[發(fā)明專利]一種電源控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110219333.X
• 申請(qǐng)日: 2011-08-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102916574A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧嘉;簡(jiǎn)化軍;周遠(yuǎn)平;蔣先鋒;陸宏亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 伊博電源（杭州）有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/00
• 分類號(hào): H02M3/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 沈孝敬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及中間總線電源系統(tǒng)(Intermediate?Bus?Architecture，IBA)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種電源控制系統(tǒng)。它提出了新的一種系統(tǒng)架構(gòu)和方法，用于實(shí)現(xiàn)中間總線供電系統(tǒng)中輸入電壓到總線電壓的轉(zhuǎn)換。

背景技術(shù)

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子系統(tǒng)的復(fù)雜程度也越來(lái)越高，通常一個(gè)電子系統(tǒng)中需要的供電電源的種類也逐漸增多。為了解決這些問(wèn)題，中間總線結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)目前被廣泛地采用。如圖1所示，這是一個(gè)傳統(tǒng)的中間總線結(jié)構(gòu)電源系統(tǒng)，先采用一個(gè)隔離直流/直流變換器將輸入電壓轉(zhuǎn)換為中間總線電壓，然后采用多個(gè)非隔離的點(diǎn)負(fù)載電源(POL-Point?of?Load)將中間總線電壓轉(zhuǎn)換成各種系統(tǒng)需要的供電電壓。

一個(gè)典型的中間總線結(jié)構(gòu)供電系統(tǒng)中，隔離直流/直流變換器將輸入電壓轉(zhuǎn)換為總線電壓，隔離直流/直流變換器可能是調(diào)整，半調(diào)整或者不調(diào)整的變換器。如果是調(diào)整的隔離直流/直流變換器，變換器內(nèi)部會(huì)采樣輸出電壓，然后與基準(zhǔn)電壓作比較，通過(guò)模擬的閉環(huán)控制使輸出電壓穩(wěn)定在一個(gè)固定值，一般為+12V；如果是半調(diào)整的隔離直流/直流變換器，變換器內(nèi)部會(huì)根據(jù)輸入電壓的變化，調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比，使輸出電壓的變化維持在小范圍內(nèi)；如果是不調(diào)整的隔離直流/直流變換器，輸出電壓為輸入電壓的一個(gè)固定變比。無(wú)論是否調(diào)整的隔離直流/直流變換器，其內(nèi)部都需要有一個(gè)控制器，來(lái)產(chǎn)生PWM控制信號(hào)，一般控制器較為昂貴，而且占用PCB空間。如果系統(tǒng)功率較大，就需要將多個(gè)隔離直流/直流變換器并聯(lián)使用來(lái)增大輸出功率，此時(shí)需要每個(gè)變換器上面都有均流電路，來(lái)保證變換器并聯(lián)使用時(shí)，每個(gè)變換器都輸出相同的功率，但是均流電路會(huì)進(jìn)一步占用PCB空間。

現(xiàn)在中間總線結(jié)構(gòu)供電系統(tǒng)有了新的形式，如圖2所示，是在傳統(tǒng)中間總線結(jié)構(gòu)電源系統(tǒng)中增加一個(gè)數(shù)字電源控制器(Digital?Power?Controller)，來(lái)對(duì)各個(gè)POL進(jìn)行監(jiān)控；在圖3中，將傳統(tǒng)中間總線結(jié)構(gòu)供電系統(tǒng)中的POL改為功率級(jí)變換器(PB-Power?Block)，PB內(nèi)部沒(méi)有控制器，PWM信號(hào)由數(shù)字電源控制器提供，這是中間總線供電系統(tǒng)的又一種形式。

上述中間總線電源系統(tǒng)中，采用POL(Point?of?Load)或者PB(Power?Block)將總線電壓轉(zhuǎn)換為不同的供電電壓。如果采用POL，一般會(huì)采用單獨(dú)的數(shù)字電源控制器控制多個(gè)POL的上電時(shí)序，輸出電壓，以及監(jiān)控POL各種狀態(tài)；如果采用PB，也需要數(shù)字電源控制器來(lái)監(jiān)控。所以。傳統(tǒng)的中間總線結(jié)構(gòu)電源只能監(jiān)控POL或者PB的狀態(tài)，不能監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的是傳統(tǒng)的中間總線式電源控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在的上述問(wèn)題，提出了一種新的電源控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，旨在降低成本、提高系統(tǒng)效率和靈活性。

解決上述問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：一種電源控制系統(tǒng)，包括一組POL或者PB電源、一個(gè)數(shù)字電源控制器以及一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的隔離功率級(jí)變換器(Isolated?Power?Block)，其特征在于所述的一組POL或者PB電源用于給負(fù)載供電；所述的隔離功率級(jí)變換器負(fù)責(zé)輸入電壓到總線電壓的轉(zhuǎn)換，并與所述的數(shù)字電源控制器通信，其內(nèi)部沒(méi)有控制器；所述的數(shù)字電源控制器監(jiān)控系統(tǒng)中的POL或者PB，并根據(jù)隔離功率級(jí)變換器的類型進(jìn)行以下監(jiān)控：如果是調(diào)整的隔離功率級(jí)變換器，數(shù)字電源控制器采樣隔離功率級(jí)變換器的輸出電壓，然后內(nèi)部做數(shù)字閉環(huán)控制，產(chǎn)生PWM信號(hào)使該輸出電壓穩(wěn)定在一個(gè)固定值；如果是半調(diào)整的隔離功率級(jí)變換器，數(shù)字電源控制器采樣隔離功率級(jí)變換器的輸入電壓，調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比，使輸出電壓的變化維持在小范圍內(nèi)；如果是不調(diào)整的隔離功率級(jí)變換器，數(shù)字電源控制器產(chǎn)生固定占空比的PWM信號(hào)，使輸出電壓為輸入電壓的一個(gè)固定變比。

本發(fā)明的電源控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、基于DSP的數(shù)字電源控制器使用芯片上集成的各種外設(shè)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中隔離功率級(jí)變換器的監(jiān)控，隔離功率級(jí)變換器不需要控制器，這樣可以降低整個(gè)電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的成本，同時(shí)可以節(jié)省隔離功率級(jí)變換器的PCB空間，提高隔離功率級(jí)變換器的功率密度。

2、本發(fā)明的隔離功率級(jí)變換器與所述的數(shù)字電源控制器通信，隔離功率級(jí)變換器可以向數(shù)字電源控制器傳送輸入電壓、輸入電流、輸出電壓和溫度等狀態(tài)信息，也可以傳送過(guò)壓、欠壓、過(guò)流和過(guò)溫等故障信息；同時(shí)數(shù)字電源控制器可以對(duì)隔離功率級(jí)變換器開(kāi)關(guān)機(jī)。數(shù)字電源控制器可以根據(jù)負(fù)載情況來(lái)調(diào)節(jié)隔離功率級(jí)變換器的輸出電壓，以使整個(gè)系統(tǒng)的效率達(dá)到最佳，同時(shí)也使系統(tǒng)更為靈活。整個(gè)系統(tǒng)的故障檢測(cè)和報(bào)告的功能也可以實(shí)現(xiàn)。