CN109947161A - 电源供应系统与电源供应系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电源供应系统的控制方法。此电源供应系统的控制方法适用于一电源供应系统。此电源供应系统包括相串联的一第一电压源与一第二电压源。此电源供应系统的控制方法包括：取得此第一电压源所提供的一第一电流的电流大小；依据此第一电流的电流大小与一参考电流值的差值产生一控制信号；以第一电压源依据控制信号调整第一电流的电流大小；以该第二电压源依据该控制信号调整该第二电流的电流大小。本发明还公开一种电源供应系统。

Description

电源供应系统与电源供应系统的控制方法

技术领域

本发明关于一种电源供应系统与电源供应系统的控制方法，特别是一种多个电压源彼此串接的电源供应系统与电源供应系统的控制方法。

背景技术

在实作上，电源供应系统通常会具有多个电源，以适应不同规格的负载。电源供应系统的电源例如为电压源或是电流源，或是可以视需求切换为电压源或是电流源。以电源供应系统具有两个直流电源，且此两个直流电源串联且输出负载为一电压源为例，以往在此情况下会将此两个直流电源之中的一个设定为电流源，并将此两个直流电源之中的另一个设定为电压源。在此架构下，设定为电流源的其中一个直流电源用以主动地调整电流或是适应负载情况调整电压；设定为电压源的另一个直流电源则用以主动地调整电压或是适应负载情况调整电流。

但是，在此架构之下，在负载的电压变动时的瞬间，瞬间增加的电压或是减少的电压都必须由其中一台直流电源(设定为电流源者)来反应。也就是说，即仅由单一直流电源承受此电压变动。相仿地，在负载的电流变动时的瞬间，瞬间增加的电流或是减少的电流都必须由其中一台直流电源(设定为电压源者)来反应。也就是说，仅由单一直流电源承受此电流变动。换句话说，这样的架构虽然直觉上便于设计，但是，在实务上却有可能让直流电源承受相当大的负担，而降低了直流电源的寿命，甚至是造成危险。

发明内容

本发明在于提供一种电源供应系统与电源供应系统的控制方法，以克服以往电源供应系统的架构造成各个直流电源于负载状况变化时承受了太大负担的问题。

本发明公开了一种电源供应系统的控制方法。此电源供应系统的控制方法适用于一电源供应系统。此电源供应系统包括相串联的一第一电压源与一第二电压源。此电源供应系统的控制方法包括：取得此第一电压源所提供的一第一电流的电流大小；依据此第一电流的电流大小与一参考电流值的差值产生一控制信号；以第一电压源依据控制信号调整第一电流的电流大小；以第二电压源依据控制信号调整第二电流的电流大小。

本发明公开了一种电源供应系统。此电源供应系统包括一第一电压源与一第二电压源。此第二电压源串联于此第一电压源。此第一电压源包括一第一电源供应电路与一处理电路。此第二电压源包括一第二电源供应电路。此第一电源供应电路用以提供一第一电流。此处理电路电性连接此第一电源供应电路。此处理电路用以依据此第一电流的电流大小与一参考电流值的差值产生一控制信号。此第一电源供应电路用以依据此控制信号调整此第一电流的电流大小。此第二电压源电性连接此处理电路。此第二电源供应电路用以提供一第二电流，且此第二电源供应电路用以依据此控制信号调整此第二电流的电流大小。

以上关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的权利要求书更进一步的解释。

附图说明

图1为根据本发明一实施例所绘示的电源供应系统的控制方法的方法流程图。

图2为根据本发明一实施例所绘示的电源供应系统的功能方块图。

图3为根据本发明一实施例所绘示的第一电源供应电路的等效模型示意图。

图4为根据本发明另一实施例所绘示的电源供应系统的功能方块图。

图5为根据本发明再一实施例所绘示的电源供应系统的功能方块图。

图6为根据本发明又一实施例所绘示的电源供应系统的功能方块图。

其中，附图标记：

1、2、3 电源供应系统

12、22、32 第一电压源

122、222、322 电源供应电路

124、224、324 处理电路

2242、3242 补偿子电路

2244、3244 运算子电路

326 第一增益电路

14、24、34 第二电压源

142、242、342 第二电源供应电路

346 第二增益电路

IS 可调电流源

L 负载

R 电阻

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使本领域的技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求书及附图，本领域的技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例是进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

