CN116094322A - 供电单元与具动态均流的电源供应*** - Google Patents

供电单元与具动态均流的电源供应*** Download PDF

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Abstract

一种供电单元与一种具动态均流的电源供应***。具动态均流的电源供应***包含均流母线与通过均流母线互相连接的供电单元。均流母线提供第一电流信号。各供电单元具有自身电流母线以提供第二电流信号。各供电单元的控制处理器包含:主动式均流单元接收第一电流信号与第二电流信号且进行比较,以产生补偿电压;平均电流单元接收第一电流信号与第二电流信号,且比较第一电流信号的平均值与第二电流信号的平均值的差值,以产生平均电压;降压式电流单元接收第二电流信号,以产生降压补偿电压;整合计算单元接收补偿电压、平均电压以及降压补偿电压,且根据补偿电压、平均电压以及降压补偿电压,使供电单元的输出电流大致相等。

Description

供电单元与具动态均流的电源供应***
技术领域
本发明是有关一种供电单元与具动态均流的电源供应***,特别涉及一种具有连续动态负载均流控制的电源供应***。
背景技术
随着网际网络的发展,运算需求的日益增加,扮演基础运算引擎的中央处理器(CPU)与绘图处理器(GPU)的功能与效能越来越强大,导致***的动态负载变化越来越剧烈,因此电源供应器的动态负载均流表现也越显重要。
如图1所示,其为针对绘图处理器的动态负载测试波形示意图。因此,如图1所示的连续动态负载波形(即EDPP,electric data peak processing)可看出:峰值负载(或称最大负载(peak load))最大可到达大于200%的额定负载,时间持续为小于200us(即T1的时间长度)。在T2(小于1ms)时,为150%的额定负载。如此,依序往下降的动态负载状态。
对于并联的供电单元(或称电源供应单元,power supply unit,PSU)而言,将上述的EDPP进行负载测试时,若仅用一般的均流技术,则容易发生供电单元输出电流不均流的现象。
举例来说,将多台的供电单元通过将其输出接在一起,再接上***负载,以共同对***负载进行供电。若仅用一般的主动式均流(active current sharing)技术,其为利用均流母线(current-sharing bus)连接于多台供电单元之间,并且通过均流母线上的信号和电源内部的电流检测信号相减,将输出电流较低的电源提高其输出电压来达到均流的目的,此法在稳定负载下能够实现精准的均流表现;而,其缺点为对于连续的动态负载状态,无法提供实时的负载响应。
具体地,主动式均流的实现方式是通过均流母线的电流信号(ISHARE_BUS)与各台供电单元的电流信号(ILOCAL_BUS)进行比较(电流相减),其中均流母线的电流信号为该等复数台供电单元的最大输出电流(或与该最大输出电流正相关比例的电流信号),因此,通过两电流的比较,可获知各台供电单元的输出电流与所有供电单元中最大输出电流的差距(即ISHARE_BUS-ILOCAL_BUS)。并且,将两电流相减后的误差量(即电流差值)通过控制器(例如,但不限制为PI(比例-积分)控制器)产生电压增量,再将该电压增量提供至参考电压,即可将供电单元的输出电流较小者进行拉升其输出电流,以实现均流的效果。在连续动态的负载操作下,ISHARE_BUS及ILOCAL_BUS会随着负载变动,受限于信号响应速度及控制器频宽的影响,当负载变动的程度愈剧烈,电压补偿的速度将无法赶上负载变化,导致动态均流表现不佳。
此外,另一种一般的均流技术,称为降压式(droop)均流技术。对降压式均流技术而言,则不需要如前揭主动式均流所提供的均流母线对所有供电单元进行连结,只需要使用各台供电单元的内部电流信号,其原理为,供电单元的输出电压会随着负载越大而减小,可参见图6A所示。如此,通过降压式均流技术,可因应负载大小的变动而自然地改变输出电压的大小,进而实现均流的目的。通常,实现的电路是通过使用运算放大器(OPA)和电流感测电阻,由运算放大器所组成的差分放大电路将负载电流通过电流感测电阻两端所产生的电压差放大,再将此放大信号加入电压反馈电路,即当负载电流增大时,则对输出电压进行调降;当负载电流减小时,则对输出电压进行调升。
