專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電源單元的電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源單元的電路裝置。
具有高數(shù)據(jù)處理性能的計(jì)算機(jī)設(shè)備或個(gè)人計(jì)算機(jī)越來(lái)越需要高性能的電源系統(tǒng)。付諸應(yīng)用的電源系統(tǒng)由電源單元構(gòu)成并且可以并聯(lián)連接，一方面，只具有一種類(lèi)型的電源單元，但是另一個(gè)方面仍然能夠根據(jù)相應(yīng)的要求滿(mǎn)足供電的需求。然而僅僅滿(mǎn)足供電的需求已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。還應(yīng)該保證這些電源單元所提供的總的電流能夠?qū)Ω鱾€(gè)電流部分給出均勻的分布。這樣就可以實(shí)現(xiàn)均勻的負(fù)載，從而保證電源單元具有盡可能長(zhǎng)的壽命。然而此外還要求在此電源系統(tǒng)中具有一定的余量，以便當(dāng)某一個(gè)電源單元出現(xiàn)故障時(shí)，此電源系統(tǒng)仍然可以無(wú)系統(tǒng)電壓的中斷或干擾地驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)設(shè)備或個(gè)人計(jì)算機(jī)。
在專(zhuān)利EP 0 432 754 B1中公開(kāi)了一種電源單元的電路裝置。此電源單元符合上述的那些判據(jù)。此電源單元可并聯(lián)連接構(gòu)成一個(gè)具有一定余量的電源系統(tǒng)，此系統(tǒng)的輸出電流部分均勻的分布到相應(yīng)電源單元上。在此電源單元中，一個(gè)稱(chēng)為調(diào)整線(xiàn)路的部件構(gòu)成了功率級(jí)，此功率級(jí)在輸出線(xiàn)路上提供了一個(gè)輸出電壓。為了形成電源系統(tǒng)，此輸出線(xiàn)路與總輸出電壓的總的連接線(xiàn)路連接，總的輸出電壓是這樣產(chǎn)生的，即在此總的連接線(xiàn)路上還分別連接著此電源系統(tǒng)的相應(yīng)的其它的電源單元的輸出線(xiàn)路。
為了正確的調(diào)整電源單元輸出電壓，此調(diào)整線(xiàn)路與一個(gè)由電壓調(diào)節(jié)器形成的第一部分元件連接，采用此電壓調(diào)節(jié)器可以采集在此總輸出電壓與一個(gè)參考電壓形式的額定輸出電壓之間的電壓偏差。具有電阻形式的一個(gè)求平均值元件作為第二部分元件，由電壓調(diào)節(jié)器采集的電壓偏差，在一個(gè)對(duì)所有的形成電源系統(tǒng)的電源單元共同的并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路上，產(chǎn)生一個(gè)顯示形成平均額定電流標(biāo)度的指令電參量。最后，以一個(gè)電流調(diào)節(jié)器形式的第三部分元件，用于將在輸出線(xiàn)路上流過(guò)的實(shí)際電流調(diào)整到通過(guò)第二部分元件以指令電參量形式顯示的額定電流值。為此，電流調(diào)節(jié)器以相應(yīng)的方式，例如通過(guò)對(duì)在功率級(jí)中包括的開(kāi)關(guān)晶體管進(jìn)行脈沖占空比控制直接控制調(diào)整線(xiàn)路。
此電源單元的缺點(diǎn)在于，當(dāng)構(gòu)成電源系統(tǒng)的電源單元中有一個(gè)電源單元的電壓調(diào)節(jié)器出現(xiàn)故障時(shí)。在總并聯(lián)控制線(xiàn)路上的指令電參量在附加的不利的負(fù)載條件下，不再能達(dá)到對(duì)于調(diào)整作業(yè)所必要的電壓值。這樣，總的輸出電壓就離開(kāi)了特定的輸出電壓范圍。其結(jié)果是由此電源系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的電器設(shè)備不再能保持正常的工作，從而導(dǎo)致故障。故障的產(chǎn)生是由于所有未失效的電源單元借助于在總并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路上的錯(cuò)誤調(diào)整的指令電參量，調(diào)整它們要提供的電流分量。電源系統(tǒng)的總輸出電壓將下調(diào)，以便調(diào)整通過(guò)指令電參量目前狀態(tài)所給出的減小了的電流。由此電源系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的電器設(shè)備將失效，盡管由于在電源系統(tǒng)中存在著一定的余量，未出現(xiàn)故障的電源單元似乎能夠取代出現(xiàn)故障的電源單元。
