CN102365812A - 电力转换器***中的电流共享配置 - Google Patents

Abstract

提供了一种电力转换器***，其包括用于将输入电压转换成输出电压的第一电压转换模块和用于将该输入电压转换成输出电压的第二电压转换模块，第二电压转换模块与第一电压转换模块并联。电力转换器***还包括：至少一个信令线，在第一电压转换模块与第二电压转换模块之间；以及电流共享控制器，操作上连接以使用功率管理总线协议与第一电压转换模块和第二电压转换模块通信从而在第一与第二电压转换模块之间建立主-从关系，其包括主电压转换模块和从电压转换模块。第一电压转换模块和第二电压转换模块布置成以电流共享配置操作以便共享电力转换器***的负载电流。主电压转换模块布置成确定其输出电流并经由至少一个信令线向从电压转换模块发送指示其输出电流的信号。从电压转换模块布置成根据来自主电压转换模块的信号调整其输出电流。

Description

电力转换器***中的电流共享配置

技术领域

本发明一般涉及具有并行耦合的电压转换模块的电力转换器***的领域，并且更具体地说，涉及配置和控制电力***的负载电流在电压转换模块之间共享的方法。

背景技术

在许多电力应用中，并行耦合电压转换模块(也广泛地称为电压转换器、电源或电源模块)，诸如负载点(POL)转换器、隔离的DC/DC转换器、总线转换器或AC/DC电源，迎合了更大总功率不断增长的需要。例如，典型的DC/DC***具有48VDC的中间电压电平，其被向下转换到9-12VDC的典型电平。由于这个9-12V DC电平经常要求DC/DC转换器能处理高输出电流，因此经常期望并行耦合两个或更多转换器，以提供其中在转换器之间共享负载电流的电力转换器***。此外，这个冗余拓扑特别适合于需要可靠电源的应用，例如在高端服务器和电信设备中。

为了优化电力***的可靠性，期望在并行耦合的电力转换器之间平均分配负载电流，使得电应力(power distress)和效率对于这些转换器而言是类似的。这在过去经常用在电源外部的某种电路实现了，例如无源电流共享设置中的O形环二极管和衰减电阻器(droop resistor)。然而，在不能容忍与这个无源设置相关联的转换损耗的应用中，可使用有源电流共享布置。例如，电压转换模块可配置成与其它模块交换有关它们的电流输出电平的信息，并基于接收的信息自调节它们的输出功率。

美国专利申请US 2008/0309300A1中描述了这种有源电流共享方案的示例。更具体地说，描述了数字电流共享总线接口，其中使用单线通信协议通过电流共享总线(或简单地“共享总线”)以数字方式传递电流感测数据。作为使其输出端并联的多个其中之一的电源模块布置成向相关联的共享总线接口提供表示其输出电流的数字输出信号，并响应于从接口接收的信号调整其输出电流。电源模块经由它们的相应共享总线接口耦合到电流共享总线。

每个接口包含其中包括数据格式化模块和比较器模块的数字控制器。数据格式化模块接收表示相关联电源模块输出电流的输出信号，并生成随输出电流变化的数字字(digital word)；数字字的位耦合到电流共享总线。数据格式化模块布置成使得总线的时钟被调制到总线上传递的数据。比较器模块接收经由总线传递的数字字，并向电源模块提供控制信号，以便调整其输出电流来匹配由总线上的数字字表示的电流值。

在操作中，在电流共享总线上以帧的形式传递数字字，这些帧不断以大约10kHz的频率重复。每个接口从其相应电源模块接收电流感测信息，并尝试在每帧期间在电流共享总线上写对应的字。每个接口还读取总线上表示输出电流值的字，并将读取的值与由正在输出的字表示的值相比较，从最高有效位开始，按逐位的例程进行。当接口检测到“竞争”时-即，接口向总线写“0”但检测到“1”时-在帧的持续时间，它将立即停止向总线写。以这种方式，总线上的数据是提供最高输出电流的电源模块的归一化电流的表示。

提供最高输出电流的电源模块实质上降低了其电流输出，而其余电源模块基于它们相应的比较器模块生成的控制信号增大了它们的输出电流。为了防止电源模块之间的猎振或振荡，传递在控制总线的接口的两个最低有效位内的数字字的接口需要停止增大其模块的输出电流。

上面描述的电流共享方案由此要求每个电源模块尝试在每帧期间将表示其测量的输出电流值的字放在共享总线上，并将这个字逐位与由模块从总线读取的字相比较。然而，这需要降低电力转换器效率的数据处理开销。此外，这些操作的实现增加了电力转换器的硬件的复杂性。因此高度期望配置和控制并行耦合的电力转换器的***中电流共享的更简单且更有效方案。

