TWI234329B - Master-slave current distribution circuit - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) 先前技術 發明所屬之技術領域 本案係指一種主從式電流分配電路，尤指一種應用於 電源供應器並聯系統之主從式電流分配電路。 抑請參閱第一圖（a)，其為一習知技術中應用於電源供 應器並聯系統之主從式電流分配電路，其中，主從式電流 分配電路1係由電壓放大器11、阻抗12、功率轉換級單元;IL 13、電流偵測單元14、等效二極體15、可調式放大器i6、 以及加法單元17所共同構成。藉由主從式電流分配電路i 與二個並聯的電源供應器PS1、PS2電連接，以達成穩定分 配電源供應器PS1、PS2的輸出電壓與輸出電流的目的“。 在主從式電流分配電路1當中，必須加入一種能隙 壓以防止電源供應器PS1、PS2彼此之間產生並聯誤差，、，造 成輸出上的不穩定’如等效二極體丨5便是分離元件 (Discrete Component)在其線性操作區域（大約是〇〜〇 4 内產生非線性狀況的一種方法。但這種能隙電壓在大 t反而會使得電源供應器PS1、PS2的輸出產生不穩定現 為了克服這個問題，習知技術中出現了一種解決方

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法，即是以電壓調降方法（Droop Meth〇d)設定主從式電流 分配電路1從零負載至最大負載取一操作斜率 slopes △▽八⑽”，其中Δν為主從式電流分配電路工可使 用之電壓範圍，而Vomax為輸出電壓的最大值。然而，這 種方法!?缺點疋’當AV愈小或是^0111以愈大時，並聯之電 的的誤差會變大而使得二者無法於輕負載時並聯 ^如第:圖（b)所示），同時電源供應器彼此之間的電壓必 、非吊】再者，因為溫度漂移或是元件、零件之誤差亦 會造成電源供應器之無法並聯的現象。 、

给& ^ ΐ上述習知技術中出現的瓶頸，申請人乃經悉心試 彳=^九，並一本鍥而不捨之精神，終發明出本案「主從 式電&分配電路」。以下為本案之簡要說明。 發明内容

雁用#二=主要構想為提出一種主從式電流分配電路， I餅禆s小源供應器並聯系統中，其中該電源供應器炎 而洛w ί 一第一電源供應器與一第二電源供應器旅 率轉換：單攸式電流分配電路包括：-電壓放大器；-總苴、二70，其一輸入端連接於該電壓放大器之一輸 = 出端連接於一負載；-電流債測單元，其〆 效二極體，率轉換級單元之該輸出端與該負載；〆 _，，、一輸入端連接於該電流偵測單元之一輸出

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1聊糸統 端，其一輸出 放大器，其_ 端與該等效二 該等效二極體 法單元，連接 式放大器之一 Droop)單元， 藉由該主動式 性調整該主從 值，以降低該 輕載時所產生 根據上述 路。 端連接於該 反向輸入端 極體之該輸 之該輸出端 於該電壓放 輸出端；以 連接於該電 電壓調降單 式電流分配 第一電源供 之一誤差。 構想，其中 電源供應器 連接於該電 入端，其一 與該電源供 大器之一非 及一主動式 流偵測單元 元於該負載 電路所具有 應器與該第 流偵測單元之該輸出 非反向輸入端連接於 應器並聯系統；一加 反向輪入端與該可調 電壓调降（Active 之該輸出端；其中， 小於一預設值時，線 之一操作電壓參考 一電源供應器並聯於 該電壓放大器更具有一負回授電 根據上述構想， 成。 根據上述構想， 壓的1%〜5%。 其中該負回授電路係由一阻抗所構 其中該操作電壓參考值係為該輸出電 根據上述構想，其中該電流偵測單元之該輸出 可調式放大器之該非反向輪入端之間更具有一能隙懕= 變單元，用以調變該電流偵測單元之該輸出端與該可= 放大器之該非反向輸入端之間所具有之一能隙電壓。一二 根據上述構想，其中該能隙電壓調變單元係於哕 小於一預設值時調升該能隙電壓，並於該負載大於^於二 預設值時調降該能隙電壓’以消除該第一電源供應器與g