因此本發(fā)明的任務(wù)在于，以如下方式改進(jìn)上述類(lèi)型的電源單元，即盡管在由電源單元通過(guò)并聯(lián)電路構(gòu)成的電源系統(tǒng)中，有一個(gè)電源單元的作用在并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路上電壓調(diào)節(jié)器出現(xiàn)故障，此電源系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備仍保持正常的功能。
此項(xiàng)任務(wù)是通過(guò)本發(fā)明的一種電源單元的電路裝置解決的，此電源單元與同樣類(lèi)型的電源單元并聯(lián)連接構(gòu)成一個(gè)有一定余量的電源系統(tǒng)，此系統(tǒng)將輸出電流部分均勻地分配給相應(yīng)的各個(gè)電源單元，此電源單元具有至少一個(gè)為了形成電源系統(tǒng)而與用于相應(yīng)的總輸出電壓的所屬總連接線(xiàn)路連接的輸出線(xiàn)路，用于功率級(jí)產(chǎn)生的輸出電壓，為了此輸出電壓的調(diào)整，配置了第1部分元件用于采集相對(duì)額定輸出電壓的電壓偏差，第2部分元件用于產(chǎn)生一個(gè)受所采集的電壓偏差影響的、在對(duì)于構(gòu)成電源系統(tǒng)的電源單元共同的并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路上，形成平均額定電流標(biāo)度的指令電參量，以及第3部分元件用于通過(guò)控制功率級(jí)而將在輸出線(xiàn)路上流動(dòng)的實(shí)際電流調(diào)整到平均額定電流值，這種電源單元的電路裝置的特點(diǎn)是，在第3部分元件和功率級(jí)之間配置有第4部分元件，此第4部分元件以如下方式將第3部分元件的較寬的調(diào)整范圍限定在一個(gè)有限的窗口范圍(Fensterbereich)，即輸出級(jí)在其調(diào)整范圍內(nèi)總能夠提供一個(gè)輸出電壓，此輸出電壓輸送到在總連接線(xiàn)路上的總輸出電壓上去，用以使連接在總連接線(xiàn)路上的設(shè)備正常工作。
本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)先采用的實(shí)施方案在各項(xiàng)從屬權(quán)利要求中加以闡述。
根據(jù)本發(fā)明，屬于第1部分元件的是第1電壓調(diào)節(jié)器，屬于第2部分元件的是第1電阻，屬于第3部分元件的是一個(gè)電流調(diào)節(jié)器，并且屬于第4部分元件的是用不同電路電阻組合成的第2電壓調(diào)節(jié)器，此電壓調(diào)節(jié)器用現(xiàn)有的元件，特別是各種電阻連接而成，并且對(duì)于功率級(jí)的控制在如下范圍內(nèi)確定了一個(gè)輸出電壓調(diào)整幅度，即功率級(jí)總是可以提供使所驅(qū)動(dòng)的電器設(shè)備工作正常的輸出電壓。到現(xiàn)在為止負(fù)責(zé)功率級(jí)控制的電流調(diào)節(jié)器，以后不再直接確定功率級(jí)的控制和電源單元的總的輸出電壓，而僅僅還確定不再移至零伏的額定電壓，此額定電壓與電源單元在輸出端的實(shí)際電壓進(jìn)行比較，導(dǎo)致通過(guò)第2電壓調(diào)節(jié)器對(duì)功率級(jí)的調(diào)整。，這樣就達(dá)到了所追求的目標(biāo)，即功率級(jí)在其調(diào)整范圍內(nèi)，總能提供使其驅(qū)動(dòng)的設(shè)備正常工作的輸出電壓。
下面借助于附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步加以闡述。


圖1示出根據(jù)目前技術(shù)現(xiàn)狀的一個(gè)電源單元的原理電路。
圖2示出按照本發(fā)明一個(gè)電源單元的原理電路。
在圖1中可以看到具有兩個(gè)并聯(lián)連接的相同電源單元SA和SB的一個(gè)電源系統(tǒng)。為了說(shuō)明本發(fā)明，這里所采用的并聯(lián)連接的電源單元的數(shù)目是不重要的，因?yàn)楸景l(fā)明只涉及電源單元本身，并且兩個(gè)只是可能的較多數(shù)目的代表而已。此外以下的說(shuō)明只限于在圖1中在第1部位所示的電源單元SA的說(shuō)明，因?yàn)槠渌碾娫磫卧缟纤龆际窍嗤?，就是說(shuō)只要是參考符號(hào)以A為結(jié)尾的，對(duì)于其它的電源單元也可以用接下去的其它字母表征。對(duì)于在圖1中例如在第二部位給出的電源單元例如結(jié)尾字母為B。這也基本上適用于圖2，唯一的區(qū)別在于在圖2中電源單元是用參考符號(hào)NSA和NSB表示的。在這兩個(gè)附圖1和2之間還有一種聯(lián)系，即相同的元件用相同的參考符號(hào)表示。