发明内容

本发明人通过提供电力转换器***中的电流共享方案已经克服了现有技术的上述缺点，其中建立了电压转换模块之间的主-从关系，其中一个电压转换模块专用于充当主，而另一个电压转换模块专用于充当从。由此，根据本发明的实施例，指定为主的电压转换模块不需要接收和处理来自其它模块的信息，而是仅需要向其传送其电流共享信息到其它模块。类似地，还简化了指定为从的一个或多个模块的功能，因为这些仅需要接收和处理由主模块传送的电流共享信息，而不需要生成并传送它们自己的电流共享信息。

而且，本发明人已经设计了用于将电压转换模块指定为主并且将每个其它电压转换模块指定为从的特别有效的方案，使得不需要有效附加处理的附加硬件来建立主-从配置。具体地说，本发明人已经发现，可通过使用PMBus信令建立电压转换模块之间的主-从(或“主要-次要”)关系特别有效地实现主-从配置的建立，这根据下文将变得更明显。

根据实施例控制电流共享的方案采用能够使用功率管理总线(PMBus)协议以下文描述的方式与电流共享控制器通信的电压转换模块。PMBus是具有完全定义命令语言的开放标准数字功率管理协议(见″PMBus PowerSystem Management Protocol Specification″，System Management InterfaceForum，Inc.2005)。例如，存在用于控制、配置和监视模块的诸如其输出电压、输入或输出电压和电流的报警和故障阈限、温度等操作参数的命令。然而，虽然PMBus和专有通信协议近年来已经广泛用在电力***通信中，并且已经与上面描述的那种电流共享方案一起在电力***中实现了，但是以这种电流共享方案提供重大效率增益的PMBus信令的可能迄今为止已经变得不被承认了。

从而，本发明的实施例不仅通过提供电压转换模块之间的主-从关系而减少了电压转换模块交换电流共享信息所执行的处理操作，而且实施例最小化了设置主-从关系所需的硬件和处理要求。

根据本发明的第一方面，提供了一种电力转换器***，其包括用于将输入电压转换成输出电压的第一电压转换模块和用于将所述输入电压转换成输出电压的第二电压转换模块，第二电压转换模块与第一电压转换模块并联。电力转换器***还包含第一电压转换模块与第二电压转换模块之间的至少一个信令线。该***还具有电流共享控制器，该控制器操作上连接以使用功率管理总线协议与第一电压转换模块和第二电压转换模块通信从而在第一电压转换模块与第二电压转换模块之间建立主-从关系，其包括主电压转换模块和从电压转换模块。第一电压转换模块和第二电压转换模块布置成以电流共享配置操作以便共享电力转换器***的负载电流。在这个电流共享配置中，主电压转换模块布置成确定其输出电流并经由至少一个信令线向从电压转换模块发送指示其输出电流的信号。从电压转换模块布置成根据来自主电压转换模块的信号调整其输出电流。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于在电力转换器***中实现的方法，该***包括用于将输入电压转换成输出电压的第一电压转换模块和用于将所述输入电压转换成输出电压的第二电压转换模块，第二电压转换模块与第一电压转换模块并联。电力转换器***还包括电流共享控制器，该控制器操作上连接以使用功率管理总线协议与第一电压转换模块和第二电压转换模块通信，以及第一电压转换模块与第二电压转换模块之间的至少一个信令线。第一电压转换模块和第二电压转换模块以电流共享配置操作以便共享电力转换器***的负载电流。根据这种方法，电流共享控制器使用功率管理总线协议与第一电压转换模块和第二电压转换模块中的至少一个通信以在第一电压转换模块与第二电压转换模块之间建立主-从关系，其包括主电压转换模块和从电压转换模块。该方法还包括主电压转换模块确定由此输出的电流并经由至少一个信令线向从电压转换模块发送指示其输出电流的信号。从电压转换模块根据来自主电压转换模块的信号调整其输出电流。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于控制电力转换器***中第一电压转换模块和第二电压转换模块的电流共享控制器。电流共享控制器包括可操作以使用功率管理总线协议与第一电压转换模块和第二电压转换模块通信的通信模块。电流共享控制器还具有主-从配置模块，该模块可操作以通过使用通信模块向至少一个电压转换模块传送信号而在第一电压转换模块与第二电压转换模块之间建立主-从关系，其包括主电压转换模块和从电压转换模块。

根据本发明的第四方面，提供一种建立电力转换器***中的第一电压转换模块与第二电压转换模块之间的主-从关系使得电压转换模块可以电流共享配置操作的方法。该方法包括使用功率管理总线协议从电流共享控制器向至少一个电压转换模块传送信号。

