功率因数修正器功率共享的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]在功率传输系统中利用功率因数修正来减少传输损耗并且改进在负载处的电压调节。某些负载接收来自冗余功率供应的功率，所述冗余功率供应具有冗余功率因数修正器和相应的冗余输出转换器。冗余输出转换器消耗宝贵的空间，降低功率密度。
【附图说明】
[0002]图1是示例功率因数修正功率共享系统的示意性图示。
[0003]图2是图1的功率因数修正功率共享系统的实现的示意性图示。
[0004]图3是可以由图1的系统执行的示例方法的流程图。
[0005]图4是图1的功率因数修正功率共享系统的示例实现的示意性图示。
[0006]图5是图4的功率因数修正功率共享系统的示例实现的图。
[0007]图6是可以由图5的系统执行的示例方法的流程图。
[0008]图7是针对图5的系统的AC功率源的示例交变电流(AC)周期的图。
[0009]图8是针对图5的系统的功率共享管理器的晶体管的示例控制的真值表。
[0010]图9是针对图5的系统的功率共享管理器的晶体管的示例控制的扩展的真值表。
【具体实施方式】
[0011]图1示意性地图示了示例功率因数修正功率共享系统20。如此后将描述的那样，系统20促进来自非隔离的功率因数修正器转换器(功率因数修正器)的功率的共享。利用这样的功率因数修正，电压也被降低(st印down)ο系统20促进较小功率转换部件的使用或者功率转换部件的消除以保存宝贵的空间并且增加功率密度。系统20包括功率因数修正器22、功率因数修正器24和功率共享管理器26。
[0012]功率因数修正器22包括用于与交变电流(AC)功率源27 —起使用的有源功率因数修正器。功率因数修正器24包括用于与AC功率源28 —起使用的有源功率因数修正器，其中功率源27、28具有至少一个共同的线或中性点(neutral)。功率因数修正器22和24中的每个对正在被接收的交变电流进行整流并且提供功率因数修正。功率因数修正器22和24对电流进行成形(shape)并且维持输出电压。在一个实现中，功率因数修正器22、24中的每个包括升压转换器。在其他实现中，功率因数修正器22、24中的每个可以包括其他功率因数修正器，诸如降压升压(buck-boost)功率因数修正转换器和降压功率因数修正转换器。功率因数修正器22和24中的每个并联地电连接到功率共享管理器26。
[0013]功率共享管理器26以交替的方式向负载30传输来自功率因数修正器22和24的功率。如由图2所示出的那样，在一个实现中，负载30可以包括诸如企业级服务器之类的功率/能量消耗设备32，其通过电连接到功率共享管理器26的、有时被称为开关模式转换器)的输出转换器34来接收功率。在这样的实现中，输出转换器34提供电隔离并且产生期望的输出电压(收紧输出电压范围)以满足功率/能源消耗设备32的电压范围。在其他实现中，负载30可以省略输出转换器34。
[0014]除了向负载30交替地传输来自功率因数修正器22和24的功率之外，功率共享管理器26还降低来自功率因数修正器22和24的电压并且抑制在功率因数修正器22和24之间的电流环流(circulat1n)。功率共享管理器26抑制从功率因数修正器22到功率因数修正器24的电流环流并且抑制从功率因数修正器24到功率因数修正器22的电流环流以促进从功率因数修正器22和24到单个负载30的功率的交替供应而没有交叉循环电流。因为功率共享管理器26利用单个输出转换器34或者在功率共享管理器26和负载30之间无输出转换器的情况下(而不是利用两个输出转换器一一在负载和每个功率因数修正器之间的输出转换器)来降低电压并且从两个不同的功率因数修正器22、24向单个负载30共享功率，所以功率共享管理器26促进了至少一个输出转换器的消除。因此，功率共享系统20保存了宝贵的印刷电路板基板面(real estate)或空间并且促进了较低电压、较少的昂贵功率传输部件的使用。功率共享系统20促进了智能管理以在维持高效率的同时提供共享和故障保护。
[0015]图3是可以由功率因数修正功率共享系统20执行的示例方法100的流程图。如由步骤102所指示的那样，功率共享管理器26从功率因数修正器22和功率因数修正器24向负载30交替地传输功率。如步骤104所指示的那样，功率共享管理器26抑制在功率因数修正器22和功率因数修正器24之间的电流环流。
