TWI658669B

TWI658669B - 電源供應系統與電源供應系統的控制方法

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Publication number: TWI658669B
Application number: TW106144732A
Authority: TW
Inventors: 黃志忠; 吳冠宏; 吳健銘; 陳柏豪
Original assignee: 致茂電子股份有限公司
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-05-01
Also published as: TW201929365A

Abstract

一種電源供應系統的控制方法。此電源供應系統的控制方法適用於一電源供應系統。此電源供應系統包括相串聯的一第一電壓源與一第二電壓源。此電源供應系統的控制方法包括：取得此第一電壓源所提供的一第一電流的電流大小；依據此第一電流的電流大小與一參考電流值的差值產生一控制訊號；以第一電壓源依據控制訊號調整第一電流的電流大小；以該第二電壓源依據該控制訊號調整該第二電流的電流大小。

Description

電源供應系統與電源供應系統的控制方法

本發明係關於一種電源供應系統與電源供應系統的控制方法，特別是一種多個電壓源彼此串接的電源供應系統與電源供應系統的控制方法。

在實作上，電源供應系統通常會具有多個電源，以因應不同規格的負載。電源供應系統的電源例如為電壓源或是電流源，或是可以視需求切換為電壓源或是電流源。以電源供應系統具有兩個直流電源，且此二直流電源串聯且輸出負載為一電壓源為例，以往在此情況下會將此二直流電源之中的一個設定為電流源，並將此二直流電源之中的另一個設定為電壓源。在此架構下，設定為電流源的其中一個直流電源用以主動地調整電流或是因應負載情況調整電壓；設定為電壓源的另一個直流電源則用以主動地調整電壓或是因應負載情況調整電流。

但是，在此架構之下，在負載的電壓變動時的瞬間，瞬間增加的電壓或是減少的電壓都必須由其中一台直流電源（設定為電流源者）來反應。也就是說，即僅由單一直流電源承受此電壓變動。相仿地，在負載的電流變動時的瞬間，瞬間增加的電流或是減少的電流都必須由其中一台直流電源（設定為電壓源者）來反應。也就是說，僅由單一直流電源承受此電流變動。換句話說，這樣的架構雖然直覺而便於設計，但是，在實務上卻有可能讓直流電源承受相當大的負擔，而降低了直流電源的壽命，甚或是造成危險。

本發明在於提供一種電源供應系統與電源供應系統的控制方法，以克服以往電源供應系統的架構造成各個直流電源於負載狀況變化時承受了太大負擔的問題。

本發明揭露了一種電源供應系統的控制方法。此電源供應系統的控制方法適用於一電源供應系統。此電源供應系統包括相串聯的一第一電壓源與一第二電壓源。此電源供應系統的控制方法包括：取得此第一電壓源所提供的一第一電流的電流大小；依據此第一電流的電流大小與一參考電流值的差值產生一控制訊號；以第一電壓源依據控制訊號調整第一電流的電流大小；以第二電壓源依據控制訊號調整第二電流的電流大小。

本發明揭露了一種電源供應系統。此電源供應系統包括一第一電壓源與一第二電壓源。此第二電壓源串聯於此第一電壓源。此第一電壓源包括一第一電源供應電路與一處理電路。此第二電壓源包括一第二電源供應電路。此第一電源供應電路用以提供一第一電流。此處理電路電性連接此第一電源供應電路。此處理電路用以依據此第一電流的電流大小與一參考電流值的差值產生一控制訊號。此第一電源供應電路係用以依據此控制訊號調整此第一電流的電流大小。此第二電壓源電性連接此處理電路。此第二電源供應電路用以提供一第二電流，且此第二電源供應電路用以依據此控制訊號調整此第二電流的電流大小。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參照圖1，圖1係為根據本發明一實施例所繪示之電源供應系統的控制方法的方法流程圖。此電源供應系統的控制方法適用於一電源供應系統。此電源供應系統包括相串聯的一第一電壓源與一第二電壓源。此電源供應系統的控制方法包括：於步驟S101中，取得此第一電壓源所提供的一第一電流的電流大小；於步驟S103中，依據此第一電流的電流大小與一參考電流值的差值產生一控制訊號；於步驟S105中，以第一電壓源依據控制訊號調整第一電流的電流大小；於步驟S107中，以第二電壓源依據控制訊號調整第二電流的電流大小。