本发明还提供了包括计算机可读存储介质的计算机程序产品或携带计算机程序指令的信号，以对用于具有第一电压转换模块和第二电压转换模块的电力转换器***中的可编程电流共享控制器编程。计算机程序指令包括如下指令：其当由电流共享控制器执行时，使电流共享控制器建立第一电压转换模块与第二电压转换模块之间的主-从关系，其包括主电压转换模块和从电压转换模块。通过使用功率管理总线协议向至少一个电压转换模块传送信号来建立主-从关系。

附图说明

现在将仅通过示例参考附图详细描述本发明的实施例，附图中：

图1示出了根据本发明实施例的电力转换器***；

图2示出了图1的DC/DC转换器200的细节；

图3示出了图1的DC/DC转换器300的细节；

图4示出了图1所示***控制器的细节；

图5示出了该实施例的电流共享控制器；

图6是例证由图5所示电流共享控制器执行的过程步骤的流程图；

图7是例证在图6中步骤S100由主-从配置模块执行的过程步骤的流程图；以及

图8是例证由图1的电压转换器执行的用于调整它们的电流共享比的过程步骤的流程图。

具体实施方式

图1是根据本发明实施例的电力转换器***100的示意图。***100包含DC/DC转换器200形式的第一电压转换模块和也是DC/DC转换器的第二电压转换模块300。在本实施例中，电压转换模块200和300是开关模式电源(SMPS)，它们优选设置成以基本上相等的开关频率操作。电压转换模块200和300并联在一起，如图1所示，其中它们的对应输入电压端子连接到电力输入线+IN和-IN。电压转换模块200和300由此并行耦合以向公共负载(未示出)提供电流。最优选地，模块是爱立信BMR 453系列DC/DC转换器。其中这种转换器用于实现根据本发明的电力转换器***，每个转换器的管脚1和4应该分别连接到+IN和-IN电力线。模块的输出端子连接到电力输出线+OUT和-OUT，也如图1所示。在BMR 453系列转换器的情况下，管脚5和16应该分别连接到-OUT和+OUT电力线。

虽然本实施例的电力转换器***100具有都是开关模式电源的两个电压转换模块，但是备选实施例的电力***可将多于两个的模块并行耦合，它们可以是由输入电力线的任何适当布置馈送的AC/DC和DC/DC转换器的任何组合。

电压转换模块200和300中的每个都包含用于确定转换器的输出电流的电流确定单元，在图1的示例中其是电流计(210，310)。电流计可只是通过测量与电感器串联的电阻性电流分流器上的电压降来测量模块的输出滤波器的电感器中的电流。然而，这个布置降低了转换器的功率效率。因此优选的是，电流计采用利用电感器中不可避免的寄生电阻的无损耗方法，诸如在″A Simple Current-Sense Technique Eliminating a Sense Resistor″(Linfmity Application Note AN-7，Rev.1.1，07/1998)中所描述的。本领域技术人员可以任何适当的方式实现电压转换模块的电流确定单元，因此在此对其进一步描述是不必要的。

图2示出了对于理解本发明有帮助的电压转换模块200的控制结构的特征。图3中示出了电压转换模块300的类似特征。本实施例的电压转换模块200和300各被提供有信号处理器(220，320)-典型地是数字集成电路(IC)-和使其输入端子之一连接到参考(Ref)而另一个端子连接到分压器的输出端(V_sense)的误差放大器(230，330)，分压器在图2的示例中包括电阻器R1和R2，而在图3的示例中包括电阻器R3和R4。在这两种情况下，误差放大器配置成测量在其输入端的差电压以生成差信号，使用模数转换器(ADC)数字化该差信号，并生成脉冲宽度调制(PWM)反馈信号以便传输到处理器(220，320)。处理器220和320布置成生成用于驱动电压转换模块的开关晶体管的PWM信号，其中基于从误差放大器接收的PWM反馈信号设置信号的占空比，以便最小化在误差放大器输入端的电压差。处理器220和320还布置成生成PWM输出信号，其占空比基于由电流计测量的输出电流值设置。

在本实施例中，一个电压转换模块的输出阻抗总共大约2mΩ，是指10mV的其输出电压偏差将表示5A的输出电流偏差。为了补偿输出电流偏差，本实施例的电压转换模块300被提供有可由处理器320调整的可调整参考。电压转换模块200中的误差放大器也可被提供有这种可调整参考。通过按小步(mV数量级)调整误差放大器340的参考电压，电压转换模块300的输出电流，因此还有电流共享比，可由处理器320非常准确地控制。

输出电压将根据参考电压的最小步大小和包括电阻器R3和R4的分压器的比改变。参考电压改变将取决于输出电流的偏差有多大。在电压转换模块200和300以其中模块200是主而模块300是从的主-从电流共享配置操作的情况下，输出电压将根据如下等式2按照mV改变。