[0016]图4示意性地图示了功率因数修正功率共享系统120，即系统20的示例实现。系统120类似于系统20，除了系统120被具体地图示为包括分别地代替功率因数修正器22、24和功率共享管理器26的功率因数修正器122、124和功率共享管理器126。功率因数修正器122和124每个包括升压功率转换器。功率因数修正器122包括用于与AC功率源27一起使用的升压功率转换器以接收来自AC功率源27的功率/能量。功率因数修正器124包括用于与AC功率源28 —起使用的升压功率转换器以接收来自AC功率源28的功率/能量。如上所述，AC功率源27、28具有至少一个彼此共同的线或中性点。
[0017]功率共享管理器126包括双输入(dual input)降压转换器134和控制器136。双输入降压转换器134降低被传输到负载30的电压。双输入降压转换器134包括晶体管138、140 (或者其他开关器件)的对，通过所述晶体管138、140 (或者其他开关器件)的对，来自升压转换器122、124的电流被选择性地供应到负载30。控制器136致动(actuate)双输入降压134的晶体管138、140的对以抑制在功率因数修正器122和124之间的电流环流。
[0018]在一个实现中，控制器136包括一个或多个处理单元。出于本申请的目的，术语“处理单元”将意味着执行被包含在存储器中的指令的序列的目前开发或将来开发的处理单元。指令的序列的执行使得处理单元执行诸如生成控制信号之类的步骤。可以将指令从只读存储器(R0M)、大容量存储设备或者某些其他持久的记忆装置加载在随机访问存储器(RAM)中以便由处理单元执行。在其他实现中，控制器136可以包括硬线(hard wired)电路，所述硬线电路可以代替软件指令或者与软件指令组合地使用以实现所描述的功能。例如，控制器36可以被实现为一个或多个专用集成电路(ASIC)的部分。除非另有明确的记录，否则“控制器”不限于硬件电路和软件的任何具体组合，也不限于针对由处理单元执行的指令的任何特定的源。
[0019]正如功率共享管理器26 —样，功率共享管理器126抑制从功率因数修正器122到功率因数修正器124的电流环流并且抑制从功率因数修正器124到功率因数修正器122的电流环流以促进从功率因数修正器122和124到单个负载30的功率的交替供应而没有交叉循环电流。因为功率共享管理器126利用单个输出转换器或者在无输出转换器的情况下(而不是利用两个输出转换器一一在负载和两个功率因数修正器中的每个之间的输出转换器)来降低电压并且从两个不同的功率因数修正器122、124向单个负载30共享功率，所以功率共享管理器126促进了至少一个输出转换器的消除。因此，功率共享系统120保存了宝贵的印刷电路板基板面或其他空间(允许诸如硬盘驱动器、存储器等等的附加部件)并且促进了较低电压、较少的昂贵功率传输部件的使用。功率共享系统120促进了智能管理以在维持高效率的同时提供共享和故障保护。
[0020]图5是图示了功率因数修正功率共享系统220，即系统20或系统120的示例实现的图。系统220包括功率因数修正器222、功率因数修正器224和功率共享管理器226。功率因数修正器222包括用于与交变电流(AC)功率源27 —起使用的有源功率因数修正器。功率因数修正器224包括用于与AC功率源28 —起使用的有源功率因数修正器，其中功率源27、28具有至少一个共同的线或中性点。功率因数修正器222和224中的每个并行地电连接到功率共享管理器226。功率因数修正器222和224对AC输入进行整流并且提供功率因数修正。功率因数修正器222和224分别包括整流器250、254和升压转换器256、258。
[0021]整流器250、254分别对从AC功率源26和28接收的AC电流进行整流。整流器250,254中的每个包括全桥整流器，每个桥式整流器包括四个二极管264。尽管功率因数修正器222、224中的每个被图示包括全桥整流器，但是在其他实现中，功率因数修正器222、224可以包括无桥(bridgeless)功率因数升压转换器或者可以使用诸如有源整流器之类的其他整流器技术。
[0022]升压转换器256、258包括具有大于输入电压的输出电压的DC到DC功率转换器。升压转换器256、258提供功率因数修正，由此提供较高的功率因数。特别地，升压转换器256,258包括有源功率因数修正器，所述有源功率因数修正器改变从AC源26和28汲取的电流的波形，使得输入电流更紧密地匹配纯电阻负载。
[0023]升压转换器256、258位于桥式整流器250、254和功率共享管理器226之间。在图示的示例中，升压转换器256、258分别包括电感器268 (LI)、270 (L2)，升压晶体管272(Ql)、274 (Q2)，二