直流交流电源供应器多台并联的台与台同步及错相系统的制作方法

1.本实用新型与电源供应器有关，特别是一种直流交流电源供应器多台并联的台与台同步及错相系统。


背景技术：

2.按，随着电子技术不断地发展与突破，交直流电源供应器的应用也日益广泛。目前交直流电源供应器依其工作原理及设计结构的不同，分为线性交直流电源供应器(linear ac/dc power supply)及开关式交直流电源供应器(switching ac/dc power supply)，线性交直流电源供应器基本结构乃是第一象限为直流，第一及第四象限为交流的线性放大器及双极性直流电源供应器，如果涉及直流双方向，则为第一及第二象限，线性放大器一般有a、b、ab等类，使用功率组件的线性区。至于开关式交直流电源供应器基本工作的象限同线性交直流电源供应器，惟放大器以d类为主流，以d类放大器为开关式的工作模式，具有高效率的优势，并随着宽能隙半导体(wbg)的进步，碳化硅(sic)及氮化镓(gan)功率组件的普及，更令开关动作趋于完善。线性放大器与开关放大器最大区别在于前者使用功率组件的线性区，后者则只是单纯开关动作，由于线性放大器未涉及开关动作，所以与开关放大器在多组或多台时，完全不同。
3.开关放大器既然是开关动作，一定具备频率关系，也因功率组件决定了开关频率的高低，如绝缘闸极双极性晶体管(igbt)开关频率大部份小于20khz，金氧半场效晶体管(mosfet)开关频率则大约在110khz～150khz之间，由此可知，上述各种组件工作频率的差异乃是来自材料本身的特性，此外开关式动作必涉及频率，由于功率组件工作频率受限，故可采取错相(interleaved phase)方式来解决上述困扰，使总输出频率为多个开关放大器并联后各开关频率叠加的总和，此外，当多组或多台开关放大器并接时，开关频率必须重视相位关系，始能建立完整的频域及时域关系。又开关频率若能同步，对电磁干扰(emi)滤波具有较好的掌握，当多组开关式电源供应器在同电位工作时，同步化或倍频及反相关系，亦是同样目的，对于错相后又多台并联，建构相位关系更是必要。
4.此外，若开关频率越高，所输出的电流波形越平顺，进而使得涟波率降低，反应速度增快，而降低涟波率的方式同样可采用相位交错技术，当未错相时，其涟波率为1，错相后则涟波率为1/n，n为2～x，例如发明人所获准的中国台湾第m520767号“可达1mhz开关频率的多相式直流电源供应器”专利案，即是利用9相的相位交错技术，而使得涟波率降低，且开关频率可达1mhz以上。
5.另因应业界对于大功率的产业设备或各类产品的测试需求，必然会需要大功率的直流电源供应系统。而若以单一交直流电源供应器达到大功率的需求，其成本过高，故目前以通过多台交直流电源供应器加以并接及同步方式，来达到大功率及高频率的需求，例如发明人所获准的中国台湾第m490169号“开关式交直流电源供应器的多台同步电路”专利案，以及中国台湾第m486210号“交直流电源供应器的主从控制系统”专利案，即是以主从控制方式，将多台交直流电源供应器加以并联及同步，以获得高输出功率，供大功率负载的使
用。
6.惟，多台交直流电源供应器并联虽可获得最大输出功率，但整体多台交直流电源供应器的总输出涟波最大值可为每台交直流电源供应器开关频率输出涟波最大值的叠加，故如何有效降低多台交直流电源供应器并联后的涟波，实为本案发明人认为有进一步再改良的必要，而遂有本实用新型的产生。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种直流交流电源供应器多台并联的台与台同步及错相系统，可通过台与台之间所形成的错相，使得经并联后的整体直流交流电源供应器系统的开关频率提高，涟波率降低，且提高反应速度。
8.为达上述目的，本实用新型所提供的直流交流电源供应器多台并联的台与台同步及错相系统，其包含有：一主机，为可提供直流交流的电源供应器，其设有一端口，该端口连接一时基选择器，一时基产生器提供该时基选择器的时基，该时基选择器再连接一台与台同步及错相控制器，该台与台同步及错相控制器再进一步连接一本机错相控制器，该本机错相控制器再并联三组开关电路，使该等开关电路的相位受本机错相控制器所控制而形成错相；多台从机，亦为可提供直流交流的电源供应器，该从机亦设有一端口，该从机的端口与主机的端口相连接，该端口连接一时基选择器，该时基选择器再连接一台与台同步及错相控制器，该台与台同步及错相控制器再进一步连接一本机错相控制器，该本机错相控制器再并联三组开关电路，使该等开关电路的相位受本机错相控制器所控制而形成错相。
9.由此，该主机与该等从机可分别通过该台与台同步及错相控制器控制该主机及该等从机之间的相位，而进一步产生该主机及该等从机台与台之间的错相。
10.进一步地，该主机及从机的每一组开关电路皆包含有3相开关电路。
11.进一步地，该等从机内亦皆设有一时基产生器。
12.进一步地，该主机的时基选择器选用一外部装置的时基。
13.进一步地，该外部装置连接于该主机的端口输入端，而可供该时基选择器选用。
14.进一步地，该外部装置为一铷频率标准震荡器。
附图说明
15.图1为本实用新型一较佳实施例的多台直流交流电源供应器并联的主从控制的示意图。
16.图2为本实用新型上述较佳实施例的方块图。
17.图3为本实用新型另一较佳实施例的方块图。
18.主要元件符号说明：
19.10主机
20.11端口
21.12时基选择器
22.13台与台同步及错相控制器
23.14本机错相控制器
24.15开关电路
25.16时基产生器
26.21端口
27.22时基选择器