请参照图1，图1为根据本发明一实施例所绘示的电源供应系统的控制方法的方法流程图。此电源供应系统的控制方法适用于一电源供应系统。此电源供应系统包括相串联的一第一电压源与一第二电压源。此电源供应系统的控制方法包括：于步骤S101中，取得此第一电压源所提供的一第一电流的电流大小；于步骤S103中，依据此第一电流的电流大小与一参考电流值的差值产生一控制信号；于步骤S105中，以第一电压源依据控制信号调整第一电流的电流大小；于步骤S107中，以第二电压源依据控制信号调整第二电流的电流大小。

基于这样的控制方法，本发明还提供了多种电源供应系统。请先参照图2以对其中一种电源供应系统进行说明，图2为根据本发明一实施例所绘示的电源供应系统的功能方块图。电源供应系统1具有第一电压源12与第二电压源14。第二电压源14串联于第一电压源12，且第一电压源12与第二电压源14串联于负载L。第一电压源12与第二电压源14用以提供电能给负载L。于实务上，第一电压源12可以被设定为主动控制者(master)，而第二电压源14则被设定为被动受控者(slave)，以使第二电压源14受控于第一电压源12。第一电压源12与第二电压源14也可以相同型号的机器也可以是不同型号的机器。另一方面，电源供应系统1所具有的第二电压源14的数量可以为一或多个，后续以单个第二电压源14进行说明，但电源供应系统1的架构并不以所举之例为限制。

第一电压源12包括第一电源供应电路122与处理电路124。第一电源供应电路122电性连接处理电路124。第一电源供应电路122用以提供一第一电流。处理电路124用以依据此第一电流的电流大小与一参考电流值的差值产生一控制信号。此第一电源供应电路122用以依据此控制信号调整此第一电流的电流大小。

于实务上，电源供应系统1例如具有侦测电路以取得第一电流的电流大小而供处理电路124使用，此侦测电路例如是独立于第一电压源12的机器，或者侦测电路也可以是电压源12本身所具有的元件，在此并不加以限制。

另一方面，在一实施例中，控制信号例如记载有第一电流的电流大小与参考电流值的差值。从另一个角度来说，控制信号例如用以指示第一电流与参考电流值的相对大小。当第一电流的电流大小大于参考电流值时，第一电源供应电路122依据控制信号而调降第一电流的大小。当第一电流的电流大小小于参考电流值时，第一电源供应电路122依据控制信号而调升第一电流的大小。而当第一电流的电流大小实质上相等于参考电流值时，第一电源供应电路122不调整第一电流。

请再参照图2，第二电压源14包括第二电源供应电路142。如前述地，第二电压源14串联于第一电压源12。从另一个角度来说，第二电压源14的第二电源供应电路142串联于第一电压源12的第一电源供应电路122。

此外，第二电压源14电性连接第一电压源12的处理电路124。第二电源供应电路142用以提供一第二电流，且第二电源供应电路142用以依据处理电路124所提供的控制信号调整此第二电流的电流大小。相仿于第一电源供应电路142，当第一电流的电流大小大于参考电流值时，第二电源供应电路142依据控制信号而调降第二电流的大小。当第二电流的电流大小小于参考电流值时，第二电源供应电路142依据控制信号而调升第二电流的大小。而当第二电流的电流大小实质上相等于参考电流值时，第二电源供应电路142不调整第一电流。

在此实施例中，第一电压源12与第二电压源14的额定功率相同，因此，当第一电源供应电路122与第二电源供应电路142受控于相同的控制信号时，第一电源供应电路122所提供的第一电流的电流大小会相同于第二电源供应电路142所提供的第二电流的电流大小，且当第一电源供应电路122调整第一电流时，第二电源供应电路142也会相应地调整第二电流。

请参照图3，图3为根据本发明一实施例所绘示的第一电源供应电路的等效模型示意图。如图3所示，第一电源供应电路122可以等效为一电路模型。在此等效电路模型中，第一电源供应电路122具有电阻R与可调电流源IS，电阻R并联可调电流源IS。其中，电阻R为第一电源供应电路122中的等效电阻，可调电流源IS受控于处理电路124。更具体地来说，可调电流源IS依据处理电路124所提供的控制信号而产生输出电流。部分的输出电流会作为第一电流输出至第一电源供应电路122的外部，而另一部分的输出电流会流经电阻R而产生跨压。换句话说，处理电路124通过指示可调电流源IS调整第一电流的电流大小并调整第一电源供应电路122的跨压。