一般而言,降压式均流技术多使用于以太网络供电(power over Ethernet,PoE)***。由于以太网络供电***的供电装置(即供电单元)的输出电压较高(一般为54V),电压的可变动范围较大,因此,通过简单的降压式均流架构,即可实现均流的目的。而,其缺点为了达到高准确度(精度)的均流效果,降压(droop)斜率要大,此时会牺牲输出电压的负载调节率(load regulation);且降压斜率精度要高,设计的要求较为严苛。换言之,若要同时达到良好的均流效果和负载调节率,使用降压(droop)斜率设计则相对困难。
为此,如何设计出一种供电单元与具动态均流的电源供应***,解决现有技术所存在的问题与技术瓶颈,乃为本公开发明人所研究的重要课题。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种供电单元,解决现有技术的问题。
为实现前揭目的,本发明所提出的供电单元包含电源转换器、电流检测电路、检测信号周边电路以及控制处理器。电源转换器提供输出电流与输出电压。电流检测电路检测输出电流,且提供相应输出电流大小的电流信号。检测信号周边电路接收输出电压、电流信号以及均流母线信号,且分别转换输出电压、均流母线信号以及电流信号为输出电压信号、第一电流信号以及第二电流信号。控制处理器接收输出电压信号、第一电流信号以及第二电流信号,且根据输出电压信号、第一电流信号以及第二电流信号执行主动式均流控制、平均电流误差补偿控制以及降压式均流控制,以产生控制信号,用以对输出电压进行控制,以调整输出电流的大小。
通过所提出的供电单元,通过整合主动式均流控制、降压式均流控制以及平均电流误差补偿控制,结合各均流控制的优点,即达到连续的快速动态负载下,提升电压补偿速度以及提高均流精度,使并联的各供电单元于动态负载下的输出电流大致相等,实现最佳化的均流效果。
本发明的另一目的在于提供一种具动态均流的电源供应***,解决现有技术的问题。
为实现前揭目的,本发明所提出的具动态均流的电源供应***包含均流母线与复数供电单元。均流母线提供第一电流信号。该等供电单元通过均流母线互相连接。该等供电单元各自具有自身电流母线,提供第二电流信号。各供电单元的控制处理器包含主动式均流单元、平均电流单元、降压式电流单元以及整合计算单元。主动式均流单元接收第一电流信号与第二电流信号,且比较第二电流信号与第一电流信号),以产生补偿电压。平均电流单元接收第一电流信号与第二电流信号,且比较第一电流信号的平均值与第二电流信号的平均值的差值,以产生平均电压。降压式电流单元接收第二电流信号,以产生降压补偿电压。整合计算单元接收补偿电压、平均电压以及降压补偿电压,且根据补偿电压、平均电压以及降压补偿电压,使供电单元的输出电流大致相等。
通过所提出的具动态均流的电源供应***,通过整合主动式均流控制、降压式均流控制以及平均电流误差补偿控制,结合各均流控制的优点,即达到连续的快速动态负载下,提升电压补偿速度以及提高均流精度,使并联的各供电单元于动态负载下的输出电流大致相等,实现最佳化的均流效果。
为了能更进一步了解本发明为实现预定目的所采取的技术、手段及技术效果,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图,相信本发明的目的、特征与特点,当可由此得一深入且具体的了解,然而附图仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制者。
附图说明
图1:为针对绘图处理器的动态负载测试波形示意图。
图2:为本发明电源供应***的单一供电单元的电路方框图。
图3:为本发明电源供应***多台供电单元并联使用的方框示意图。
图4:为本发明电源供应***的控制处理器执行动态均流的电路方框图。
图5:为本发明供电单元的控制处理器的详细电路方框图。
图6A:为传统降压式均流所使用的负载电流与输出电压的斜率设计的波形图。
图6B:为本发明降压式均流所使用的负载电流与降压补偿电压的斜率设计的波形图。
附图标记说明:
PSU1-PSUN:供电单元
101:电流检测电路
102:检测信号周边电路
103、1031-103N:数字控制处理器
104:均流母线信号周边电路
105:开关驱动电路
106:开关切换电源转换器
11:主动式均流单元
12:平均电流单元
13:降压式电流单元
14:整合计算单元
15:控制信号产生单元
111:电压比较单元
112:补偿单元