Current_error＝(Master_current-Slave_current) 等式1

$\mathrm{Vout}\_\mathrm{change}=\frac{8}{3}|\mathrm{Current}\_\mathrm{error}|$ 等式2

$\mathrm{Gain}=\frac{\mathrm{Vout}}{\mathrm{ref}}$ 等式3

在等式3中，Vout表示模块的输出电压。为了更好的性能，优选的是，当2A＜|Master_current-Slave_current|＜5.25A时，Vout_change(mV)＝8/3(Master_current(A)-Slave_current(A))，而当|Master_current-Slave_current|≥5.25A时，Vout_change(mV)＝16/3(Master_current(A)-Slave_current(A))。

增加的动态要求，诸如单调启动、短路后的恢复、负载瞬变性能和改进的电流共享，已经导致了现代绝缘电力转换器中控制结构的重新划分。之前，结构化设计的通常方式是将控制电路放在初级侧，并且仅从次级侧上的电压控制***传送误差信号。然而，为了改进的效率，优选的是将控制电路放在次级侧，在此可更准确地监视输出电压和输出电流。本实施例中存在数字控制并且数字接口放在次级侧上使它甚至更有利于使用这个次级侧控制。

再次参考图1，本实施例的电压转换模块200配置成经由电压转换模块200与电压转换模块300之间的信令线400向模块300发送指示其输出电流的电流共享信号(CS)。在本实施例中，模块200还能够经由信令线400接收指示模块300的输出电流的电流共享信号，并由处理器220对其进行处理。电压转换模块300类似地配置成经由信令线400向模块200发送指示其输出电流的电流共享信号，并且还经由该信令线接收指示模块200的输出电流的信号，并使用处理器320对其进行处理。由此，模块200和300中的每个可配置成根据下面描述的方法充当主或者从。其中所述模块是爱立信BMR 453系列转换器，CS信令线400应该连接到每个模块的管脚12。

可以任何适当或期望的方式提供输出电流的指示。例如，在本实施例中，电压转换模块配置成向信令线施加其幅度提供模块的输出电流的量度的电压。这通过处理器基于由电流计所测量的其输出电流电平生成PWM输出信号实现。PWM信号中的脉冲宽度或信号的占空比指示输出电流电平。PWM信号然后通过R-C网进行滤波以给出其大小指示模块的输出电流的DC信号。

其中与本示例中一样，电压转换模块是SMPS单元，优选的是，电压转换器***还被提供有第二信令线500，用于从一个电压转换模块向另一个电压转换模块传递同步(SYNC)信号，诸如电压脉冲序列。同步信号用于同步两个开关模式电源的开关，包括交织。转换器中的输入电流纹波然后将被相移90°。这将降低纹波的RMS值和外部滤波确定大小(dimensioning)的需要。其中电压转换模块是爱立信BMR 453系列DC/DC转换器，SYNC信令线500应该连接到每个模块的接口的管脚15。

本实施例的电压转换模块200还具有输入/输出(I/O)接口240，通过输入/输出(I/O)接口240它能被电力***控制器600以数字方式控制和管理，这将在下面详细描述。使用PMBus协议经由通信总线700在***控制器600与模块200之间交换控制信号和信息。电压转换模块300还具有输入/输出(I/O)接口340，通过输入/输出(I/O)接口340它能被控制器600经由总线700以数字方式控制和管理。电压转换模块200和300中的每个都优选地配置成能够经由其I/O接口和通信总线700向***控制器600传送指示其输出电流的信号，使得任一个模块都可配置成充当从模块的主。通信总线700可以是具有支持PMBus通信的两个或更多通信线路或信道的任何通信总线。

现在将参考图4描述***控制器600。***控制器600包括用于向/从电压转换模块传送和接收信息的输入/输出(I/O)或收发器部分610。收发器部分610经由通信总线700连接到模块的I/O接口240、340，这允许在其间交换信息和控制信号。具体地说，本实施例的收发器部分610配置成接收有关模块的操作条件(包括它们的输出电流)的信息。

收发器部分610优选地还配置成从电压转换模块接收其它参数，诸如有关它们的占空比和温度的信息、用于故障监视和诊断的***状态信息等。这些参数可由***控制器出于任何有用或期望的目的例如用于实现确保关键参数(诸如组件温度)不超过预先确定的阈限的安全特征，诸如保护性断点(cut-off)。在本实施例中，***控制器600用于配置、监视和控制电压转换模块的操作参数和设置。控制器600可向可位于在其上形成电力转换器***100的板下的较高级***转发所接收信息中的一些。

