[发明专利]与电压无关的电源负载分配的方法和系统

说明书

相关申请

本发明要求2008年12月31日提交的临时专利申请No.61/141 766的优先权，该申请的全部内容包含于此。

技术领域

本教示涉及用于模拟电路的方法和系统。更具体地，本教示涉及用于电源负载分配的方法和系统及整合有该方法和系统的系统。

背景技术

将两个或更多个电源的输出连接在一起允许它们分配共同的负载电流。负载分配具有各种优点。负载分配对于每一个单独的电源的组件施加更少的热应力，由此提高了整个电源系统的可靠性和寿命。这允许使用并联的更小的电源以提供更大的负载。在具有由动态管理的并行电源供给的时变负载电流的系统中，负载分配使得每个电源在其峰值功率转换效率点处运行。高可用性的电子系统通常采用电源的N+n构造，这里N是要求用以供给负载电流的电源的数目，而n是额外或冗余的电源的数目。负载分配通常是这样的系统的基本特性。

负载电流在电源之间的划分或分配依赖于它们各自的输出电压及共用负载的连接电阻。这称为垂下均流(droop sharing)。为防止反转电流进入电源，这称为电流反馈，可以为每个电源输出以串联方式增加二极管。在本情况中，二极管电压降也影响到电源之间的电流分配。

一种起作用的负载分配的方法在凌力尔特有限公司(Linear Technology Corporation)推出的负载分配控制器(load sharing controller)中得以实现。在该负载分配控制器中，来自每个电源的电流通过感测串联的电流感测电阻器两端的电压降而被监测。该负载分配控制器将该电流感测信号与共用的汇流线信号比较。该共用的汇流线信号表示维持负载电压的稳定而需要每个电源承担的负载电流。该负载分配控制器然后经由电源反馈网络或者修整输入调节电源的输出电压以使其电流与共用的汇流线匹配，由此实现负载分配。

德州仪器提供了器件UCC39002，该器件设计用以通过调节电源电压来实现负载分配。该共用汇流线信号表示全部电源电流中的最高电流。美国国家半导体公司提供了使用汇流线即全部电源电流的平均值的器件。

传统的用于负载分配的措施具有一些缺点。尽管垂下均流(droop sharing)是简单的，分配精度能够是难以控制的。虽然通过串联联接的一个或多个二极管解决了电流反馈问题，但二极管本身是耗能的。尽管凌力尔特有限公司提供的负载分配控制器和其它已有的控制器器件解决了这些问题，但基于该传统技术的设计可能是复杂的，因为必须将电源回路动态容纳在负载分配回路动态中，其中每个电源需要自循环稳定性补偿。另外，这些控制器仅能够通过修整/调节引脚或者可访问反馈网络来操纵电源。这可能不是现有的，或者担心关于将该信号在电路板上布线方面会引入噪声。另外，将该共用汇流线信号布线连接到全部的电源的需要也会引入潜在的单个失效点。

附图简述

这里声明和/或说明的本发明就示例性实施方式而言得到了进一步的说明。参考附图详细地说明本示例性实施方式。这些实施方式是非限定性的示例性实施方式，其中在全部的若干个附图中，相同的附图标记表示类似的结构，其中：

图1示出了根据本发明实施方式的的用以控制负载分配的示例性电路；

图2示出了根据本发明的实施方式的用以控制负载分配的更为详细的电路；

图3(a)示出了根据本发明的实施方式的在控制负载分配中的不同指令电压源的电平的曲线图；

图3(b)示出了根据本发明的实施方式的使提供给负载电流的归一化电源电流的曲线图；

图4示出了根据本发明的实施方式的用于控制负载分配的电路的示例性实现；

图5(a)和图5(b)示出了根据本发明的实施方式的使用功率MOSFET的可控串联电压降的替代实现；

图6示出了根据本发明的实施方式的用以控制负载分配的另一个示例性电路；

图7示出了根据本发明的实施方式的用以控制负载分配的再一个示例性电路；

图8示出了根据本发明的实施方式的用于N个电源的负载分配的示例性电路。

具体实施方式