121:第一平均电流计算单元
122:第二平均电流计算单元
123:平均电流差值计算单元
131:降压功能计算单元
151:输出电压比较单元
152:控制信号产生单元
VOUT:输出电压
IOUT:输出电流
VILOCAL_1:电流信号
VOUT_SENSE:输出电压信号
ISHARE:均流信号
PWM,PWM1-PWMN:控制信号
ISB:均流母线
ILB1-ILBN:自身电流母线
SI1:第一电流信号
SI21-SI2N:第二电流信号
SI1AVG:第一电流平均值
SI21AVG-SI2NAVG:第二电流平均值
VCOMP1-VCOMPN:补偿电压
VAVG1-VAVGN:平均电压
VDROOP1-VDROOPN:降压补偿电压
VOUT_SENSE1-VOUT_SENSEN:输出电压
VOUT_REF1-VOUT_REFN:参考电压
PWM1-PWMN:控制信号
具体实施方式
兹有关本发明的技术内容及详细说明,配合附图说明如下。
本发明所公开的具动态均流的电源供应***可应用于,例如但不限定为,伺服器(server)、网络通信(networking)…等等相关领域的电源供应器,例如,通过多台并联的电源供应器,作为备援式(redundant)电源供应器架构。
再者,本发明是导入现有的均流技术,包含主动式均流控制以及降压式均流控制,结合平均电流误差补偿控制,取得各均流控制的优点,达到连续的快速动态负载下,提升电压补偿速度以及提高均流精度,实现最佳化的均流效果。以下,将对本发明的均流控制加以详述说明。
请参见图2所示,其为本发明电源供应***的单一供电单元的电路方框图。所述单一供电单元(PSU1-PSUN)包含电流检测电路101、检测信号周边电路102、数字控制处理器103、均流母线信号周边电路104、开关驱动电路105以及开关切换电源转换器106。配合参见图3所示,当多台供电单元(电源供应器、电源单体)并联作为备援式电源供应器架构使用,在本实施例中,是以两台供电单元PSU1-PSU2为例,然不以此为限制。于并联***中,所有的供电单元PSU1-PSU2的输出电压VOUT并联连接,第一台供电单元PSU1提供输出电流Iout1,第二台供电单元PSU2提供输出电流Iout2,并且共同提供总输出电流Iout_total对***的负载供电。此外供电单元PSU1-PSU2通过均流母线ISB互相连接。
复见图2,电流检测电路101用以检测供电单元PSU自身的输出电流(负载电流)IOUT,并提供放大后的电流信号VILOCAL_1。在实际上,电流检测电路101可为,例如但不限制,电阻元件,通过输出电流IOUT流经该电阻器的阻值R产生电压差(Vsense=Iout*R),并通过OP组成的差分放大电路则可检测输出电流IOUT的大小,意即为放大后的电流信号VILOCAL_1
检测信号周边电路102用以接收三个检测信号,即输出电压VOUT、均流母线信号ISB以及放大后的电流信号VILOCAL_1(即对应该电源单体的自身输出电流信号)。进一步地,检测信号周边电路102将所接收的检测信号进行调整(例如:降压),并将调整后的检测信号提供给数字控制处理器103,以符合数字控制处理器103可操作的电压电平(大小)。意即,经检测信号周边电路102处理后,输出电压VOUT降压为VOUT_SENSE、电流信号VILOCAL_1降压为第二电流信号SI21-SI2N以及均流母线信号ISB降压为第一电流信号SI1
数字控制处理器103对第二电流信号SI2(即自身电流检测信号)进行数字滤波,并计算后产生相应的均流信号ISHARE至均流母线信号周边电路104,通过均流母线信号周边电路104将均流信号ISHARE放大,并且提供至与均流母线信号周边电路104相连接的均流母线ISB上。附带一提,由于均流母线ISB上的电流信号为所有供电单元的最大输出电流,因此,当所有的供电单元通过均流母线信号周边电路104将放大的均流信号ISHARE提供(传送)至均流母线ISB上时,均流母线ISB则保留最大输出电流作为均流母线的电流信号ISB
数字控制处理器103根据检测信号周边电路102提供的输出电压信号VOUT_SENSE、第二电流信号SI21-SI2N以及第一电流信号SI1在处理器内进行主动式均流控制、平均电流误差补偿控制以及降压式均流控制,产生相应的参考电压命令及PWM控制信号(容后说明),并且通过开关驱动电路105控制开关切换电源转换器106的输出电压VOUT,即电源单体的输出电压VOUT,以达到连续、快速的动态负载的均流目的。