如图4所示，***控制器600还包括处理器620、工作存储器630和指令存储装置640，该指令存储装置640存储计算机可读指令，所述指令当由处理器620执行时使处理器执行下文描述的处理操作，以生成用于配置用于电流共享的电压转换模块的控制信号，并优选地还改进以低电流负载的***效率。指令存储装置640可包括预先加载有计算机可读指令的ROM。备选地，指令存储装置640可包括RAM或类似类型的存储器，并且计算机可读指令可从计算机程序产品、诸如计算机可读存储介质650(诸如DVD-ROM、CD-ROM等)或携带计算机可读指令的计算机可读信号660输入到那儿。

在本实施例中，图4所示的、包括处理器620、工作存储器630和指令存储装置640的组合670当由计算机可读指令编程时布置成充当通信模块、主-从配置模块，并优选地还充当电流共享控制器的功率节省模块。下面详细描述这些模块。虽然在本实施例中通过图4所示的可编程处理设备提供这些模块的功能，但应该注意，其中一个或多个模块备选地可以用专用于服务一个或多个模块功能的不可编程硬件(例如ASIC)实现。在图5中，在其功能组件方面，即通信模块680、主-从配置模块690和功率节省模块695，例证了本实施例的电流共享控制器670。

现在将参考图6和7所示的流程图描述本实施例的电压转换器***100中的电流共享控制器的操作。图8中示出了由本实施例中的电压转换模块200和300执行的过程步骤。

首先参考图6，在步骤S100，电流共享控制器的主-从配置模块690建立电压转换模块200与300之间的主-从关系。图7中示出了由主-从配置模块690执行的过程步骤。

在图7的步骤S101，主-从配置模块690生成指令它寻址到的模块充当主-从电流共享布置中主的主-指定控制信号。在本实施例中，电压转换模块200被指定为主电压转换器。电流共享控制器670的通信模块680使用PMBus协议向模块200传送该信号。

在步骤S102，主-从配置模块690生成指令被寻址到的模块、即模块300充当主-从电流共享布置中从的从-指定控制信号。电流共享控制器670的通信模块680也使用PMBus协议向模块300传送该信号。

然而，要注意，在备选实施例中(其中模块被预设成默认充当从模块)，主-从配置模块690仅需要生成主-指定控制信号，并将其发送到所述电压转换模块中要被指定为主的一个模块。由此，在这个备选实施例中可省略步骤S102。

其中电压转换模块是爱立信BMR 453系列转换器，可根据下表配置该模块。在这个具体示例中，两个模块都配置成以140kHz的开关频率(但是也可使用125kHz或150kHz的频率)操作，并且主模块200配置成在从模块300之前启动，从模块300然后将相对偏置输出启动，并且优选地将其占空比计算成对应于偏置电压。这样做以避免从主模块200的偏置输出渗漏电流。在国际专利申请WO 2007/061369A1中描述了这个预偏置启动方法，该申请的整个内容通过交叉参考结合在本文中。

表1

再次参考图6，一旦主-从配置模块已经在电压转换模块之间建立了主-从关系，在步骤S110，电流共享控制器670的功率节省模块695就使用通信模块680与电压转换模块200通信以获得指示主模块的输出电流的值。通信模块680使用PMBus协议与主和从电压转换模块通信。功率节省模块然后确定输出电流是否小于阈限值。如果否，则过程继续到步骤S120，在此功率节省模块确定从模块是否关断。如果从模块还未关断，则过程继续到步骤S130，在此电流共享控制器670执行时间延迟，在该时间延迟期间主和从电压转换模块根据图8所示过程的一个或多个迭代以电流共享布置操作，这将在下面详细描述。

然后重复步骤S110到S130，除非以及直到在步骤S110确定，作为电力转换器***的负载电流降到充分低电平的结果，主模块的输出电流已经落在阈值以下。在这种情况下，过程继续到步骤S140，在此功率节省模块使用通信模块680确定从电压转换模块300是否已经关断。如果否，则在步骤S150通过由功率节省模块生成并由通信模块传送的控制信号关断从电压控制模块，由此降低由在低载荷情形下不需要的第二(从)电压转换模块的运行引起的***功率损耗。由此，其中电力转换器***的负载电流在操作期间落到充分低的电平，功率节省模块可关断从电压转换模块(或者更一般地，电力***中的一个或多个从模块)。这将节省能量，因为如果代替两个仅运行一个电压转换模块，则功率损耗将更低。

过程然后继续到步骤S130，并且之后到步骤S110。如果仍发现主电压转换模块的输出电流在阈值以下，则过程继续到步骤S140，并且之后到步骤S130。因此重复步骤S110、S140和S130，除非以及直到在步骤S110确定主模块的输出电流不小于阈值，在这以后过程继续到步骤S120。由于然后将在步骤S120确定从模块300已经关断，因此过程继续到步骤S160，在此从模块由功率节省模块根据使用通信模块通过通信总线700发送的控制信号关断。电压转换模块300然后启动，如上所述，并且根据其默认设置充当从。之后重复步骤S110至S130，除非以及直到功率节省模块确定主的输出电流已经落在阈限以下。

