用于无均流母线电源单元的冗余热备电源管理装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及用于无均流母线电源单元的冗余电源管理装置。更具体地，涉及用于多个无均流母线的电源单元的冗余电源管理装置，其能够同时实现具有电流均流和远端补偿功能的冗余热备结构的电源管理方案。
【背景技术】
[0002]为了改善系统的可靠性，电子系统的一个主要特征是提供冗余热备结构的电源方案。
[0003]冗余热备结构的电源方案不是仅仅将多个电源单元并行地放在一起。不同电源单元之间的电流均流是冗余热备结构电源方案的基本要求之一。同时，在使用长电缆的应用情况中还期望冗余热备结构电源方案具备远端补偿电源单元的输出电压降的特征。
[0004]图1、2示出了两种常见的电源单元的冗余结构电源方案。
[0005]如图1所示的第一种常见方案，各个电源单元具备电流共享总线。在图1所示的电源单元的冗余结构电源方案中，所有的电源单元共享一条电流共享总线，所述电流共享总线内部地调整各个PSU内部的基准电压以达到各个PSU外部的输出电压相同。
[0006]如图2所示的第二种常见方案，各个电源单元不具备均流母线。在图2所示的电源单元的冗余电源结构方案中，通过调整电源单元提供的两个外部远端补偿的差分检测信号线的连接方式，调节附加的电阻器Radj里所通过的电流来调整电源单元内部的远端补偿器正端电平以获得电流均流。如图2所示。
[0007]在一些现有的系统的平台中，一个背板上仅有一个电源单元(Power SupplyUnit—PSU)，PSU仅提供单端电压检测信号，该单端电压检测信号只能补偿电源线路中正端电压线路上的压降，但是无法补偿沿电源返回线路上的负端线路上的压降。因此，这在严格意义上不是完整的远端补偿。
[0008]现有的系统的平台中的电源单元(PSU)通常没有均流母线，因此如果在现有平台的、没有均流母线的现有的PLC系统中采用上述图1所示的方案用于冗余热备目的，则现有平台的电源单元(PSU)和电源背板都需要修改，并且上述图1所示的方案不能提供电源单元的输出电压降的严格意义上的远端补偿功能。
[0009]图1、2中所示的两种电源单元本身不具备同时均流和远端补偿的冗余热备功能。具体而言，图1中的电源单元虽然提供了均流功能，但没有远端补偿功能；图2中的电源单元虽然能够通过外接均流芯片实现均流，但目前该类型的均流管理芯片都没有提供远端补偿的功能。
[0010]为了更好地复用现有平台的电源单元并使对现有系统的修改尽量的少，本申请提供了一种能够实现在电源单元没有均流母线的情况下同时实现电流均流和远端补偿功能的冗余热备的电源管理结构方案。为此，本专利申请提出了一种能够同时实现均流和远端补偿的冗余电源管理结构。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是针对没有均流母线的PSU提供一种新的冗余电源结构方案，与不能提供远端补偿功能的图2所示方案相比，本发明的冗余热备的电源结构方案同时具有电流均流和远端补偿的功能，同时，对既有系统引入的修改最小，是一种较理想的选择方案。
[0012]根据本发明的一方面，提供一种用于多个无均流母线的电源单元的冗余电源管理装置，包括:差分放大器，用于检测负载两端的电压；多个均流调节器，用于接收差分放大器所检测的负载两端电压，并检测所述电源单元的电流，基于所检测的所述电源单元的电流和差分放大器所检测的负载两端电压来调整与对应的电源单元的输出电压电平；电压并或功能块，用于实现所述电源单元的冗余热备；以及用于为上述组成部分提供工作电压的基准电压。
[0013]其中每一个所述均流调节器采用均流拓扑结构或主/从拓扑结构来实现。