基於這樣的控制方法，本案更提供了多種電源供應系統。請先參照圖2以對其中一種電源供應系統進行說明，圖2係為根據本發明一實施例所繪示之電源供應系統的功能方塊圖。電源供應系統1具有第一電壓源12與第二電壓源14。第二電壓源14串聯於第一電壓源12，且第一電壓源12與第二電壓源14串聯於負載L。第一電壓源12與第二電壓源14用以提供電能給負載L。於實務上，第一電壓源12可以被設定為主動控制者（master），而第二電壓源14則被設定為被動受控者（slave），以使第二電壓源14受控於第一電壓源12。第一電壓源12與第二電壓源14也可以相同型號的機器也可以是不同型號的機器。另一方面，電源供應系統1所具有的第二電壓源14的數量可以為一或多個，後續係以單一個第二電壓源14進行說明，但電源供應系統1的架構並不以所舉之例為限制。

第一電壓源12包括第一電源供應電路122與處理電路124。第一電源供應電路122電性連接處理電路124。第一電源供應電路122用以提供一第一電流。處理電路124用以依據此第一電流的電流大小與一參考電流值的差值產生一控制訊號。此第一電源供應電路122係用以依據此控制訊號調整此第一電流的電流大小。

於實務上，電源供應系統1例如具有偵測電路以取得第一電流的電流大小而供處理電路124使用，此偵測電路例如是獨立於第一電壓源12的機器，或者偵測電路也可以是電壓源12本身所具有的元件，在此並不加以限制。

另一方面，在一實施例中，控制訊號例如記載有第一電流之電流大小與參考電流值的差值。從另一個角度來說，控制訊號例如用以指示第一電流與參考電流值的相對大小。當第一電流的電流大小大於參考電流值時，第一電源供應電路122係依據控制訊號而調降第一電流的大小。當第一電流的電流大小小於參考電流值時，第一電源供應電路122係依據控制訊號而調升第一電流的大小。而當第一電流的電流大小實質上相等於參考電流值時，第一電源供應電路122不調整第一電流。

請再參照圖2，第二電壓源14包括第二電源供應電路142。如前述地，第二電壓源14串聯於第一電壓源12。從另一個角度來說，第二電壓源14的第二電源供應電路142係串聯於第一電壓源12的第一電源供應電路122。

此外，第二電壓源14電性連接第一電壓源12的處理電路124。第二電源供應電路142用以提供一第二電流，且第二電源供應電路142用以依據處理電路124所提供的控制訊號調整此第二電流的電流大小。相仿於第一電源供應電路142，當第一電流的電流大小大於參考電流值時，第二電源供應電路142係依據控制訊號而調降第二電流的大小。當第二電流的電流大小小於參考電流值時，第二電源供應電路142係依據控制訊號而調升第二電流的大小。而當第二電流的電流大小實質上相等於參考電流值時，第二電源供應電路142不調整第一電流。

在此實施例中，第一電壓源12與第二電壓源14的額定功率相同，因此，當第一電源供應電路122與第二電源供應電路142受控於相同的控制訊號時，第一電源供應電路122所提供的第一電流之電流大小會相同於第二電源供應電路142所提供的第二電流之電流大小，且當第一電源供應電路122調整第一電流時，第二電源供應電路142也會相應地調整第二電流。

請參照圖3，圖3係為根據本發明一實施例所繪示之第一電源供應電路的等效模型示意圖。如圖3所示，第一電源供應電路122可以被等效為一電路模型。在此等效電路模型中，第一電源供應電路122具有電阻R與可調電流源IS，電阻R並聯可調電流源IS。其中，電阻R為第一電源供應電路122中的等效電阻，可調電流源IS係受控於處理電路124。更具體地來說，可調電流源IS係依據處理電路124所提供的控制訊號而產生輸出電流。部分的輸出電流會被作為第一電流輸出至第一電源供應電路122的外部，而另一部分的輸出電流會流經電阻R而產生跨壓。換句話說，處理電路124藉由指示可調電流源IS調整第一電流的電流大小並調整第一電源供應電路122的跨壓。

相仿於第一電源供應電路122，第二電源供應電路142也可被等效於相仿的電路模型。因此，當第一電源供應電路122與第二電源供應電路142具有相仿的等效電阻與相仿的可調電流源時，由於第一電源供應電路122與第二電源供應電路142係受控於處理電路124所提供的控制訊號，第一電源供應電路122與第二電源供應電路142會提供相仿的輸出電流且具有相仿的跨壓，從而使系統達到穩定並使第一電源供應電路122與第二電源供應電路142處於均壓狀態。從另一角度來說，當負載L的電壓或電流變動時，此變動量會平均地分佈於第一電壓源12與第二電壓源14，而不會如以往只由第一電壓源12與第二電壓源14承擔。