现在将参考图8描述由电流共享布置中的主和从电压转换模块执行的处理步骤。

在步骤S200，主电压转换模块200通过电流计210测量输出电流的一个或多个样本值并且处理器220计算已经获取了两个或更多样本的均值来确定其输出电流。

在步骤S210，主电压转换模块基于确定的输出电流值生成PWM信号，其中信号中的脉冲的脉冲宽度指示主的输出电流电平。在本实施例中，PWM信号然后通过R-C滤波器网进行滤波，以给出其幅度提供主模块的输出电流量度的DC电流共享(CS)信号。然后经由信令线400向从电压转换模块300传送CS信号。

在步骤S220，主电压转换模块200优选生成同步(SYNC)信号并将其经由信令线500发送到从电压转换模块300。SYNC信号优选采取其频率对应于主模块的开关频率或其分数的一系列脉冲的形式。

在步骤S230，从电压转换模块300基于从主模块200接收的CS信号调整其输出电流电平。具体地说，处理器320计算由接收的CS信号大小所指示的主的电流电平与由从的电流计310所确定的从的输出电流电平之间的差。从模块然后根据计算的差来调整到其误差放大器330的可调整参考，以及由此还有其开关占空比和输出电流。

在步骤S240，处理器320相对于接收的SYNC信号的相位来调整其开关周期的相位，以便减少转换器***100的输入和输出电流纹波。

在步骤S250，主电压转换模块执行时间延迟，之后再次在步骤S200确定其输出电流。由此重复步骤S200到S250，使得主模块200监视其输出电流，并向从模块300发送指示其输出电流的信号，从模块300又基于接收的信号调整其输出电流。从模块由此将其输出电流调整成基本上等于主模块的输出电流。然而，功率节省模块695在检测到低负载情形后能够通过关闭从电压转换模块来中断图8的过程。

修改和变型

可以对上述实施例进行许多修改和变型。现在将描述可单独进行或以任何组合进行的这种修改和变型的示例。

例如，将认识到，图8中的一些步骤可以同时执行，并且一些步骤的顺序可以互换。例如，主电压转换模块200可在电流共享(CS)信号之前或与之同时将同步(SYNC)信号发送到从电压转换模块300，即，步骤S220备选地可在步骤S210之前执行或者与之同时执行。类似地，步骤S240备选地可由从模块300在步骤S230之前或与之同时执行。而且，在其它实施例中，执行步骤S210和S230的频率不同于执行步骤S220和S240的频率。

电流共享控制器670可作为独立硬件组件提供，或者可作为板上***控制器600的一部分集成，如所示，或集成到其中一个电压转换模块中。备选地，电流共享控制器可作为板下控制器的一部分提供。

而且，虽然在以上实施例中从主电压转换模块200传送到从电压转换模块300的电流共享信号采取其电压电平指示主模块的输出电流的DC信号形式，也可使用其它信号。例如，在不需要具有开关模式电源形式的电压转换模块的另一个实施例中，主模块200省却了上面提到的R-C滤波器网，并布置成向从模块传送基于其输出电流生成的PWM信号。在这种情况下，从模块配置成测量接收的PWM信号的脉冲宽度或占空比，并基于测量值调整其输出电流。这种形式的信号具有使CS通信较少受到CS信令线400上的噪声和干扰影响的优点，因为这些对PWM脉冲宽度具有很小的影响。

其中使用这种PWM电流共享信号，从电压转换模块优选地配置成通过检测PWM信号的前沿和/或后沿脉冲来生成定时信号，并相对于定时信号调整其开关周期的相位，以便减小电压转换器***100的输入和输出纹波电流。在这种情况下，CS和SYNC信号都借助PWM信号仅沿一个信令线传送。PWM信号的频率优选与主电压转换模块的开关频率相同。

Claims (18)

1.一种电力转换器***(100)，包括：

第一电压转换模块(200)，用于将输入电压转换成输出电压；

第二电压转换模块(300)，用于将所述输入电压转换成输出电压，所述第二电压转换模块与所述第一电压转换模块并联；

至少一个信令线(400)，在所述第一电压转换模块(200)与所述第二电压转换模块(300)之间；以及

电流共享控制器(600)，操作上连接以使用功率管理总线协议与所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块(200，300)通信从而在所述第一电压转换模块与所述第二电压转换模块之间建立主-从关系，其包括主电压转换模块(200)和从电压转换模块(300)；