请参见图4,为本发明电源供应***的控制处理器执行动态均流的电路方框图。配合参考图3,电源供应***包含均流母线ISB与复数供电单元PSU1-PSUN。均流母线ISB提供第一电流信号SI1。该等供电单元PSU1-PSUN通过该均流母线ISB互相连接。各供电单元PSU1-PSUN的数字控制处理器1031-103N包含主动式均流单元11、平均电流单元12、降压式电流单元13以及整合计算单元14。自身电流母线ILB1-ILBN对应地提供第二电流信号SI21-SI2N。意即,第一台供电单元PSU1的自身电流母线ILB1所提供的输出电流的电流信号为第二电流信号SI21、第二台供电单元PSU2的自身电流母线ILB2所提供的输出电流的电流信号为第二电流信号SI22…,依此类推,不再赘述。数字控制处理器103接收从检测信号周边电路102(如图2所示)所提供的自身输出电压信号VOUT_SENSE1-VOUT_SENSEN、第一电流信号SI1以及第二电流信号SI21-SI2N
如图4所示,各供电单元PSU1-PSUN的主动式均流单元11接收第一电流信号SI1与第二电流信号SI21-SI2N,且比较第二电流信号SI21-SI2N与第一电流信号SI1,以产生补偿电压VCOMP1-VCOMPN。具体地,第一台供电单元PSU1接收均流母线ISB提供的第一电流信号SI1以及第一自身电流母线ILB1提供的第二电流信号SI21。第二台供电单元PSU2接收均流母线ISB提供的第一电流信号SI1以及第二自身电流母线ILB2提供的第二电流信号SI22。依此类推,第N台供电单元PSUN接收均流母线ISB提供的第一电流信号SI1以及第N自身电流母线ILBN提供的第N电流信号SI2N。值得一提,共用的均流母线ISB所提供的第一电流信号SI1的大小等于该等第二电流信号SI21-SI2N的最大值,意即,均流母线ISB上的电流信号(第一电流信号SI1)为对应所有供电单元PSU1-PSUN(电源单体)的最大输出电流IOUT
配合参见图5,其为本发明供电单元的控制处理器的详细电路方框图。主动式均流单元11包含电压比较单元111与补偿单元112。电压比较单元111接收第一电流信号SI1与第二电流信号SI21-SI2N,并且通过将第一电流信号SI1与第二电流信号SI21相减(以第一台供电单元PSU1为例,其余相同不再赘述),可得知各台供电单元PSU1-PSUN的输出电流IOUT1-IOUTN与所有供电单元PSU1-PSUN中最大输出电流的电流差IDIF。再通过补偿单元112对该电流差IDIF进行控制运算,其中,补偿单元112可为数字控制器,例如但不限制为PI(比例-积分)控制器,以产生补偿电压VCOMP1-VCOMPN。因此,当第一电流信号SI1与第二电流信号SI21的电流差较大时,主动式均流单元11则提供较大的补偿电压;反之,则提供较小的补偿电压。附带一提,由于第一电流信号SI1为对应最大的输出电流,因此前述电流值相减的运算为第一电流信号SI1减去第二电流信号SI21所得到的差值。
参见图4所示,平均电流单元12接收第一电流信号SI1与第二电流信号SI21-SI2N,分别计算第一电流信号SI1的平均值为第一电流平均值SI1AVG与第二电流信号SI21-SI2N的平均值为第二电流平均值SI21AVG-SI2NAVG,且计算第一电流平均值SI1AVG与第二电流平均值SI21AVG-SI2NAVG的差值,以产生平均电压VAVG1-VAVGN
具体地,如图5所示,平均电流单元12包含第一平均电流计算单元121、第二平均电流计算单元122以及平均电流差值计算单元123。第一平均电流计算单元121接收第一电流信号SI1,且计算第一电流信号SI1的平均值为第一电流平均值SI1AVG。第二平均电流计算单元122接收第二电流信号SI21-SI2N,且计算第二电流信号SI2的平均值为第二电流平均值SI21AVG-SI2NAVG。然后,平均电流差值计算单元123接收第一电流平均值SI1AVG与第二电流平均值SI21AVG(以第一台供电单元PSU1为例,其余相同不再赘述),并且计算第一电流平均值SI1AVG与第二电流平均值SI21AVG的差值,以产生平均电压VAVG1。其中,平均电流补偿的主要目的在于帮助并联的供电单元在连续的动态负载下,电流检测及主动式均流延迟所造成的平均电压误差。