1234329 五、發明說明（4) 第一電源供應器並聯於輕載時所產一 、根據上述構想，其中該電壓放大器穩定現象。 更連接於一軟啟動電路。 σ ^可調式放大器 根據上述構想，其_該軟啟動電 電流分配電路輸出至該負載之一 ，用以將該主從式 電路，起動該軟啟動雷踗# 别出電壓回授至該軟啟動 值，降低該第二電源供應器㈣第比例 作時，於該輸出電壓所產生之一突波電壓值' 权應益之後工 3上述構想，其中該比例值係為9〇%〜9°5%。 本木得藉由下列圖式及詳細說 解： t ”兄明，俾得一更深入之了 實施方式 請參閱第二 電流分配電路方 用於第一電源供 的成電源供應器 電壓放大器2 1、 單元23、電流偵 26、加法單元27 元28所構成。其 壓放大器21之輸 圖（a)，其為本案一較佳實施例之主從式 塊圖，其中，主從式電流分配電路2係應 應态ps 1與第二電源供應器pS2並聯所構成 並.系、、先中。主從式電流分配電路2係由 阻=2 2所構成的負回授電路、功率轉換級 測單兀24、等效二極體託、可調式放大器 、以及主動式電壓調降（Active Dr〇op)單 中’功率轉換級單元23之輸入端連接於電 出端、輸出端則連接於一負載，電流偵測 1234329 五、發明說明（5) =兀2^:輪入端連接於功率轉換級單元23之輸出端與該負 @1 —極體25之輸入端連接於電流偵測單元24之輸出 哭Ρ、ς/，端則連接於第一電源供應器PS1與第二電源供應 夕#可凋式放大器26之反向輸入端連接於電流偵測單 與等效二極體25之輸人端、非反向輸入端則 一；寺效—極體25之輸出端與第一電源供應器PS1與第 1 = ^供應器PS2，加法單元27連接於電壓放大器21之非 ^向=端與可調式放大器26之輸出端，主動式電壓調降 早兀=則連接於電流偵測單元24之輸出端。 研參閱第二圖（b)，其為根據第二圖（a) 式 =調：單元調變波形，其調變方法是，主動式電壓調 以於該負載小於一預設值時（輕載），線性調 Μ彳丈式電流分配電路3所具有之一操作電壓參考值， 輸出電壓之最大值的1%〜5%，使得主從式電流分 配電路3的操作線性斜率，苴中a = i% 例值）’ ·5%〜m(比例值），此為建議之操作線 ' 其中AV為主從式電流分配電路3可使用之電壓範 圍’而Vo為該輸出電壓。 此法可提升主從式電流分配電路3的操作線性度及準 確性，使得主從式電·流分配電路3可在較小負載及第一電 應器PS1與第二電源供應器PS2之輸出電壓差較為寬鬆 Π =下，降低第—電源供應㈣丨與第二電源供應器ps2 並恥時所產生之誤差於一輕載條件之下。 明參閱第二圖（a )，其為本案另一較佳實施例之主從

第9頁 1234329 五'發明說明（6) — ' — 式電流分配電路方塊圖，其中，主從式電流分配電路3亦 可選擇性地分別或同時具有能隙電壓調降單元3 91以及軟 啟動電路392。 、 能隙電壓調變單元3 92係連接於電流偵測單元34之輪 出端與可調式放大器36之非反向輸入端之間，用以調變電 流偵測單元34之輸出端與可調式放大器36之非反向輸入端 之間所具有之一能隙電壓。其調變方法是（請參閱第三圖 (b))，於該負載小於一預設值時調升該能隙電壓，或是於 遠負載大於等於該預設值時調降該能隙電壓，以消除第一 電源供應器PS1與第二電源供應器PS2並聯於輕載時所產生 之一不穩定現象，並降低二者之間的並聯誤差於重載。 聯誤差降低之後的波形圖如第三圖（c)所示，由圖中可看/ 出，相對於第一圖（b)，第一電源供應器psi與第二電 應器PS2不論並聯於輕載或重載時皆極為穩定。 、 另外，藉由將主從式電流分配電路3^'出至該負載之 一輸出電壓回授至軟啟動電路392，將軟啟動電路392之 ΙΓΪ?點（請參閱第三圖⑷）、並同步於該輸出電壓之 第一雷呢枇雍哭Ρς! τ从f 第二電源供應器PS2於 t ”供應益PS1工作中以熱插入的方式加 時，造成電源供應器PS1的輸出電壓之波形上之突波^ 2 值0 由第三圖（d)之波形圖可知，釙々 設於該輸出電壓為b點、並且同步於^=路392之起動點 之時，電源供應關以及第巧=出電壓之9。讀 昂—電源供應器PS2之輸出電壓

第10頁 1234329 五、發明說明（7) '' 波形上之突波電屢值便被有效抑制。因此，軟啟動 392不但可解決在並聯系統中’當電源供應器pSi正常 出、而電源供應器PS2以熱插入（h〇t-piUgging)的方式加 入並聯系統時’所造成電源供應器PS1的輸出電壓之U 產生一信號過激（overshoot)的突波現象（如第三圖（^)戶^ 示）。同時，亦改善了習知技術中，為了解決此問題而於 主從電流分配電路1中加入一軟啟動電路，但卻將運作起 始點设於圖中a點、同步於並聯系統的輸出電壓ν〇，所造 成軟啟動功能不夠完全、仍有少許的突波產生的問題（如 第三圖（f )所示）。 请參閱第四圖，其為本案再一較佳實施例之主從式電 流分配電路之實際電路圖，其中主從式電流分配電路4在 實際配置上，能隙電壓調變單元41以及軟啟動電路42係可 以選擇性地分別或同時與主動式電壓調降·單元4 3配置，以 發揮穩定第一電源供應器PS 1與第二電源供應器PS2並聯狀 態的功效。 本案得由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾， 然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1234329 g式簡單說明 圖式簡單說明

