《一种电源控制系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种电源控制系统.pdf（7页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102916574 A (43)申请公布日 2013.02.06 C N 1 0 2 9 1 6 5 7 4 A *CN102916574A* (21)申请号 201110219333.X (22)申请日 2011.08.02 H02M 3/00(2006.01) (71)申请人伊博电源（杭州）有限公司 地址 310053 浙江省杭州市滨江区东信大道 66#东方通信城E座2楼 (72)发明人邓嘉 简化军 周远平 蒋先锋 陆宏亮 (74)专利代理机构浙江杭州金通专利事务所有 限公司 33100 代理人沈孝敬 (54) 发明名称 一种电源控制系统 (57) 摘要 本发明公。
2、开了一种电源控制系统，包括一组 POL或者PB电源、一个数字电源控制器以及一个 或多个并联的隔离功率级变换器，其特征在于所 述的一组POL或者PB电源用于给负载供电；所述 的隔离功率级变换器负责输入电压到总线电压的 转换，并与所述的数字电源控制器通信，其内部没 有控制器；所述的数字电源控制器监控系统中的 POL或者PB，并根据隔离功率级变换器的类型进 行监控。本发明可以降低成本，节省隔离功率级变 换器的PCB空间，提高隔离功率级变换器的功率 密度，提高轻载效率，并使整个系统的效率达到最 优化。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 。
3、(12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种电源控制系统，包括一组POL或者PB电源、一个数字电源控制器以及一个或 多个并联的隔离功率级变换器，其特征在于所述的一组POL或者PB电源用于给负载供电； 所述的隔离功率级变换器负责输入电压到总线电压的转换，并与所述的数字电源控制器通 信，其内部没有控制器；所述的数字电源控制器监控系统中的POL或者PB，并根据隔离功率 级变换器的类型进行以下监控：如果是调整的隔离功率级变换器，数字电源控制器采样隔 离功率级变换器的输出电压，然后内部做数字闭环控制，产生PWM信号使该输出电压稳定 在一个固定值；如果是半。
4、调整的隔离功率级变换器，数字电源控制器采样隔离功率级变换 器的输入电压，调节PWM信号的占空比，使输出电压的变化维持在小范围内；如果是不调整 的隔离功率级变换器，数字电源控制器产生固定占空比的PWM信号，使输出电压为输入电 压的一个固定变比。 2.如权利要求1所述的电源控制系统，其特征在于所述的隔离功率级变换器与所述的 数字电源控制器之间采用串行通信。 3.如权利要求1所述的电源控制系统，其特征在于所述的串行通信为I2C或者SPI方 式。 4.如权利要求1-3任何一项所述的电源控制系统，其特征在于所述的数字电源控制器 基于PMBus的通信接口与上位机通信，通过上位机来设置系统的工作参数和监控系。
5、统的工 作状态。 权 利 要 求 书CN 102916574 A 1/3页 3 一种电源控制系统 技术领域 0001 本发明涉及中间总线电源系统(Intermediate Bus Architecture，IBA)领域，具 体地说是一种电源控制系统。它提出了新的一种系统架构和方法，用于实现中间总线供电 系统中输入电压到总线电压的转换。 背景技术 0002 随着电子技术的发展，电子系统的复杂程度也越来越高，通常一个电子系统中需 要的供电电源的种类也逐渐增多。为了解决这些问题，中间总线结构的供电系统目前被广 泛地采用。如图1所示，这是一个传统的中间总线结构电源系统，先采用一个隔离直流/直 流变换器。
6、将输入电压转换为中间总线电压，然后采用多个非隔离的点负载电源(POL-Point of Load)将中间总线电压转换成各种系统需要的供电电压。 0003 一个典型的中间总线结构供电系统中，隔离直流/直流变换器将输入电压转换为 总线电压，隔离直流/直流变换器可能是调整，半调整或者不调整的变换器。如果是调整的 隔离直流/直流变换器，变换器内部会采样输出电压，然后与基准电压作比较，通过模拟的 闭环控制使输出电压稳定在一个固定值，一般为+12V；如果是半调整的隔离直流/直流变 换器，变换器内部会根据输入电压的变化，调节PWM信号的占空比，使输出电压的变化维持 在小范围内；如果是不调整的隔离直流/直流变。
7、换器，输出电压为输入电压的一个固定变 比。无论是否调整的隔离直流/直流变换器，其内部都需要有一个控制器，来产生PWM控制 信号，一般控制器较为昂贵，而且占用PCB空间。如果系统功率较大，就需要将多个隔离直 流/直流变换器并联使用来增大输出功率，此时需要每个变换器上面都有均流电路，来保 证变换器并联使用时，每个变换器都输出相同的功率，但是均流电路会进一步占用PCB空 间。 0004 现在中间总线结构供电系统有了新的形式，如图2所示，是在传统中间总线结 构电源系统中增加一个数字电源控制器(Digital Power Controller)，来对各个POL进 行监控；在图3中，将传统中间总线结构供电。
8、系统中的POL改为功率级变换器(PB-Power Block)，PB内部没有控制器，PWM信号由数字电源控制器提供，这是中间总线供电系统的又 一种形式。 0005 上述中间总线电源系统中，采用POL(Point of Load)或者PB(Power Block)将总 线电压转换为不同的供电电压。如果采用POL，一般会采用单独的数字电源控制器控制多个 POL的上电时序，输出电压，以及监控POL各种状态；如果采用PB，也需要数字电源控制器来 监控。所以。传统的中间总线结构电源只能监控POL或者PB的状态，不能监控整个系统的 状态。 发明内容 0006 本发明要解决的是传统的中间总线式电源控制系统结。
