸入 功率之間； 分別設定該第一及第二電源之至少一個第一及第二轉 換頻率，其中該轉換頻率對爲個別電源所供應的功率具有 線性或非線性的及正向或反向的關係；及 互相鎖住該轉換頻率，使用相位檢測，以實質等化藉 由每個電源所供應到該電源供應器的輸入功率。 2 7 ·如申請專利範圍第2 6項之方法，其中該鎖住 步驟包含步驟爲： 產生一誤差信號； 連接該誤差信號到一可變頻率控制器’以提供一相鎖 迴路；及 設定該相鎖迴路的頻帶寬度明顯大於一輸入到該第一 及第二電源信號之頻率。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 8 ·如申請專利範圍第2 7項之方法’其中該設定 步驟係根據非線性的關係執行。 2 9 ·如申請專利範圍第2 8項之方法’其中該設定 步驟是根據該反向的關係執行。 3 0 ·如申請專利範圍第2 9項之方法，其中該選擇 步驟包含選擇第一及第二升壓轉換器。 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）