在圖1中在第1部位給出的電源單元SA具有一個(gè)功率級(jí)LSTA，是用輸入端的交流電壓ACin供電的。此功率級(jí)LSTA在一個(gè)輸出端與一個(gè)輸出線(xiàn)路連接，此輸出線(xiàn)路又通過(guò)總的連接線(xiàn)路與構(gòu)成電源系統(tǒng)的其它電源單元、例如電源單元SB連接，在總的輸出線(xiàn)路上可以獲取此電源系統(tǒng)的總輸出電壓Ua。根據(jù)在此總連接線(xiàn)路上的電流負(fù)載情況，在輸出線(xiàn)路上，現(xiàn)在又回到對(duì)電源單元SA的分析，流過(guò)一部分電流，此電流以實(shí)際電流TistA表示。所有還存在的電源單元的這些實(shí)際電流，均對(duì)在總連接線(xiàn)路上的總負(fù)載電流作出一部分貢獻(xiàn)。只要是能夠產(chǎn)生此負(fù)載電流，則由此電源系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備就可以正常工作。
在輸出線(xiàn)路中配置了一個(gè)退耦二極管DA，其功能在于，可以在電源系統(tǒng)連續(xù)工作中，將電源單元SA切換進(jìn)去或切換出來(lái)。
功率級(jí)LSTA具有一個(gè)控制輸入端SEA，為了進(jìn)行控制可以通過(guò)此輸入端輸入一個(gè)指令電參量。此功率級(jí)LSTA可以與指令電參量相關(guān)地在輸出線(xiàn)路上調(diào)整實(shí)際電流IistA。
實(shí)際電流IistA的詳細(xì)調(diào)整過(guò)程是這樣的，即通過(guò)第1電壓調(diào)節(jié)器SPR1A在總的連接線(xiàn)路上獲取總的輸出電壓Ua，并且與通過(guò)參考電壓UrefA提供的額定電壓進(jìn)行比較。其中，將總的輸出電壓Ua輸送到第1電壓調(diào)節(jié)器的負(fù)輸入端，而將參考電壓UrefA輸送到其正輸入端。比較的結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)電壓，此電壓通過(guò)一個(gè)電阻R1A傳輸至總的并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路PSBL上。因此這里涉及的是總的并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路，因?yàn)榇司€(xiàn)路將其它構(gòu)成電源系統(tǒng)的電源單元的所有相應(yīng)的點(diǎn)均連接起來(lái)并且是并聯(lián)連接。
電阻R1A對(duì)于電源單元SA形成了一個(gè)求平均值元件，因?yàn)橥ㄟ^(guò)此電阻與構(gòu)成電源系統(tǒng)的其它電源單元相應(yīng)電阻的連接，可以在總并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路PSBL上產(chǎn)生作為指令電參量的電壓，此電壓形成了平均額定電流的標(biāo)準(zhǔn)，借助于此平均額定電流使所有的電源單元調(diào)整其在所屬輸出線(xiàn)路上的電流部分，這樣，最后所有電源單元以器件工藝所決定的容差提供相同的電流組分。
一個(gè)電流調(diào)節(jié)器STRA通過(guò)其正輸入端獲取此平均額定電流，并且將其與功率級(jí)LSTA的實(shí)際電流IistA進(jìn)行比較。為此，電流調(diào)節(jié)器STRA經(jīng)一個(gè)電流測(cè)量點(diǎn)SPA與功率級(jí)LSTA的輸出線(xiàn)路相連。然后電流調(diào)節(jié)器STRA與此比較相關(guān)的產(chǎn)生指令電參量，此參量控制功率級(jí)LSTA以致在輸出線(xiàn)路上流過(guò)的實(shí)際電流IistA與在總并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路PSBL上的平均額定電流相仿。
如果現(xiàn)在在圖1所示的電源系統(tǒng)上電源單元SA的第1電壓調(diào)節(jié)器、例如SPR1A出現(xiàn)了故障，就是說(shuō)它在總并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路PSBL上的指令電參量趨于零，則其它電源單元的功率級(jí)、例如LSTB的實(shí)際電流、例如實(shí)際電流IistB由于總的平均額定電流將相應(yīng)的下調(diào)。在總連接線(xiàn)路上的負(fù)載電流不再能夠保持不變。在總連接線(xiàn)路上的總輸出電壓Ua將中斷，從而導(dǎo)致所驅(qū)動(dòng)的電氣設(shè)備停止工作。