以及其中：

所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块布置成以电流共享配置操作以便共享所述电力转换器***(100)的负载电流，其中所述主电压转换模块(200)布置成确定其输出电流并经由所述至少一个信令线(400)向所述从电压转换模块(300)发送指示其输出电流的信号，以及所述从电压转换模块(300)布置成根据来自所述主电压转换模块(200)的信号调整其输出电流。

2.如权利要求1所述的电力转换器***，其中所述电流共享控制器(600)布置成使用所述功率管理总线协议监视所述主电压转换模块(200)的输出电流，并当在所述电力转换器***(100)操作期间由所述主电压转换模块输出的电流落在阈限以下时，向所述从电压转换模块(300)发送指令所述从电压转换模块关断的信号。

3.如权利要求1或2所述的电力转换器***，其中：

所述主电压转换模块(200)布置成经由所述至少一个信令线(400)向所述从电压转换模块(300)发送脉冲宽度调制信号，所述脉冲宽度调制信号的脉冲宽度指示所述主电压转换模块的输出电流；以及

所述从电压转换模块(300)布置成测量所述脉冲宽度调制信号的脉冲宽度并根据测量的脉冲宽度调整其输出电流。

4.如权利要求3所述的电力转换器***，其中：

所述第一电压转换模块(200)和所述第二电压转换模块(300)中的每个都是开关模式电源，所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块布置成在使用中以基本上相等的相应开关频率操作，以及

所述从电压转换模块(300)布置成通过检测所述脉冲宽度调制信号的边缘而生成定时信号，并相对于所述定时信号调整所述从电压转换模块(300)的开关周期的相位以便减少所述电力转换器***(100)的电流纹波。

5.如权利要求1或2所述的电力转换器***，其中：

所述第一电压转换模块(200)和所述第二电压转换模块(300)中的每个都是开关模式电源，所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块布置成在使用中以基本上相等的相应开关频率操作；

所述主电压转换模块(200)布置成：

通过向第一信令线(400)施加电压而向所述从电压转换模块(300)发送指示其输出电流的信号，所述电压的幅度指示所述主电压转换模块的输出电流；以及

经由第二信令线(500)向所述从电压转换模块(300)发送同步信号；以及

所述从电压转换模块(300)布置成：

测量由所述主电压转换模块(200)施加到所述第一信令线(400)的电压的幅度，并根据测量的电压幅度调整其输出电流，以及

相对于所述同步信号调整所述从电压转换模块(300)的开关周期的相位，以便减少所述电力转换器***(100)的电流纹波。

6.在电力转换器***(100)中，所述电力转换器***(100)包括：

第一电压转换模块(200)，用于将输入电压转换成输出电压；

第二电压转换模块(300)，用于将所述输入电压转换成输出电压，所述第二电压转换模块与所述第一电压转换模块并联；

电流共享控制器(670)，操作上连接以使用功率管理总线协议与所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块(200，300)通信；以及

至少一个信令线(400)，在所述第一电压转换模块(200)与所述第二电压转换模块(300)之间；

一种以电流共享配置操作所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块(200，300)以便共享所述电力转换器***(100)的负载电流的方法，包括：

所述电流共享控制器使用所述功率管理总线协议与所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块(200，300)中的至少一个电压转换模块通信以在所述第一电压转换模块与所述第二电压转换模块之间建立(S100)主-从关系，其包括主电压转换模块(200)和从电压转换模块(300)；

所述主电压转换模块(200)确定(S200)由此输出的电流；

所述主电压转换模块(200)经由所述至少一个信令线向所述从电压转换模块(300)发送(S210)指示其输出电流的信号；以及

所述从电压转换模块根据来自所述主电压转换模块(200)的信号调整(S230)其输出电流。

7.如权利要求6所述的方法，还包括：所述电流共享控制器(670)使用所述功率管理总线协议监视(S110)所述主电压转换模块(200)的输出电流，并当由所述主电压转换模块(200)输出的电流落在阈限以下时，向所述从电压转换模块(300)发送(S150)指令所述从电压转换模块关断的信号。

8.如权利要求6或7所述的方法，其中：

所述主电压转换模块(200)向所述从电压转换模块(300)发送(S210)指示其输出电流的信号，所述信号包括脉冲宽度调制信号，其中脉冲的脉冲宽度指示所述主电压转换模块(200)的输出电流；以及

所述从电压转换模块(300)通过测量所述脉冲宽度调制信号的脉冲宽度调整(S230)其输出电流并根据测量的脉冲宽度调整其输出电流。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述第一电压转换模块(200)和所述第二电压转换模块(300)中的每个都是开关模式电源，所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块布置成以基本上相等的相应开关频率操作，