9、构存在的上述问题，提出了 一种新的电源控制系统的结构，旨在降低成本、提高系统效率和灵活性。 说 明 书CN 102916574 A 2/3页 4 0007 解决上述问题采用的技术方案是：一种电源控制系统，包括一组POL或者PB电源、 一个数字电源控制器以及一个或多个并联的隔离功率级变换器(Isolated Power Block)， 其特征在于所述的一组POL或者PB电源用于给负载供电；所述的隔离功率级变换器负责输 入电压到总线电压的转换，并与所述的数字电源控制器通信，其内部没有控制器；所述的数 字电源控制器监控系统中的POL或者PB，并根据隔离功率级变换器的类型进行以下监控： 如果是调整的隔。
10、离功率级变换器，数字电源控制器采样隔离功率级变换器的输出电压，然 后内部做数字闭环控制，产生PWM信号使该输出电压稳定在一个固定值；如果是半调整的 隔离功率级变换器，数字电源控制器采样隔离功率级变换器的输入电压，调节PWM信号的 占空比，使输出电压的变化维持在小范围内；如果是不调整的隔离功率级变换器，数字电源 控制器产生固定占空比的PWM信号，使输出电压为输入电压的一个固定变比。 0008 本发明的电源控制系统具有以下优点： 0009 1、基于DSP的数字电源控制器使用芯片上集成的各种外设来实现对系统中隔离 功率级变换器的监控，隔离功率级变换器不需要控制器，这样可以降低整个电源系统实现 的成本。
11、，同时可以节省隔离功率级变换器的PCB空间，提高隔离功率级变换器的功率密度。 0010 2、本发明的隔离功率级变换器与所述的数字电源控制器通信，隔离功率级变换器 可以向数字电源控制器传送输入电压、输入电流、输出电压和温度等状态信息，也可以传送 过压、欠压、过流和过温等故障信息；同时数字电源控制器可以对隔离功率级变换器开关 机。数字电源控制器可以根据负载情况来调节隔离功率级变换器的输出电压，以使整个系 统的效率达到最佳，同时也使系统更为灵活。整个系统的故障检测和报告的功能也可以实 现。 0011 3、数字电源控制器有多个PWM通道，可以同时控制多个隔离功率级变换器，并且 可以实现多个隔离功率级变。
12、换器交错并联工作。交错并联使用可以节省变换器外部滤波用 的电感和电容，进而可以进一步降低成本。在轻载情况下，数字电源控制器可以关闭某些相 位的隔离功率级变换器，从而进一步提高轻载效率。数字电源控制器内部可以通过软件实 现多个隔离功率级变换器之间的均流。 附图说明 0012 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 0013 图1是现有采用隔离直流/直流变换器的中间总线电源系统的结构示意图。 0014 图2是现有采用数字电源控制器的中间总线电源系统的结构示意图。 0015 图3是现有采用数字电源控制器和PB的中间总线电源系统的结构示意图。 0016 图4是本发明电源控制系统的结构示意图，其中隔。
13、离功率级变换器为单个。 0017 图5是本发明电源控制系统的结构示意图，其中隔离功率级变换器为多个并联。 具体实施方式 0018 参照图4，本发明的电源控制系统，由三大部分组成：一组POL或者PB电源，数字 电源控制器(以下简称主控制器)和隔离功率级变换器(Isolated Power Block)。 0019 首先，系统中包括一组传统的POL或PB电源用来给负载供电；隔离功率级变换器 负责输入电压到总线电压的转换，其内部没有控制器，需要外部提供PWM信号。隔离功率级 说 明 书CN 102916574 A 3/3页 5 变换器可以与主控制器进行串行通信。串行总线包括时钟线和信号线，串行通信方。
14、式可以 是I2C或者SPI。 0020 基于DSP或MCU的主控制器不仅用来控制和监控系统中的POL或者PB，还负责控 制和监控隔离功率级变换器。主控制器来决定隔离功率级变换器为调整、半调整或者不调 整。如果是调整的隔离功率级变换器，主控制器采样隔离功率级变换器的输出电压，然后内 部做数字闭环控制，产生PWM信号使输出电压稳定在一个固定值；如果是半调整的隔离功 率级变换器，主控制器采样隔离功率级变换器的输入电压，调节PWM信号的占空比，使输出 电压的变化维持在小范围内；如果是不调整的隔离功率级变换器，主控制器产生固定占空 比的PWM信号，使输出电压为输入电压的一个固定变比。主控制器可以通过串行。
15、通信读取 隔离功率级变换器的输入电压、输入电流、输出电压、工作温度等状态信息。主控制器上还 实现了基于PMBus的通信接口用来与上位机通信，通过上位机来设置系统的工作参数和监 控系统的工作状态。 0021 参照图5，系统中可以有多个隔离功率级变换器并联，数字电源控制器采样每个隔 离功率级变换器的电流，由软件来实现各个隔离功率级变换器之间的均流，然后产生相对 应的PWM信号，控制相对应的隔离功率级变换器。数字电源控制器可以实现隔离功率级变 换器之间交错并联工作，如果系统输出功率较小，也可以关闭交错并联中的某些相的隔离 功率级变换器，来进一步提高轻载效率。 0022 应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何 不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 102916574 A 1/2页 6 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102916574 A 2/2页 7 图4 图5 说 明 书 附 图CN 102916574 A 。