28.23台与台同步及错相控制器
29.24本机错相控制器
30.25开关电路
31.26时基产生器
32.200远程控制单元
33.300时基产生器
具体实施方式
34.请参阅图1及2所示，其揭露有一种直流交流电源供应器多台并联的台与台同步及错相系统，其包含有：
35.一主机10，为一可提供直流交流的电源供应器，其设有一端口11，该端口11可选用光纤、同轴电缆或局域网络线所使用的其中一种端口，且不限于上述端口的种类，该端口11更包含有一输入端口rx以及一输出端口tx，另该主机10内设有一时基选择器12，该时基选择器12一端与该端口11电性相接，另一端则连接一台与台同步及错相控制器13，该时基选择器12更连接一时基产生器16，使该时基选择器12可选择来自主机10端口11外部输入的时基或主机10内部的时基产生器16所产生的时基，本实施例中，该时基选择器12选择来自主机10内部的时基产生器16所产生的时基，又该台与台同步及错相控制器13再进一步连接一本机错相控制器14，该本机错相控制器14再并联三组3相的开关电路15，该等开关电路15可选用sic、gan、bjt、igbt或mosfet等其中一种的功率组件，且不限于上述功率组件的种类，本实施例中，该等开关电路15的开关频率约为112khz，该等开关电路15并联而设，使该等开关电路15的相序受该本机错相控制器14的错相作用而形成9相，另该本实施例中，该主机10连接一远程控制单元200，由以远程控制该主机10，而该远程控制单元200可为计算机或可程控器。
36.多台从机20，皆亦为可提供直流交流的电源供应器，每一从机20亦设有一端口21，该端口21可选用光纤、同轴电缆或局域网络线所使用的其中一种端口，且不限于上述种类，本实施例中，该端口21亦选用rj45端口，该端口21包含有一输入端口以及一输出端口，该从机20的端口21与主机10的端口11相连接，另该从机20内设有一时基选择器22，该时基选择器22一端与该端口21电性相接，另一端则连接一台与台同步及错相控制器23，该时基选择器22更连接一时基产生器26，使该时基选择器12可选择来自从机20端口21外部的时基或从机20内部的时基产生器26所产生的时基，本实施例中，该时基选择器12选择来自外部的主机10时基产生器16所产生的时基，使该从机20的时基亦由该主机10的时基产生器16所提供，使从机20与主机10形成同步，又该台与台同步及错相控制器23再进一步连接一本机错相控制器24，该本机错相控制器24再并联三组3相的开关电路25，该等开关电路25可选用sic、gan、bjt、igbt或mosfet等其中一种的功率组件，且不限于上述功率组件的种类，于本实施例中，该等开关电路25的开关频率亦约为112khz，该等开关电路25并联而设，使该等开关电路25的相序受该本机错相控制器24的错相作用而形成9相。
37.为供进一步了解本实用新型构造特征、运用技术手段及所预期达成的功效，兹将本实用新型所运用的方法及其可达成的功效再详加叙述，相信可由此而对本实用新型有更深入且具体的了解，如下所述：
38.当该主机10与该等从机20并联时，该主机10的时基选择器12及该等从机20的时基选择器22皆选择接收该主机10的时基产生器16所产生的时基，而形成同步，再进一步透过该台与台同步及错相控制器13、23，使主机10产生一相位参考源，再对分别对该等从机20以主机10的时基进行移相，产生主机10与从机20之间的错相作用，本实施例中，每一台直流电源供应器本身通过三组3相开关电路所形成的多相错相作用，而皆可产生9相及1mhz左右的开关频率，因此，若1台主机10并联1台从机20，则可产生18相及2mhz左右的开关频率，依此类推，若1台主机并联9台从机，则可产生高达90相及10mhz左右的开关频率。
39.请参阅图3所示，为本实用新型的另一较佳实施例，该主机10的时基由外部的时基产生器300所产生，本实施例中，该外部的时基产生器300为铷频率标准震荡器(rubidium frequency standard oscillator)，且该时基产生器300连接至该主机10的输入端口，通过来自外部的时基产生器300所产生的高频率精确度，可提供该主机10更精密、准确的时基频率。由此，能够让该主机10有更高的时间精确度，以满足精准度要求更高的需求。
40.值得一提的是本实用新型的从机20内部皆设有一时基产生器26，因此当从机20与主机10进行并联输出时，其受主机10的控制，并选用主机10的时基而与主机10同步，但是当该从机20采单机使用而未与主机10并联使用时，该从机20的时基选择器22即会选择其内部的时基产生器26所产生的时基做为时基，而与主机10相同，同样具有独立运作的功能。
41.兹，再将本实用新型的特征及其可达成的预期功效陈述如下：
42.本实用新型通过该主机的时基产生器所产生的时基，进而使该等从机与该主机有同步的时基，并通过时基的同步，使得主机与从机的相位、频率等皆可受控制，进而可进一步利用该等台与台同步及错相控制器产生错相作用，当台数愈多时，其相数愈多、开关频率愈高、输出涟波率愈低、emi噪声愈少，而可获得更高质量的直流输出电源。且本实用新型除上述以错相技术可提升等效工作频率的优点外，还有如下的优点：
43.1.可采用较低频率合成出具有高频效果的电源。
44.2.反应更快，电流密度也提高。
45.3.对前一级也降低了脉动电流，进而提升前一级耐用度。
46.惟，以上所述者，仅为本实用新型的一较佳可行实施例而已，故举凡应用本实用新型说明书及权利要求范围所为的等效变化，理应包含在本实用新型的专利范围内。