参见图4所示,降压式电流单元13接收第二电流信号SI21-SI2N,以产生降压补偿电压VDROOP1-VDROOPN。具体地,如图5所示,降压式电流单元13包含降压功能计算单元131。降压功能计算单元131接收该第二电流信号SI21-SI2N,根据第二电流信号SI21-SI2N的大小以产生降压补偿电压VDROOP1-VDROOPN。配合参见图6B所示,通过供电单元PSU1-PSUN的自身电流检测信号,即第二电流信号SI21-SI2N与降压补偿电压VDROOP1-VDROOPN的降压(droop)斜率设计,实现电压的补偿效果。对于降压式电流单元13而言,仅接收自身电流母线ILB1-ILBN提供的第二电流信号SI21-SI2N,而不涉及均流母线ISB的第一电流信号SI1。并且通过供电单元PSU1-PSUN本身内建(设计)的降压斜率,调整(调节)因负载大小变动而改变的输出电压的大小。其中,降压式均流可改善动态负载暂态均流的反应速度。
参见图4所示,整合计算单元14接收补偿电压VCOMP1-VCOMPN、平均电压VAVG1-VAVGN以及降压补偿电压VDROOP1-VDROOPN。进一步地,整合计算单元14根据补偿电压VCOMP1-VCOMPN、平均电压VAVG1-VAVGN以及降压补偿电压VDROOP1-VDROOPN产生参考电压VOUT_REF1-VOUT_REFN对供电单元PSU1-PSUN的输出电压VOUT_SENSE1-VOUT_SENSEN进行控制,动态均流该等供电单元PSU1-PSUN的输出电流IOUT1-IOUTN
配合参见图5所示,供电单元PSU1-PSUN还包含控制信号产生单元15。其中,控制信号产生单元15包含输出电压比较单元151与控制信号产生单元152。具体地,整合计算单元14产生的参考电压VOUT_REF1-VOUT_REFN与供电单元PSU1-PSUN的输出电压VOUT_SENSE1-VOUT_SENSEN提供至输出电压比较单元151,并且输出电压比较单元151对参考电压VOUT_REF1-VOUT_REFN与输出电压VOUT_SENSE1-VOUT_SENSEN进行比较(电压相减)以获得输出电压差VOUT_DIF。控制信号产生单元152接收输出电压差VOUT_DIF,并且根据输出电压差VOUT_DIF产生控制信号PWM,进而根据控制信号PWM通过开关驱动电路105(如图2所示)控制开关切换电源转换器106(如图2所示)的至少一开关元件(图未示),进而控制开关切换电源转换器106的输出电压VOUT,即供电单元PSU1-PSUN的输出电压VOUT,以达到连续、快速的动态负载的输出电流的均流目的。
综上所述,本发明是具有以下的特征与优点:
1、通过整合主动式均流控制、降压式均流控制以及平均电流误差补偿控制,结合各该均流控制的优点,即达到连续的快速动态负载下,提升电压补偿速度以及提高均流精度,使并联的各供电单元于动态负载下的输出电流大致相等(例如:两两之间输出电流平均误差小于总输出电流的5%),实现最佳化的均流效果。
2、主动式均流控制的目的在于通过获得均流母线的电流与自身电流母线的电流差异,进行输出电压的提高。
3、平均电流误差补偿控制的目的在于帮助并联的供电单元在连续的动态负载下,因主动式均流延迟所造成的平均电流误差,通过补偿平均电压以达到更精确的均流效果。
4、降压式均流控制可改善动态负载暂态均流的反应速度。
以上所述,仅为本发明优选具体实施例的详细说明与附图,而本发明的特征并不局限于此,并非用以限制本发明,本发明的所有范围应以权利要求为准,凡合于本发明权利要求的构思与其类似变化的实施例,皆应包含于本发明的范围中,任何本领域技术人员在本发明的领域内,可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本公开的权利要求。

Claims (14)

1.一种供电单元,包含:
一电源转换器,提供一输出电流与一输出电压;
一电流检测电路,检测该输出电流,且提供相应该输出电流大小的一电流信号;
一检测信号周边电路,接收该输出电压、该电流信号以及一均流母线信号,且分别转换该输出电压、该均流母线信号以及该电流信号为一输出电压信号、一第一电流信号以及一第二电流信号;以及
一控制处理器,接收该输出电压信号、该第一电流信号以及该第二电流信号,且根据该输出电压信号、该第一电流信号以及该第二电流信号执行一主动式均流控制、一平均电流误差补偿控制以及一降压式均流控制,以产生一控制信号,用以对该输出电压进行控制,以调整该输出电流的大小。