[0014]其中当每一个所述均流调节器采用电流均流拓扑结构实现时，每一个所述均流调节器包括:电源单元插入检测和电压基准延迟接入软启动子部分，监测并入的电源单元的输出来检测电源单元插入事件，并且递送软启动斜坡电压基准；差分放大器，用于放大电源单元的电流取样电阻上的电压；均流误差放大器，用于比较从每一个电源单元和电源管理装置内部的均流母线递送的电流，并输出放大后的误差作为微小调节信号；误差放大器，其负输入端接收差分放大器所检测的负载两端电压，其正输入端接收来自均流误差放大器的微小调节信号、电源单元插入检测和电压基准延迟接入软启动子部分递送的软启动斜坡电压基准，调整通过与其输出端相连的晶体管的电流，相应地调整与其对应的电源单元的输出电压电平。
[0015]其中电压并或功能块包括由电压电平比较器控制的MOSFET开关。
【附图说明】
[0016]通过以下仅作为示例的并且结合附图的所写描述，对于本领域一位技术人员来说，本发明的示例实施例将更好理解并且更明显，附图中:
[0017]图1示出了常见的具备均流母线的电源单元的冗余电源结构方案。
[0018]图2示出了常见的不具备均流母线的电源单元的冗余电源结构方案。
[0019]图3示出了根据本发明的不具备均流母线的冗余电源结构方案的第一实施例。
[0020]图4示出了根据本发明的不具备均流母线的冗余电源结构方案的第二实施例。
[0021]图5示出了根据本发明的用于实现电源单元之间的电流均流和远端补偿功能的电源管理装置中包含的差分放大器的一个例子。
[0022]图6示出了根据本发明的用于实现电源单元之间的电流均流和远端补偿功能的电源管理装置中包含的误差放大器的一个例子。
[0023]图7示出了根据本发明的用于实现电源单元之间的电流均流和远端补偿功能的电源管理装置中包含的电源单元插入检测和电压基准延迟接入软启动子部分的性能图。
[0024]图8示出了根据本发明的不具备均流母线的冗余电源结构方案的第一实施例的仿真曲线图。
【具体实施方式】
[0025]图3示出了根据本发明的不具备均流母线的电源单元的冗余热备电源结构方案的第一实施例。图4示出了根据本发明的不具备均流母线的电源单元的冗余热备电源结构方案的第二实施例。图3、4中仅画了 2个电源单元以示说明，根据具体需要，可以包括用于冗余的多个电源单元。
[0026]图3和图4中左侧的两个电源单元PSU1、PSU2不具备均流母线。如图3、4所示，根据本发明，在左侧的电源单元PSU1、PSU2和右侧的负载之间增加一个能够实现电源单元PSUU PSU2的冗余热备、远端补偿以及电流均流功能的电源管理装置。所述电源管理装置可以通过一段电缆配置在现有系统的背板上，也可以直接实施在需要复用原有不具备均流功能的电源单元的新背板上。
[0027]首先说明图3的第一实施例和图4的第二实施例中共同的部分，即背板上的电源管理装置。所述电源管理装置包括差分放大器U7、多个均流调节器Adjl、Adj2、电压并或功能块U8、U9、以及用于为上述组成部分提供工作电压的基准电压Vref。
[0028]所述电源管理装置包括的差分放大器U7用于检测(假设经过了比较长的电源导线后的)负载两端的实际电压，差分放大器U7的具体实现电路如图5的示例。
[0029]所述电源辅助装置包括的多个均流调节器Adjl、Adj2分别接收差分放大器U7的输出信号，图3、4中仅画了 2个均流调节器以示说明，根据具体需要，可以电源管理装置可以包括多个均流调节器。
[0030]具体而言，在每个均流调节器中，将差分放大器U7所检测的电压送到均流调节器内部的误差放大器Ul的负输入端(即图6中标有“来自外部差分放大器U7的远端检测”的端口)，误差放大器Ul的示例电路如图6所示，该误差放大器Ul的正输入端提供了系统所需的参考电压基准，分别来自主要源头和微调源头，主要源头是从均流调节器6号端口输入的并经过各自延时的来自同一个的电源基准源Vref (输入到图6误差放大器标有“来自U4的参考电压”的端口 );微调源头来自各自均流误差放大器U2输出的微小调节所得的信号(输入到图6误差放大器的标有“来自U2的电流检测”的端口)，均流误差放大器U2比较从每一个P