比較不同的是這樣一種情況，如果第1電壓調(diào)節(jié)器，例如SPR1A具有以下故障，即它在總并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路PSBL上的指令電參量緩慢地趨近于零。在此過(guò)程中要求通過(guò)在總并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路PSBL上的指令電參量表示的一個(gè)額定電流，此電流不等于在總聯(lián)接線(xiàn)路上的實(shí)際負(fù)載電流，其它構(gòu)成電源系統(tǒng)的電源單元未出現(xiàn)故障的電壓調(diào)節(jié)器、例如SPR1B首先向上調(diào)整至其控制范圍，此范圍通常是限定的。在兩個(gè)電源單元，例如SA和SB的情況下例如只能夠達(dá)到最大電壓調(diào)節(jié)器輸出電壓的50％作為最大的指令參量。這或許在總連接線(xiàn)路上要求最大負(fù)載電流的情況下是不夠的，這樣在總連接線(xiàn)路上的總輸出電壓仍然會(huì)中斷。
為了避免在上述各種情況下電壓中斷，圖2示出了一個(gè)具有2個(gè)新型電源單元NSA和NSB的一個(gè)電源系統(tǒng)，其中如上所述下面的說(shuō)明主要限于電源單元NSA。在電源單元NSA上電流調(diào)節(jié)器STRA不再直接調(diào)節(jié)功率級(jí)LSTA，而是通過(guò)一個(gè)第2電壓調(diào)節(jié)器SPR2A。第2電壓調(diào)節(jié)器SPR2A在電流調(diào)節(jié)器STRA和功率級(jí)LSTA之間以如下方式連接著不同的電阻R2A和R3A，即由第2電壓調(diào)節(jié)器SPR2A為控制功率級(jí)LSTA而產(chǎn)生的指令電參量STGA與具有指令電參量RSA的電流調(diào)節(jié)器STRA所包括的調(diào)整范圍相比只限定在一個(gè)窗口范圍。
這類(lèi)新的電路細(xì)節(jié)如下，即第2電壓調(diào)節(jié)器SPR2A的一個(gè)負(fù)輸入端與總輸出電壓Ua連接，與此同時(shí)第2電壓調(diào)節(jié)器SPR2A的正輸入端與電阻R2A和R3A相連，其中，電阻R2A與參考電壓UrefA相連，并且電阻R3A與電流調(diào)節(jié)器STRA的輸出端相連。第2電壓調(diào)節(jié)器SPR2A的輸出端與功率級(jí)LSTA的控制輸入端SEA相連。
電阻R2A和R3A就參考電壓UrefA而言，形成了一個(gè)分壓器，此分壓器以如下方式調(diào)整，即在總并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路PSBL上，當(dāng)指令電參量為0時(shí)在第2電壓調(diào)節(jié)器SPR2A的正輸入端上仍然有一個(gè)電壓，從而為功率級(jí)LSTA還產(chǎn)生了一個(gè)控制電壓STGA，以致功率級(jí)LSTA還能夠提供出使被驅(qū)動(dòng)的設(shè)備總還能夠正常工作的輸出電壓。
如果在總并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路PSBL上的指令電參量由于第1電壓調(diào)節(jié)器SPR1A出現(xiàn)故障由特定范圍上調(diào)，則在此電阻R2A和R3A仍然起著分壓器的作用，這樣各種影響同樣只具有有限的作用。
總之輸出電壓的變化只限定在容差窗口之內(nèi)。此容差窗口應(yīng)該大于所期望參考電壓、輸出電壓分壓器和調(diào)節(jié)器的容差。如果此容差窗口選擇為同時(shí)小于一個(gè)特定的輸出電壓容差，則即使在“電壓調(diào)節(jié)器1”出現(xiàn)故障時(shí)，也不會(huì)離開(kāi)特定的輸出電壓范圍。
權(quán)利要求
