SU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以轻微调整误差放大器Ul的正输入端的电压电平。差分放大器U3用于放大电源单元的电流取样电阻Rsl/Rs2上的电压，经其放大后再送给各自的均流误差放大器U2的负端。差分放大器U3的具体实现电路也可如图5的示例。
[0031]误差放大器Ul比较其两个输入端的电压并调整通过与其输出端相连的晶体管Ql的电流，相应地调整与其对应的PSU的输出电压电平。如果来自一个PSU的电流低于另一个PSU的电流，则Ql通过PSU内部的Rl吸取更多的电流，相应地这将使得PSU提升它的输出。因此，对于均流共享拓扑结构来说，来自该PSU的电流将升高，直到在每一个PSU之间几乎没有电流差异为止。
[0032]当两路或多路电源输出电流相同时(假设本申请案中采用的是平均均流法，即目标是每一路输出的电流理论上严格相等)，那么各个均流调节器Adjl/Adj2中误差放大器Ul在正输入端所得的微调电压基准将相同，那么如果负载端电压下降，则误差放大器Ul负端输入信号也下降，于是误差放大器Ul的输出将不得不提高，从而导致晶体管Ql中的电流增加，于是均流调节器Adjl/Adj2的I号端口的输出电压降随之下降，这样电源单元PSUl/PSU2内部必然有所动作，不允许上述电压的下降；反之，即负载端电压上升时，其趋势也能通过该申请案的电路结构反馈到左侧的电源单元PSU1/PSU2内部，促使电源单元内部作相应的调整，从而实现了供电线路的远端补偿的功能。
[0033]当负载端电压稳定时，负载上所得的电流不变。若在某个时刻，其中一电源单元PSU的输出降低时，譬如说PSUl的输出因温度变化而略微下降，则电源单元PSUl贡献的电流必然减小，但因负载端还没来得及跟进，即系统总的输出电流保持不变，这样与电源单元PSUl对应的均流调节器Adj I内部的均流误差放大器U2的输出将增大，从而提高了误差放大器Ul的电压基准，于是误差放大器Ul输出增大，晶体管Ql内部电流也随之增大，均流调节器Adjl的I号端口的输出电压降低，从而迫使PSUl调高在电源端口的输出电压，最终抑制了输出电流减小的趋势；反之亦然。这就是本申请案所实现的均流功能。图3、4中简单地通过均流拓扑结构来示出均流误差放大器U2、差分放大器U3组成的电流均流放大器，也可以采用诸如主/从拓扑结构的其他结构来实现电流共享放大器。其中用于远程检测负载两端电压的差分放大器U7可以通过经典的差分放大器来实现，如图5所示。用于检测电源单元的电流的差分放大器U3也可以通过经典的差分放大器来实现，如图5所示。误差放大器Ul可以是具有补偿元件的放大器，这样对于系统的动态响应不会产生负面影响。图6示出了误差放大器Ul的一个例子。
[0034]所述均流调节器包括的电源单元插入检测和电压基准延迟接入软启动子部分U4，通过监测所并入的电源单元PSU的输出来检测PSU插入事件，并且接着将软启动斜坡电压基准递送到均流调节器内部的误差放大器U1。图7示出了基准插入延迟和软启动子部分U4的性能图，基准插入延迟和软启动子部分U4使得确保该冗余电源管理系统能够递送稳定的输出电压。
[0035]所述电源管理装置包括的电压并或功能块(U8、U9)可以通过由电压电平比较器控制的MOSFET开关来实现。当左侧比右侧高时，MOSFET导通；否则MOSFET截止。如此，实现了冗余热备电源系统。
[0036]接着说明图3的第一实施例和图4的第二实施例的不同点。图3和图4的不同之处在于左边所接的电源单元PSU1/PSU2的内部结构不同，图4中左边电源单元的负远端补偿线与电源回路(即通常所说的负端)相短路，而图3中没有此短路连接而已，因为图3中左边电源单元没有负端补偿。具体地，图3中的电源单元PSU1/PSU2对外接口中只有I个补偿信号S，这种模块在带载时只能补偿+端在电源传输导线上的压降；而图4中的电源单元PSU1/PSU2，具有正负2个远端补偿信号Sence+、Sence-，带载时能同时补偿正负两端来去电源导线上的压降。
[0037]与现有技术中图2所示的方案相比，根据本发明的图4的冗余电源电路结构能够同时提供电流均流以及负载电压的远端补偿两种功能。
[0038]本发明的均流效果的仿真结果如图8所示，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。图8中的上面关于电流的仿真中，R15、R16表示图3中的电流检测电阻器Rsl/Rs2，I (Rloadl)+I (Rload2)是递送到负载的总的电流，V (VSN+, VSN-)是负载侧的电压。
[0039]图8所示的仿真假设电源单元PSU2首先启动，然后在1ms之后，电源单元PSUl插入到图3所示的具有根据本发明的电源管理装置的背板中。30ms之后，电源单元PSUl然后被拔出。
[0040]从图8的仿真曲线可以看出，在最初的6ms期间，电压基准延迟接入和软启动子部分U4没有启动，落在功率导线上的压降非常显著，这里功率导线电阻Rwl/Rw2假设约为
0.5ohm。从6ms时间点开始，电压基准延迟接入和软启动子部分U4开始启动，上述导线上的电压降基本被完全补偿。在电源单元PSUl插入之后从24ms到30ms，两个电源单元之间均流的电流基本彼此相等。
[0041]本领域技术人员将理解，可以对特定实施例进行其他改变和/或修改，而不脱离如宽泛地描述的本发明的精神或范围。因此，无论从哪一点来看都要将本实施例认为是说明性的而不是限制性的。
【主权项】
1.一种用于多个无均流母线的电源单元(PSU1 ;PSU2)的冗余电源管理装置，包括: 差分放大器(U7)，用于检测负载两端的电压； 多个均流调节器(Adjl ;Adj2)，用于接收差分放大器(U7)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(U7)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(U8 ;U9)，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(Vref)。2.如权利要求1所述的电源管理装置，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。3.如权利要求2所述的电源管理装置，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(U4)，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(U3)，用于放大电源单元的电流取样电阻(Rsl ;Rs2)上的电压； 均流误差放大器(U2)，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(U1)，其负输入端接收差分放大器(U7)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(U2)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(U4)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(Ql)的电流，相应地调整与其对应的电源单元的输出电压电平。4.如权利要求1所述的电源管理装置，其中电压并或功能块(U8;U9)包括由电压电平比较器控制的MOSFET开关。
【专利摘要】本发明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。
【IPC分类】G05F1/56, H02J9/04
【公开号】CN105652935
【申请号】
【发明人】刘玉烨
【申请人】施耐德电器工业公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2014年11月10日