相仿于第一电源供应电路122，第二电源供应电路142也可等效于相仿的电路模型。因此，当第一电源供应电路122与第二电源供应电路142具有相仿的等效电阻与相仿的可调电流源时，由于第一电源供应电路122与第二电源供应电路142受控于处理电路124所提供的控制信号，第一电源供应电路122与第二电源供应电路142会提供相仿的输出电流且具有相仿的跨压，从而使系统达到稳定并使第一电源供应电路122与第二电源供应电路142处于均压状态。从另一角度来说，当负载L的电压或电流变动时，此变动量会平均地分布于第一电压源12与第二电压源14，而不会如以往只由第一电压源12与第二电压源14承担。

请参照图4，图4为根据本发明另一实施例所绘示的电源供应系统的功能方块图。在此实施例中，电源供应系统2的电路架构相仿于前述的电源供应系统1相关细节不予重复赘述。不同的是，电源供应系统2的处理电路224具有运算子电路2244与补偿子电路2242。补偿子电路2242分别电性连接运算子电路2244、第一电源供应电路222与第二电源供应电路242。

运算子电路2244用以依据第一电流与参考电流值的差值产生一比较信号。于实务上，运算子电路2244例如为减法器或是加法器。而补偿子电路2242用以依据比较信号形成所述的控制信号。补偿子电路2242例如为用户自定义的滤波器。从另一个角度来说，运算子电路2244用以依据第一电流与参考电流值的参数值进行运算，而补偿子电路2242用以将运算子电路的运算结果转换成后端所能接受的命令态样。于一实施例中，补偿子电路2242还用以调整控制信号，以使系统趋于稳定。

请参照图5，图5为根据本发明再一实施例所绘示的电源供应系统的功能方块图。在图5所示的实施例中，第一电压源32具有第一额定功率，第二电压源34具有第二额定功率，第一额定功率与第二额定功率不同。在此实施例中，第一电压源32还具有第一增益电路326，且第二电压源34还具有第二增益电路346。第一增益电路326电性连接处理电路324与第一电源供应电路322。第二增益电路346电性连接处理电路324与第二电源供应电路342。

第一增益电路326用以依据一第一权重增益调整控制信号以形成一第一补偿信号。第二增益电路346用以依据一第二权重增益调整控制信号以形成一第二补偿信号。第二电源供应电路342用以依据第二补偿信号调整第二电流的电流大小。其中，第一权重增益为第一额定功率与第一额定功率与第二额定功率的功率和的比值，第二权重增益为第二额定功率与第一额定功率与第二额定功率的功率和的比值。从另一个角度来说，第一权重增益为第一额定功率除以第一额定功率与第二额定功率的功率和的值，第二权重增益为第二额定功率除以第一额定功率与第二额定功率的功率和的值。

通过以第一权重增益与第二权重增益适当地调整第一电流与第二电流，尽管第一电压源32的第一额定功率与第二电压源34的第二额定功率不同，第一电压源32与第二电压源34仍能维持均压。此外，如前述地，当负载L的电压或电流变动时，此电压变动量或电流变动量会平均地分布于第一电压源32与第二电压源34，而不会如以往只由第一电压源32与第二电压源34承担。

请接着参照图6，图6为根据本发明又一实施例所绘示的电源供应系统的功能方块图。图6所示的实施例中的电源供应系统1’的结构相仿于图2中的电源供应系统1。不同之处在于，电源供应系统1’具有第二电压源14a’、14b’。需说明的是，第一电压源12’与第二电压源14a’、14b’在电力回路上为串联关系者即属本发明的范畴。也就是说，第一电压源12’也可以是串联于第二电压源14a’、14b’之间，或是第一电压源12’也可以是串联于第二电压源14a’、14b’但是只电性连接第二电压源14b’，在此并不加以限制。

借此实施例，以明确地示意出电源供应系统具有多个第二电源供应电路的情况。如前述地，第一电压源12’与第二电压源14a’、14b’可以是规格相同的电压源。也就是说，电源供应系统1’具有多个相同的电压源，并以其中一个电压源所提供的电流的电流大小来控制电源供应系统1’中所有的电压源。于一实施例中，第一电压源12’可以被设为主动控制者(master)，而第二电压源14a’、14b’则被设定为被动受控者(slave)。

