一种直流电源及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种直流电源及其工作方法。
【背景技术】
[0002]开关电源以其效率高、体积小的优势在电子设备的供电电源中占据了主导的地位，尤其是在较大功率的应用场合。而随着一些电子设备如CPU (central processingunit,中央处理器)、FPGA(field_programmable gate array,现场可编程门阵列)的快速更新换代，要求对其供电的电源电压越来越低，电流越来越大，电流动态变化率越来越高。英特尔公司(Intel)最新的CPU的动态电流变化率甚至超过了 lOOA/us，这对开关电源的应用提出了新的挑战。
[0003]对于传统降压型开关电源，需要通过低频滤波器将高压的开关电压源信号滤成平稳的低压电源输出。此低频滤波器通常由无源的功率电感和电容组成，功率电感的大小决定了开关电源输出电流的变化率。较小的电感值能提高开关电源的电流响应速度，但会带来较大纹波电流，从而使开关管、电感的损耗增加，降低电源的效率。较大的电感值能提高电源的效率，但会降低开关电源的电流响应速度。
[0004]当前的主要解决方案是靠大量的输出电容承担动态电流，降低对电感电流快速响应的要求，但这使得电源体积过大和可靠性降低。也有采用开关电源与线性电源并联的方案，使开关电源工作在较低的带宽，而线性电源工作在较高的带宽，在大的电流变化率时，由线性电源提供主要的电流，以此提高整个电源的动态响应速度。然而线性调节器本身效率较低，且在稳态下也需要保持静态工作，所以也影响了电源的效率。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种直流电源及其工作方法，能够在保持较高电源效率的同时快速跟踪负载电流的变化。
[0006]为达上述目的，本发明提供一种直流电源，包括控制器和至少两个开关电源部，所述至少两个开关电源部的输出端彼此相连，所述控制器分别与各所述开关电源部相连；所述至少两个开关电源部中包括具有第一输出电感的快速开关电源部和具有第二输出电感的高效开关电源部，所述第一输出电感小于所述第二输出电感；所述至少两个开关电源部，用于在所述控制器的控制下共同对外提供输出电压；所述控制器，用于根据输出电流的变化率控制所述至少两个开关电源部，以使当所述输出电流的变化率的绝对值大于规定值时，通过所述快速开关电源部对外提供输出电压，当所述输出电流的变化率的绝对值小于或等于所述规定值时，通过所述高效开关电源部对外提供输出电压。
[0007]具体地，每个所述开关电源部包括输出电感，所述输出电感的一端通过接电开关接输入电源，并通过接地开关接地，所述输出电感的另一端接输出电容；所述控制器具体包括:检测单元，用于检测所述输出电流的变化率；控制单元，用于当所述检测单元检测的所述输出电流的变化率的绝对值大于所述规定值时，控制所述快速开关电源部的接电开关和接地开关按照脉宽调制进行互补交替地闭合或断开；当所述检测单元检测的输出电流变化率的绝对值小于或等于所述规定值时，控制所述高效开关电源部的接电开关和接地开关按照脉宽调制进行互补交替地闭合或断开。
[0008]进一步地，所述控制单元，还用于当所述检测单元检测的输出电流的变化率为正且绝对值大于所述规定值时，将所述高效开关电源部的接电开关闭合，接地开关断开；当所述检测单元检测的输出电流的变化率为负且绝对值大于所述规定值时，将所述高效开关电源部的接电开关断开，接地开关闭合；当所述检测单元检测的输出电流的变化率的绝对值小于所述规定值时，将所述快速开关电源部的接电开关和接地开关都断开。
[0009]可选的，所述脉宽调制包括固定导通时间调制或滞环调制。
[0010]可选的，所述快速开关电源部的接电开关和接地开关的开关频率大于所述高效开关电源部的接电开关和接地开关的开关频率。
[0011]可选的，所述快速开关电源部的接电开关和接地开关的开关频率大于所述高效开关电源部的接电开关和接地开关的开关频率的2倍。
[0012]可选的，所述快速开关电源部的输出电感的电感值小于所述高效开关电源部的输出电感的电感值的二分之一。
