[發明專利]電源相、多相電源和控制多相電源的方法

有效

• 申請號: 201810313346.5
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108696120B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 穆達薩爾·哈提卜;達尼·克拉夫特
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02H7/12
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;杜誠

公開了一種電源相、多相電源和控制多相電源的方法。該多相電源電路包括將輸入電壓轉換成相應的輸出電壓來向負載供電的多個相。多相電源的第一相包括具有例如高側開關電路和低側開關電路的核心電源電路。在正常工作期間，核心電源電路將輸入電壓轉換成相應的輸出電壓以向負載供電。為了針對核心電源電路提供故障模式保護并且防止第一相會產生危險的過電壓狀況的故障模式，第一電源相包括被布置在輸入電壓源與核心電源電路之間的輸入電壓開關電路。輸入電壓開關電路提供了一種在故障模式期間防止輸入電壓被傳送至核心電源電路的方式。

技術領域

本公開涉及電源的領域，具體地涉及多相電源及其控制。

背景技術

常規的多相電源可以包括一個或更多個DC(直流)至DC轉換器以產生相應的輸出電壓來向負載供電。可以并聯操作多相電源中的任意數目的相以產生向負載供電的輸出電壓。

一種類型的DC至DC轉換器是單級功率轉換器系統。顧名思義，在單級功率轉換器系統中，每個相包括將輸入電壓例如48V?DC(伏直流電)轉換成相應的目標輸出電壓例如1伏DC來向負載供電的單個功率轉換器。

另一種類型的DC至DC轉換器是所謂的兩級功率轉換器系統。顧名思義，兩級功率轉換器系統包括兩個功率轉換器級以產生相應的輸出電壓。作為示例，第一功率轉換器級通常將輸入電壓例如48V?DC轉換成中間電壓例如12V?DC。第二功率轉換器級將中間電壓例如12V?DC轉換成目標輸出電壓例如1伏DC。每級可以是不同的功率轉換器拓撲。對于第二級，通常使用多相降壓轉換器拓撲。因此，該系統將48V?DC轉換成1V?DC。

在某些情況下，相應的多相電源可以被配置成監測其自身的健康狀況。響應于檢測到其中發生故障的狀況，可以將電源中的所有相去激活以防止損壞多相電源和/或由輸出電壓驅動的負載。

發明內容

本公開內容包括以下觀察：控制相并且防止由出故障的多相電源引起的損壞的常規技術存在缺陷。例如，如前所述，可以使用常規的單級功率轉換器系統(例如降壓轉換器拓撲)將輸入電壓例如48V?DC轉換成1伏DC來向負載供電。這種常規的單級電源容易出現故障狀況，在該故障狀況下，該相中的相應的高側開關電路被卡(出故障)在導通狀態，這可能導致48V?DC的輸入電壓變成輸出電壓而不是1V?DC的下轉換輸出。輸出48V?DC代替1V?DC的該故障狀況是不期望的，這是因為在故障狀況期間無意地輸出這樣高的輸出電壓(例如48VDC)將可能對由相應的功率轉換器系統供電的任何電路造成嚴重損壞。

另外，如前所述，在某些情況下，常規功率轉換器可以包括兩個級——將48伏DC轉換成中間電壓例如12V?DC的第一級和將12V?DC轉換成1V?DC的第二級。這種兩級轉換器可以提供一定量的保護和故障隔離，以防止輸入電壓例如48V?DC被無意地輸出至遠程服務器受電設備。例如，在故障期間，第二級可能出故障并將12V?DC代替1V?DC輸出至負載。在故障狀況期間從應該輸出僅1V?DC的輸出端口無意地輸出12V?DC(盡管遠小于單級轉換器的上述故障情況下的48V?DC)也可能對相應的受電設備造成嚴重損壞。此外，除了容易出現如上所述的故障以外，這種兩級功率轉換器電路的另一缺點是電源電路潛在地是單級轉換器尺寸的兩倍，這是因為它包括兩個轉換器。

本文描述的實施方式包括防止相應的電源由于相應的電源相的故障而損壞負載的新穎方式。

更具體地，本文描述的實施方式包括多相電源電路，該多相電源電路將接收到的輸入電壓轉換成相應的輸出電壓以向負載供電。多相電源的第一電源相包括包含例如高側開關電路和低側開關電路的核心電源電路。在正常工作期間，核心電源電路(例如降壓轉換器的高側開關電路和低側開關電路的組合)接收輸入電壓并將輸入電壓轉換成相應的輸出電壓以向負載供電。為了針對核心電源電路提供故障模式保護并且防止產生危險過電壓狀況的故障模式，第一電源相包括被布置在輸入電壓源與第一相中的高側開關電路之間的輸入電壓開關電路。在工作期間，輸入電壓開關電路提供了選擇性地隔離從電壓源接收到的輸入電壓與高側開關電路的方式。