[發明專利]一種直流電源及其工作方法

有效

• 申請號: 201310499577.7
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN104578768B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 王林國
• 申請（專利權）人: 南京中興新軟件有限責任公司
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;H02M3/156
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 梁軍

本發明公開一種直流電源及其工作方法，涉及電子電路領域，能在保持較高電源效率的同時快速跟蹤負載電流的變化。該電源包括控制器和至少兩個開關電源部，所述至少兩個開關電源部的輸出端彼此相連，所述控制器分別與各所述開關電源部相連；所述至少兩個開關電源部中包括具有第一輸出電感的快速開關電源部和具有第二輸出電感的高效開關電源部，所述第一輸出電感小于所述第二輸出電感；所述控制器，用于根據輸出電流的變化率控制所述至少兩個開關電源部，以使當所述輸出電流的變化率的絕對值大于規定值時，通過所述快速開關電源部對外提供輸出電壓，當所述輸出電流的變化率的絕對值小于或等于所述規定值時，通過所述高效開關電源部對外提供輸出電壓。

技術領域

本發明涉及電子電路技術領域，特別是涉及一種直流電源及其工作方法。

背景技術

開關電源以其效率高、體積小的優勢在電子設備的供電電源中占據了主導的地位，尤其是在較大功率的應用場合。而隨著一些電子設備如CPU（central processingunit，中央處理器）、FPGA（field-programmable gate array,現場可編程門陣列）的快速更新換代，要求對其供電的電源電壓越來越低，電流越來越大，電流動態變化率越來越高。英特爾公司（Intel）最新的CPU的動態電流變化率甚至超過了100A/us，這對開關電源的應用提出了新的挑戰。

對于傳統降壓型開關電源，需要通過低頻濾波器將高壓的開關電壓源信號濾成平穩的低壓電源輸出。此低頻濾波器通常由無源的功率電感和電容組成，功率電感的大小決定了開關電源輸出電流的變化率。較小的電感值能提高開關電源的電流響應速度，但會帶來較大紋波電流，從而使開關管、電感的損耗增加，降低電源的效率。較大的電感值能提高電源的效率，但會降低開關電源的電流響應速度。

當前的主要解決方案是靠大量的輸出電容承擔動態電流，降低對電感電流快速響應的要求，但這使得電源體積過大和可靠性降低。也有采用開關電源與線性電源并聯的方案，使開關電源工作在較低的帶寬，而線性電源工作在較高的帶寬，在大的電流變化率時，由線性電源提供主要的電流，以此提高整個電源的動態響應速度。然而線性調節器本身效率較低，且在穩態下也需要保持靜態工作，所以也影響了電源的效率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種直流電源及其工作方法,能夠在保持較高電源效率的同時快速跟蹤負載電流的變化。

為達上述目的，本發明提供一種直流電源，包括控制器和至少兩個開關電源部，所述至少兩個開關電源部的輸出端彼此相連，所述控制器分別與各所述開關電源部相連；所述至少兩個開關電源部中包括具有第一輸出電感的快速開關電源部和具有第二輸出電感的高效開關電源部，所述第一輸出電感小于所述第二輸出電感；所述至少兩個開關電源部，用于在所述控制器的控制下共同對外提供輸出電壓；所述控制器，用于根據輸出電流的變化率控制所述至少兩個開關電源部，以使當所述輸出電流的變化率的絕對值大于規定值時，通過所述快速開關電源部對外提供輸出電壓，當所述輸出電流的變化率的絕對值小于或等于所述規定值時，通過所述高效開關電源部對外提供輸出電壓。

具體地，每個所述開關電源部包括輸出電感，所述輸出電感的一端通過接電開關接輸入電源，并通過接地開關接地，所述輸出電感的另一端接輸出電容；所述控制器具體包括：檢測單元，用于檢測所述輸出電流的變化率；控制單元，用于當所述檢測單元檢測的所述輸出電流的變化率的絕對值大于所述規定值時，控制所述快速開關電源部的接電開關和接地開關按照脈寬調制進行互補交替地閉合或斷開；當所述檢測單元檢測的輸出電流變化率的絕對值小于或等于所述規定值時，控制所述高效開關電源部的接電開關和接地開關按照脈寬調制進行互補交替地閉合或斷開。