請參照圖4，圖4係為根據本發明另一實施例所繪示之電源供應系統的功能方塊圖。在此實施例中，電源供應系統2的電路架構係相仿於前述的電源供應系統1相關細節不予重複贅述。不同的是，電源供應系統2的處理電路224具有運算子電路2244與補償子電路2242。補償子電路2242分別電性連接運算子電路2244、第一電源供應電路222與第二電源供應電路242。

運算子電路2244用以依據第一電流與參考電流值的差值產生一比較訊號。於實務上，運算子電路2244例如為減法器或是加法器。而補償子電路2242用以依據比較訊號形成所述的控制訊號。補償子電路2242例如為使用者自定義的濾波器。從另一個角度來說，運算子電路2244係用以依據第一電流與參考電流值的參數值進行運算，而補償子電路2242係用以將運算子電路的運算結果轉換成後端所能接受的命令態樣。於一實施例中，補償子電路2242更用以調整控制訊號，以使系統趨於穩定。

請參照圖5，圖5係為根據本發明更一實施例所繪示之電源供應系統的功能方塊圖。在圖5所示的實施例中，第一電壓源32具有第一額定功率，第二電壓源34具有第二額定功率，第一額定功率與第二額定功率不同。在此實施例中，第一電壓源32更具有第一增益電路326，且第二電壓源34更具有第二增益電路346。第一增益電路326電性連接處理電路324與第一電源供應電路322。第二增益電路346電性連接處理電路324與第二電源供應電路342。

第一增益電路326用以依據一第一權重增益調整控制訊號以形成一第一補償訊號。第二增益電路346用以依據一第二權重增益調整控制訊號以形成一第二補償訊號。第二電源供應電路342用以依據第二補償訊號調整第二電流的電流大小。其中，第一權重增益為第一額定功率與第一額定功率與第二額定功率之功率和的比值，第二權重增益為第二額定功率與第一額定功率與第二額定功率之功率和的比值。從另一個角度來說，第一權重增益為第一額定功率除以第一額定功率與第二額定功率之功率和的值，第二權重增益為第二額定功率除以第一額定功率與第二額定功率之功率和的值。

藉由以第一權重增益與第二權重增益適當地調整第一電流與第二電流，儘管第一電壓源32的第一額定功率與第二電壓源34的第二額定功率不同，第一電壓源32與第二電壓源34仍能維持均壓。此外，如前述地，當負載L的電壓或電流變動時，此電壓變動量或電流變動量會平均地分佈於第一電壓源32與第二電壓源34，而不會如以往只由第一電壓源32與第二電壓源34承擔。

請接著參照圖6，圖6係為根據本發明又一實施例所繪示之電源供應系統的功能方塊圖。圖6所示的實施例中的電源供應系統1’的結構係相仿於圖2中的電源供應系統1。不同之處在於，電源供應系統1’具有第二電壓源14a’、14b’。需說明的是，第一電壓源12’與第二電壓源14a’、14b’在電力迴路上為串聯關係者即屬本發明之範疇。也就是說，第一電壓源12’也可以是串聯於第二電壓源14a’、14b’之間，或是第一電壓源12’也可以是串聯於第二電壓源14a’、14b’但是只電性連接第二電壓源14b’，在此並不加以限制。

藉此實施例，以明確地示意出電源供應系統具有多個第二電源供應電路的情況。如前述地，第一電壓源12’與第二電壓源14a’、14b’可以是規格相同的電壓源。也就是說，電源供應系統1’具有多個相同的電壓源，並以其中一個電壓源所提供的電流之電流大小來控制電源供應系統1’中所有的電壓源。於一實施例中，第一電壓源12’可以被設為主動控制者（master），而第二電壓源14a’、14b’則被設定為被動受控者（slave）。

第一電壓源12’包括第一電源供應電路122’與處理電路124’。第一電源供應電路122’電性連接處理電路124’。第一電源供應電路122’用以提供一第一電流。處理電路124’用以依據此第一電流的電流大小與一參考電流值的差值產生一控制訊號。此第一電源供應電路122’係用以依據此控制訊號調整此第一電流的電流大小。另一方面，第二電壓源14a’、14b’皆如前述地依據控制訊號調整第二電流的電流大小。於實務上，圖6中的各電壓源可以具有如前述圖3、圖4與圖5的實施態樣，相關細節於此不再贅述。