第一电压源12’包括第一电源供应电路122’与处理电路124’。第一电源供应电路122’电性连接处理电路124’。第一电源供应电路122’用以提供一第一电流。处理电路124’用以依据此第一电流的电流大小与一参考电流值的差值产生一控制信号。此第一电源供应电路122’用以依据此控制信号调整此第一电流的电流大小。另一方面，第二电压源14a’、14b’皆如前述地依据控制信号调整第二电流的电流大小。于实务上，图6中的各电压源可以具有如前述图3、图4与图5的实施态样，相关细节于此不再赘述。

综合以上所述，本发明提供了一种电源供应系统与电源供应系统的控制方法，通过多个互相串联的电压源其中之一的输出电流产生相应的控制信号以调整其他电压源的输出电流。借此，各个电压源得以被调整为均压，而且相关的电路架构与控制方法不但简明并且精准，相当具有实用性。

虽然本发明以前述的实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考所附的权利要求书。

Claims (5)

1.一种电源供应系统的控制方法，适用于一电源供应系统，其特征在于，该电源供应系统包括相串联的一第一电压源与一第二电压源，该电源供应系统的控制方法包括：

取得该第一电压源所提供的一第一电流的电流大小；

依据该第一电流的电流大小与一参考电流值的差值产生一控制信号；

以该第一电压源依据该控制信号调整该第一电流的电流大小；以及

以该第二电压源依据该控制信号调整该第二电压源所提供的一第二电流的电流大小。

2.根据权利要求1所述的电源供应系统的控制方法，其特征在于，该第一电压源具有一第一额定功率，该第二电压源具有一第二额定功率，该第一额定功率与该第二额定功率不同，在以该第一电压源依据该控制信号调整该第一电流的电流大小的步骤中还包括：

依据一第一权重增益调整该控制信号以产生一第一补偿信号，该第一权重增益为该第一额定功率除以该第一额定功率与该第二额定功率的功率和的比值；

依据一第二权重增益调整该控制信号以产生一第二补偿信号，该第二权重增益为该第二额定功率除以该第一额定功率与该第二额定功率的功率和的比值；

以该第一电压源依据该第一补偿信号调整该第一电流的电流大小；以及

以该第二电压源依据该第二补偿信号调整该第二电流的电流大小。

3.一种电源供应系统，其特征在于，包括：

一第一电压源，包括：

一第一电源供应电路，用以提供一第一电流；以及

一处理电路，电性连接该第一电源供应电路，该处理电路用以依据该第一电流的电流大小与一参考电流值的差值产生一控制信号，该第一电源供应电路用以依据该控制信号调整该第一电流的电流大小；以及

一第二电压源，该第二电压源串联于该第一电压源，且该第二电压源电性连接该处理电路，该第二电压源包括一第二电源供应电路，该第二电源供应电路用以提供一第二电流，且该第二电源供应电路用以依据该控制信号调整该第二电流的电流大小。

4.根据权利要求3所述的电源供应系统，其特征在于，该处理电路包括：

一运算子电路，电性连接该第一电源供应电路，该运算子电路用以依据该第一电流与该参考电流值的差值产生一比较信号；以及

一补偿子电路，电性连接该运算子电路，该补偿子电路用以依据该比较信号形成该控制信号。

5.根据权利要求3所述的电源供应系统，其特征在于，该第一电压源具有一第一额定功率，该第二电压源具有一第二额定功率，该第一额定功率与该第二额定功率不同，其中该第一电压源还包括一第一增益电路，该第二电压源还包括一第二增益电路，该第一增益电路电性连接该处理电路与该第一电源供应电路，该第一增益电路用以依据一第一权重增益调整该控制信号以形成一第一补偿信号，该第二增益电路电性连接该处理电路与该第二电源供应电路，该第二增益电路用以依据一第二权重增益调整该控制信号以形成一第二补偿信号，该第二电源供应电路用以依据该第二补偿信号调整该第二电流的电流大小；

其中，该第一权重增益为该第一额定功率除以该第一额定功率与该第二额定功率的功率和的比值，该第二权重增益为该第二额定功率除以该第一额定功率与该第二额定功率的功率和的比值。