[0013]优选的，所述快速开关电源部的输出电感的电感值是所述高效开关电源部的输出电感的电感值的十分之一。
[0014]另一方面，本发明还提供前述直流电源的一种工作方法，包括:
[0015]检测所述输出电流的变化率；
[0016]根据所述输出电流的变化率控制所述至少两个开关电源部，以使当所述输出电流的变化率的绝对值大于所述规定值时，通过所述快速开关电源部对外提供输出电压，当所述输出电流的变化率的绝对值小于或等于所述规定值时，通过所述高效开关电源部对外提供输出电压。
[0017]具体的，所述根据所述输出电流的变化率控制所述至少两个开关电源部，以使当所述输出电流的变化率的绝对值大于规定值时，通过所述快速开关电源部对外提供输出电压，当所述输出电流的变化率的绝对值小于或等于所述规定值时，通过所述高效开关电源部对外提供输出电压具体包括:当所述检测单元检测的所述输出电流的变化率的绝对值大于所述规定值时，控制所述快速开关电源部的接电开关和接地开关按照脉宽调制进行互补交替地闭合或断开；当所述检测单元检测的电流变化率的绝对值小于或等于所述规定值时，控制所述高效开关电源部的接电开关和接地开关按照脉宽调制进行互补交替地闭合或断开；其中，每个所述开关电源部的输出电感的一端通过接电开关接输入电源，并通过接地开关接地，另一端接输出电容。
[0018]进一步的，所述方法还包括:当所述输出电流的变化率为正且绝对值大于所述规定值时，将所述高效开关电源部的接电开关闭合，接地开关断开；当所述输出电流的变化率为负且绝对值大于所述规定值时，将所述高效开关电源部的接电开关断开，接地开关闭合；当所述输出电流的变化率的绝对值小于所述规定值时，将所述快速开关电源部的接电开关和接地开关都断开。
[0019]本发明提供的直流电源及其工作方法，能够根据输出电流的变化率控制每个开关电源部，以使当所述输出电流的变化率的绝对值大于预定值时，使用动态响应较快的快速开关电源部对外提供输出电压，从而使输出电流能够快速地跟踪负载电流的变化，当所述输出电流的变化率的绝对值小于或等于所述预定值时，使用动态响应较慢但效率较高的高效开关电源部对外提供输出电压，从而能以较高的效率驱动负载，因此，从整体上看，能够在保持较高电源效率的同时快速跟踪负载电流的变化。
【附图说明】
[0020]图1是本发明的实施例提供的直流电源的一种电路结构示意图；
[0021]图2是本发明的实施例提供的直流电源的另一种电路结构示意图；
[0022]图3是本发明的实施例提供的直流电源的另一种电路结构示意图；
[0023]图4是本发明的实施例提供的开关电源的工作方法的一种流程图。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
[0025]如图1所示，本发明的实施例提供一种直流电源，包括控制器I和至少两个开关电源部2，所述至少两个开关电源部2的输出端彼此相连形成公共输出端out，所述控制器I分别与各所述开关电源部2相连；所述至少两个开关电源部2中包括具有第一输出电感的快速开关电源部21和具有第二输出电感的高效开关电源部22,所述第一输出电感小于所述第二输出电感。至少两个开关电源部2，用于在控制器I的控制下共同对外提供输出电压；控制器1，用于根据输出电流的变化率控制至少两个开关电源部2，以使当所述输出电流的变化率的绝对值大于规定值时，通过快速开关电源部21对外提供输出电压，当所述输出电流的变化率的绝对值小于或等于所述规定值时，通过高效开关电源部22对外提供输出电压。
[0026]本发明提供的直流电源，包括多个开关电源部2，且这些开关电源部2中的输出电感不都相等，控制器I能够根据输出电流的变化率控制每个开关电源部2，以使当所述输出电流的变化率的绝对值大于预定值时，使用动态响应较快的快速开关电源部21对外提供输出电压，从而使输出电流能够快速地跟踪负载电流的变化，当所述输出电流的变化率的绝对值小于或等于所述预定值时，使用动态响应较慢但效率较高的高效开关电源部22对外提供输出电压，从而能以较高的效率驱动负载，因此，从整体上看，本发明提供的直流电源能够在保持较高电源效率的同时快速跟踪负载电流