綜合以上所述，本發明提供了一種電源供應系統與電源供應系統的控制方法，藉由多個互相串聯的電壓源其中之一的輸出電流產生相應的控制訊號以調整其他電壓源的輸出電流。藉此，各個電壓源得以被調整為均壓，而且相關的電路架構與控制方法不但簡明並且精準，相當具有實用性。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1、2、3‧‧‧電源供應系統

12、22、32‧‧‧第一電壓源

122、222、322‧‧‧第一電源供應電路

124、224、324‧‧‧處理電路

2242、3242‧‧‧補償子電路

2244、3244‧‧‧運算子電路

326‧‧‧第一增益電路

14、24、34‧‧‧第二電壓源

142、242、342‧‧‧第二電源供應電路

346‧‧‧第二增益電路

IS‧‧‧可調電流源

L‧‧‧負載

R‧‧‧電阻

圖1係為根據本發明一實施例所繪示之電源供應系統的控制方法的方法流程圖。圖2係為根據本發明一實施例所繪示之電源供應系統的功能方塊圖。圖3係為根據本發明一實施例所繪示之第一電源供應電路的等效模型示意圖。圖4係為根據本發明另一實施例所繪示之電源供應系統的功能方塊圖。圖5係為根據本發明更一實施例所繪示之電源供應系統的功能方塊圖。圖6係為根據本發明又一實施例所繪示之電源供應系統的功能方塊圖。

Claims

一種電源供應系統的控制方法，適用於一電源供應系統，該電源供應系統包括相串聯的一第一電壓源與一第二電壓源，該電源供應系統的控制方法包括：取得該第一電壓源所提供的一第一電流的電流大小；依據該第一電流的電流大小與一參考電流值的差值產生一控制訊號；以該第一電壓源依據該控制訊號調整該第一電流的電流大小；以及以該第二電壓源依據該控制訊號調整該第二電壓源所提供的一第二電流的電流大小。
如請求項1所述的電源供應系統的控制方法，其中該第一電壓源具有一第一額定功率，該第二電壓源具有一第二額定功率，該第一額定功率與該第二額定功率不同，於以該第一電壓源依據該控制訊號調整該第一電流的電流大小的步驟中更包括：依據一第一權重增益調整該控制訊號以產生一第一補償訊號，該第一權重增益為該第一額定功率相較於該第一額定功率與該第二額定功率之功率和的比值；依據一第二權重增益調整該控制訊號以產生一第二補償訊號，該第二權重增益為該第二額定功率相較於該第一額定功率與該第二額定功率之功率和的比值；以該第一電壓源依據該第一補償訊號調整該第一電流的電流大小；以及以該第二電壓源依據該第二補償訊號調整該第二電流的電流大小。
一種電源供應系統，包括：一第一電壓源，包括：一第一電源供應電路，用以提供一第一電流；以及一處理電路，電性連接該第一電源供應電路，該處理電路用以依據該第一電流的電流大小與一參考電流值的差值產生一控制訊號，該第一電源供應電路係用以依據該控制訊號調整該第一電流的電流大小；以及一第二電壓源，該第二電壓源串聯於該第一電壓源，且該第二電壓源電性連接該處理電路，該第二電壓源包括一第二電源供應電路，該第二電源供應電路用以提供一第二電流，且該第二電源供應電路用以依據該控制訊號調整該第二電流的電流大小。
如請求項3所述之電源供應系統，其中該處理電路包括：一運算子電路，電性連接該第一電源供應電路，該運算子電路用以依據該第一電流與該參考電流值的差值產生一比較訊號；以及一補償子電路，電性連接該運算子電路，該補償子電路用以依據該比較訊號形成該控制訊號。
如請求項3所述之電源供應系統，其中該第一電壓源具有一第一額定功率，該第二電壓源具有一第二額定功率，該第一額定功率與該第二額定功率不同，其中該第一電壓源更包括一第一增益電路，該第二電壓源更包括一第二增益電路，該第一增益電路電性連接該處理電路與該第一電源供應電路，該第一增益電路用以依據一第一權重增益調整該控制訊號以形成一第一補償訊號，該第二增益電路電性連接該處理電路與該第二電源供應電路，該第二增益電路用以依據一第二權重增益調整該控制訊號以形成一第二補償訊號，該第二電源供應電路用以依據該第二補償訊號調整該第二電流的電流大小；其中，該第一權重增益為該第一額定功率相較於該第一額定功率與該第二額定功率之功率和的比值，該第二權重增益為該第二額定功率相較於該第一額定功率與該第二額定功率之功率和的比值。