以及其中所述方法还包括：

通过检测所述脉冲宽度调制信号的边缘在所述从电压转换模块中生成(240)定时信号；以及

相对于所述定时信号调整(240)所述从电压转换模块的开关周期的相位，以便减少所述电力转换器***的电流纹波。

10.如权利要求6或7所述的方法，其中所述第一电压转换模块(200)和所述第二电压转换模块(300)中的每个都是开关模式电源，所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块布置成以基本上相等的相应开关频率操作，以及其中：

所述主电压转换模块(200)通过向第一信令线(400)施加电压而向所述从电压转换模块(300)发送(S210)指示其输出电流的信号，所述电压的幅度指示所述主电压转换模块(200)的输出电流；

所述方法还包括所述主电压转换模块(200)经由第二信令线(500)向所述从电压转换模块(300)发送(S220)同步信号；

所述从电压转换模块(300)通过测量由所述主电压转换模块(200)施加到所述第一信令线(400)的电压的幅度来调整(S230)其输出电流并根据测量的电压幅度调整其输出电流；以及

所述方法还包括：所述从电压转换模块(300)相对于所述同步信号调整(S240)其开关周期的相位，以便减少所述电力转换器***(100)的电流纹波。

11.一种电流共享控制器(670)，用于控制电力转换器***(100)中的第一电压转换模块和第二电压转换模块(200，300)，所述电流共享控制器包括：

通信模块(680)，可操作以使用功率管理总线协议与所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块(200，300)通信；以及

主-从配置模块(690)，可操作以通过使用所述通信模块(680)向所述电压转换模块中的至少一个电压转换模块传送信号而在所述第一电压转换模块与所述第二电压转换模块(200，300)之间建立主-从关系，其包括主电压转换模块(200)和从电压转换模块(300)。

12.如权利要求11所述的电流共享控制器，还包括：功率节省模块(695)，所述功率节省模块(695)当操作上连接到所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块(200，300)时，可操作以使用所述通信模块(680)监视所述主电压转换模块(200)的输出电流，并当在所述电力转换器***(100)操作期间由所述主电压转换模块(200)输出的电流落在阈限以下时，向所述从电压转换模块(300)发送指令所述从电压转换模块关断的信号。

13.一种在电力转换器***(100)中的第一电压转换模块与第二电压转换模块(200，300)之间建立主-从关系使得所述电压转换模块可以电流共享配置操作的方法，所述方法包括使用功率管理总线协议从电流共享控制器(670)向所述电压转换模块(200，300)中的至少一个电压转换模块传送(S101，S102)信号。

14.如权利要求13所述的方法，还包括：所述电流共享控制器(670)使用所述功率管理总线协议监视(S110)所述主电压转换模块(200)的输出电流，并当在所述电力转换器***(100)的操作期间由所述主电压转换模块(200)输出的电流落在阈限以下时，向所述从电压转换模块(300)发送(S150)指令所述从电压转换模块关断的信号。

15.一种存储计算机程序指令的计算机可读存储介质(650)，所述计算机程序指令用于对用于具有第一电压转换模块和第二电压转换模块(200，300)的电力转换器***(100)的可编程电流共享控制器(670)编程，所述计算机程序指令包括如下指令：其当由所述电流共享控制器(670)执行时使所述电流共享控制器通过使用功率管理总线协议向所述电压转换模块中的至少一个电压转换模块传送信号而在所述第一电压转换模块与所述第二电压转换模块(200，300)之间建立主-从关系，其包括主电压转换模块(200)和从电压转换模块(300)。

16.如权利要求15所述的计算机可读存储介质(650)，其中所述计算机程序指令还包括如下指令：其当由所述电流共享控制器(670)执行时，使所述电流共享控制器使用所述功率管理总线协议监视所述主电压转换模块(200)的输出电流，并当由所述主电压转换模块(200)输出的电流落在阈限以下时，向所述从电压转换模块(300)发送指令所述从电压转换模块关断的信号。

17.一种携带计算机程序指令的信号(660)，其用于对用于具有第一电压转换模块和第二电压转换模块(200，300)的电力转换器***(100)的可编程电流共享控制器(670)编程，所述计算机程序指令包括如下指令：其当由所述电流共享控制器(670)执行时使所述电流共享控制器通过使用所述功率管理总线协议向所述电压转换模块中的至少一个电压转换模块传送信号而在所述第一电压转换模块与所述第二电压转换模块(200，300)之间建立主-从关系，其包括主电压转换模块(200)和从电压转换模块(300)。

18.如权利要求17所述的信号(660)，其中所述计算机程序指令还包括如下指令：其当由所述电流共享控制器(670)执行时，使所述电流共享控制器使用所述功率管理总线协议监视所述主电压转换模块(200)的输出电流，并当由所述主电压转换模块(200)输出的电流落在阈限以下时，向所述从电压转换模块(300)发送指令所述从电压转换模块关断的信号。

Images