第一圖（a ): 習知姑分-λ由 φ“知技術中應用於電源供應器並聯系統之主 伙式電>”L分配電路； ^ ^ '第圖（8^之並聯誤差降低前之波形圖（不具 有主動式電壓調降單元）； 第圖（& )·本案一較佳實施例之主從式電流分配電路方 塊圖； 第一圖（b):根據第二圖（&)繪製之主動式電壓元調 變玻形圖； 第二圖（a):本案另一較佳實施例之主從式電流分配電路 方塊圖（兼具有能隙電壓調變單元及軟啟動電路）； 第二圖（b):第三圖（a)之能隙電壓調變單元調變 第三圖（c):第三圖（a)之並聯誤差降低後之波形圖/圖； 有主動式電壓調降單元及能隙電壓調變單元）； 兼具 第二圖（d):第三圖（a)之軟啟動波形圖； 第三圖（e):第一圖（a)之突波現象波形圖； 第三圖（f )··另一習知技術之軟啟動波形圖；以及 第四圖：本案再一較佳實施例之主從式電流分配 際電路圖。 電略之實

第12頁 1234329 圖式簡單說明 本案圖式中所包含之各元件列示如下： I、 2、3、4主從式電流分配電路 II、 21、31電壓放大器 12、 22、32 阻抗 13、 23、33功率轉換級單元 14、 24、34電流偵測單元 15、 25、35等效二極體 16、 26、36可調式放大器 17、 27、37加法單元 392、42軟啟動電路 391、41能隙電壓調變單元 28、38、43主動式電壓調降單元 PS1第一電源供應器 PS2第二電源供應器

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Claims (1)

1234329 六、申請專利範圍 1 · 一種主從式 糸統中，其中 供應器與一第 電路包括： 一電壓放 一功率轉 之一輪出端， 一電流偵 元之該輸出端 一等效二 p肌分配電路，係應用於一電源供應器並聯 該電源供應器並聯系統係至少由一第一電源 一電源供應器並聯而成，該主從式電流分配 大器； 換級單元， 其一輸入端連接於該電壓放大器 其一輸出端連接於一負載； 測單元，其 與該負載； 極體，其一 一輸出端，其一輸出端連 一可調式 單元之該輸出 輸入端連接於 聯糸統； 一加法單 與該可調式放 一主動式 流偵测單元之 其中，藉 设值時，線性 電壓參考值， 器並聯於輕載 2·如申請專利 放大器，其 端與該等效 該等效二極 一輸入端連接於該功率轉換級單 輸入端連接於該電流偵測單元之 接於該電源供應器並聯系統； 一反向輸入端連接於該電流偵測 二極體之該輸入端，其一非反向 體之$亥輸出端與該電源供應器並 元，連接於該電壓放大器之一非反向輸入端 大器之一輸出端；以及 電壓調降（Active Dr00p)單元，連接於該電 該輸出端； 由該主動式電壓調降單元於該負載小於一預 调整該主從式電流分配電路所具有之一操作 以降低該第一電源供應器與該第二電源供應 時所產生之一誤差。 ’ 範圍第1項所述之主從式電流分配電路，i

第14頁 1234329 六、申請專利範圍 中該電壓放大 3·如申請專利 令該負回授電 4 ·如申請專利 中該操作電壓 5·如申請專利 中該電流偵測 向輸入端之間 流4貞測單元之 端之間所具有 6 ·如申請專利 中該能隙電壓 能隙電壓，並 壓，以消除該 輕載時所產生 7 ·如申請專利 中該電壓放大 路。 8·如申請專利 中該軟啟動電 負載之一輸出 路並同步於該 應器於該第— 生之一突波電 裔更具有一負回授電路。 範圍第2項所述之主從式電流分配電路，其 路係由一阻抗所構成。 範圍第1項所述之主從式電流分配電路，其 參考值係為該輸出電壓的1%〜5%。 範圍第1項所述之主從式電流分配電路，其 單元之該輸出端與該可調式放大器之該非反 更具有一能隙電壓調變單元，用以調變該電 該輸出端與該可調式放大器之該非反向輸入 之一能隙電壓。 ^圍第5項所述之主從式電流分配電路，其 调變單元係於該負載小於一預設值時調升該 於該負載大於等於該預設值時調降該能隙電 第電源供應器與該第二電源供應器並聯於 之一不穩定現象。 範圍第6項所述之主從式電流分配電路，1 器與該可調式放大器更連接於一軟啟動電、 範圍第7項所述之主從式電流分配電路，豆 路係用以將該主從式電流分配電路 /、 至該軟啟動電路，起動該軟啟動ΐ =供應器之後工作時，於該輪出電ΐ =

1234329 六、申請專利範圍 9.如申請專利範圍第8項所述之主從式電流分配電路，其 中該比例值係為90%〜95%。 第16頁