2.如权利要求1所述的供电单元,其中该检测信号周边电路,为一降压电路,以分别降压转换该输出电压、该均流母线信号以及该电流信号为该输出电压信号、该第一电流信号以及该第二电流信号。
3.如权利要求1所述的供电单元,还包含:
一均流母线信号周边电路;
其中,该控制处理器对该第二电流信号进行数字滤波以提供一均流信号至该均流母线信号周边电路;
其中,该均流母线信号周边电路将该均流信号放大,且提供至一外部均流母线。
4.如权利要求1所述的供电单元,还包含:
一开关驱动电路,接收该控制信号,且通过该控制信号控制该电源转换器的至少一开关元件。
5.一种具动态均流的电源供应***,包含:
一均流母线,提供一第一电流信号;
复数供电单元,通过该均流母线互相连接,其中该复数供电单元各自具有一自身电流母线,提供一第二电流信号,各该供电单元的一控制处理器包含:
一主动式均流单元,接收该第一电流信号与该第二电流信号,且比较该第二电流信号与该第一电流信号,以产生一补偿电压;
一平均电流单元,接收该第一电流信号与该第二电流信号,且比较该第一电流信号的平均值与该第二电流信号的平均值的差值,以产生一平均电压;
一降压式电流单元,接收该第二电流信号,以产生一降压补偿电压;以及
一整合计算单元,接收该补偿电压、该平均电压以及该降压补偿电压,且根据该补偿电压、该平均电压以及该降压补偿电压,使该复数供电单元的输出电流大致相等。
6.如权利要求5所述的具动态均流的电源供应***,其中该整合计算单元产生一参考电压对该供电单元的一输出电压进行控制,进而使该等供电单元的该等输出电流大致相等。
7.如权利要求6所述的具动态均流的电源供应***,其中各该控制处理器还包含:
一控制信号产生单元,接收该参考电压与该输出电压,且根据该参考电压与该输出电压产生一控制信号,用以控制该供电单元的该输出电压。
8.如权利要求6所述的具动态均流的电源供应***,其中该控制信号产生单元包含:
一输出电压比较单元,接收该参考电压与该输出电压,且计算该参考电压与该输出电压的一输出电压差;以及
一控制信号产生单元,接收该输出电压差,且根据该输出电压差产生该控制信号。
9.如权利要求5所述的具动态均流的电源供应***,其中该主动式均流单元包含:
一电压比较单元,接收该第一电流信号与该第二电流信号,且计算该第一电流信号与该第二电流信号的一电流差;以及
一补偿单元,接收该电流差,且对该电流差进行运算,以产生该补偿电压。
10.如权利要求9所述的具动态均流的电源供应***,其中该电流差越大,该补偿电压越大;该电流差越小,该补偿电压越小。
11.如权利要求9所述的具动态均流的电源供应***,其中该补偿单元为一比例-积分控制器,用以对该补偿电压进行比例与积分的运算。
12.如权利要求5所述的具动态均流的电源供应***,其中该平均电流单元包含:
一第一平均电流计算单元,接收该第一电流信号,且计算该第一电流信号的平均值为一第一电流平均值;
一第二平均电流计算单元,接收该第二电流信号,且计算该第二电流信号的平均值为一第二电流平均值;以及
一平均电流差值计算单元,接收该第一电流平均值与该第二电流平均值,且计算该第一电流平均值与该第二电流平均值的差值,以产生该平均电压。
13.如权利要求5所述的具动态均流的电源供应***,其中该降压式电流单元包含:
一降压功能计算单元,接收该第二电流信号,且根据该第二电流信号的大小产生该降压补偿电压。
14.如权利要求5所述的具动态均流的电源供应***,其中该第一电流信号的大小等于复数第二电流信号的最大值。
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US4635178A (en) * 1983-11-04 1987-01-06 Ceag Electric Corp. Paralleled DC power supplies sharing loads equally
US6894466B2 (en) * 2003-02-28 2005-05-17 Astec International Limited Active current sharing circuit
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