1.一種電源單元的電路裝置，此電源單元與同樣類(lèi)型的電源單元并聯(lián)連接構(gòu)成一個(gè)有一定余量的電源系統(tǒng)，此系統(tǒng)將輸出電流部分均勻地分配給相應(yīng)的各個(gè)電源單元，此電源單元具有至少一個(gè)為了形成電源系統(tǒng)而與用于相應(yīng)的總輸出電壓的所屬總連接線(xiàn)路連接的輸出線(xiàn)路，用于功率級(jí)產(chǎn)生的輸出電壓，為了此輸出電壓的調(diào)整，配置了第1部分元件用于采集相對(duì)額定輸出電壓的電壓偏差，第2部分元件用于產(chǎn)生一個(gè)受所采集的電壓偏差影響的、在對(duì)于構(gòu)成電源系統(tǒng)的電源單元共同的并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路上，形成平均額定電流標(biāo)度的指令電參量，以及第3部分元件用于通過(guò)控制功率級(jí)而將在輸出線(xiàn)路上流動(dòng)的實(shí)際電流調(diào)整到平均額定電流值，其特征在于，在第3部分元件和功率級(jí)(例如LSTA)之間配置有第4部分元件，此第4部分元件以如下方式將第3部分元件的較寬的調(diào)整范圍限定在一個(gè)有限的窗口范圍(Fensterbereich)，即輸出級(jí)(例如LSTA)在其調(diào)整范圍內(nèi)總能夠提供一個(gè)輸出電壓，此輸出電壓輸送到在總連接線(xiàn)路上的總輸出電壓上去，用以使連接在總連接線(xiàn)路上的設(shè)備正常工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電路裝置，其特征在于，屬于第一部分元件的是具有一個(gè)負(fù)輸入端和一個(gè)正輸入端的第1電壓調(diào)節(jié)器(例如SPR1A)，其負(fù)輸入端加上總輸出電壓(Ua)，并且其正輸入端加上作為額定輸出電壓標(biāo)度的第1參考電壓(例如UrefA)，屬于第2部分元件的是第1電阻(例如R1A)，此電阻安置在第1電壓調(diào)節(jié)器(例如SPR1A)和并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路(PSBL)之間，屬于第3部分元件的是一個(gè)電流調(diào)節(jié)器(例如STRA)，此電流調(diào)節(jié)器以其負(fù)輸入端與功率級(jí)(例如LSTA)的輸出線(xiàn)路連接以監(jiān)視實(shí)際電流(例如IistA)，并且以其正輸入端與并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路(PSBL)相連，以及屬于第4部分元件的是第2電壓調(diào)節(jié)器(例如SPR2A)，此第2電壓調(diào)節(jié)器在負(fù)輸入端加上輸出電壓(Ua)，并且在正輸入端經(jīng)第2電阻(例如R2A)與第1電壓調(diào)節(jié)器(例如SPR1A)的正輸入端連接，并且經(jīng)第3電阻(例如R3A)與電流調(diào)節(jié)器(例如STRA)的輸出端連接，并且第2電壓調(diào)節(jié)器以其輸出端與功率級(jí)(例如LSTA)的控制輸入端(例如SEA)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述電路裝置，其特征在于，第2和第3電阻(例如R2A和R3A)，就參考電壓(例如UrefA)和一個(gè)在電流調(diào)節(jié)器(例如STRA)輸出端給出的在0V和最大電壓之間的最大調(diào)整范圍內(nèi)的調(diào)整電壓(例如RSA)而言，形成了一個(gè)分壓器，功率級(jí)(例如LSTA)通過(guò)第2電壓調(diào)節(jié)器(例如SPR2A)，用一個(gè)控制量(例如STGA)以如下方式加以控制，即功率級(jí)(例如LSTA)在窗口范圍內(nèi)提供一個(gè)輸出電壓，此輸出電壓總是傳輸至總的輸出電壓上，用以保持連接在總的連接線(xiàn)路上的設(shè)備正常工作。
全文摘要
構(gòu)成電源系統(tǒng)的電源單元,借助第1電壓調(diào)節(jié)器和求平均值元件,在對(duì)構(gòu)成電源系統(tǒng)的所有電源單元共同的并聯(lián)控制總線(xiàn)線(xiàn)路上,產(chǎn)生用于控制產(chǎn)生輸出電壓的功率級(jí)的指令電參量。借助第2電壓調(diào)節(jié)器與此指令電參量產(chǎn)生用于控制功率級(jí)的指令電參量。使通過(guò)上述指令電參量給出的調(diào)整范圍限定在有限的窗口范圍內(nèi),并且功率級(jí)即使在上述指令電參量具有最大值的情況下總是可以產(chǎn)生一個(gè)輸出電壓,此電壓在一個(gè)由此電源系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備特定的范圍之內(nèi)。
文檔編號(hào)H02J1/10GK1200506SQ98109320
公開(kāi)日1998年12月2日 申請(qǐng)日期1998年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月27日
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