專利名稱：電源負(fù)載平衡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源負(fù)載平衡裝置，尤其涉及一種采用數(shù)字化的方式使備份式電源供應(yīng)器的每一電源供應(yīng)器的電源負(fù)載達(dá)到真正平衡的電源負(fù)載平衡裝置。
隨著信息時(shí)代的來臨，使得計(jì)算機(jī)的使用率愈來愈高，相對地，計(jì)算機(jī)的容錯(cuò)率也必須愈來愈高，所以有備份式電源供應(yīng)器產(chǎn)生。電源供應(yīng)器主要就是用來供應(yīng)整個(gè)電子系統(tǒng)(如臺式計(jì)算機(jī)、筆記型計(jì)算機(jī)等)運(yùn)作所需的電源，而備份式電源供應(yīng)器則是將二個(gè)以上的電源供應(yīng)器相互并聯(lián)，以同時(shí)供應(yīng)整個(gè)電子系統(tǒng)運(yùn)作所需電源。
如

圖1所示，這是一種現(xiàn)有技術(shù)的備份式電源供應(yīng)器1，它是由二個(gè)電源供應(yīng)器10、11并聯(lián)形成，以同時(shí)供應(yīng)整個(gè)電子系統(tǒng)12運(yùn)作所需電源，由于電子系統(tǒng)12運(yùn)作所需電源(例如100W)是由二個(gè)電源供應(yīng)器10、11同時(shí)提供(例如一個(gè)提供80W，另一個(gè)提供20W)，相較于由單一電源供應(yīng)器提供所有電源(100W)，當(dāng)然是較佳，然而，圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)備份式電源供應(yīng)器1在使用上卻具有下列的缺點(diǎn)其電源負(fù)載無法作平均分配(如上所舉例，當(dāng)一個(gè)提供80W，另一個(gè)提供20W)，容易造成電源負(fù)載分配不均，使得電源負(fù)載較高的壽命降低，且可靠度降低，當(dāng)并聯(lián)的電源供應(yīng)器愈多，此種現(xiàn)象愈明顯。
如圖2所示，這是另一種現(xiàn)有技術(shù)的備份式電源供應(yīng)器2，具有電源負(fù)載分配的功能，它是由二個(gè)電源供應(yīng)器20、21并聯(lián)形成，以同時(shí)供應(yīng)整個(gè)電子系統(tǒng)22運(yùn)作所需電源，每一電源供應(yīng)器20或21皆是通過由電阻RCS來檢測對應(yīng)電源供應(yīng)器20或21所輸出的電源負(fù)載，電源負(fù)載較低的則利用其負(fù)載調(diào)整電路23將用來控制電源供應(yīng)器穩(wěn)定輸出的脈寬調(diào)制(PWM)控制電路24所輸出的電源負(fù)載提高，直到并聯(lián)的所有電源供應(yīng)器20、21的電源負(fù)載達(dá)到平衡為止，例如原本電源供應(yīng)器20、21分別提供80W及20W，則通過由其個(gè)別的負(fù)載調(diào)整電路23及PWM控制電路24即可將電源負(fù)載較低者(電源供應(yīng)器21，20W)的電源負(fù)載提高至50W，同時(shí)電源負(fù)載較高者(電源供應(yīng)器20，80W)的電源負(fù)載自動(dòng)降低為50W。此種現(xiàn)有技術(shù)備份式電源供應(yīng)器2雖具有將電源負(fù)載平均分配的功能，然而卻仍然具有下述缺點(diǎn)(1)由于負(fù)載調(diào)整電路23的比較器230會(huì)有偏移(offset)電壓的限制，以致X、Y兩點(diǎn)要在某定值以上才會(huì)動(dòng)作，因此必需在高負(fù)載狀態(tài)下，才能達(dá)到電源負(fù)載平衡分配。
(2)耗電，效率差。由于利用電阻RCS來檢測對應(yīng)電源供應(yīng)器20或21所輸出的電源負(fù)載，以致每一電源供應(yīng)器20、21在輸出電源時(shí)都會(huì)在電阻RCS上產(chǎn)生消耗，舉例來說，若每一電源供應(yīng)器20、21的輸出為+5V 40A/+3.3V 20A/+12V 16A，并假設(shè)電阻RCS＝5mΩ P＝I2R＝(40+20+16)2×5mΩ＝28.8W也就是說，每一電源供應(yīng)器20、21在輸出電源時(shí)都會(huì)在電阻RCS上消耗28.88W。
(3)溫度穩(wěn)定性較差。由于電阻RCS是金屬材質(zhì)的電阻，會(huì)受溫度影響而變化阻值，使其溫度穩(wěn)定性較差。
(4)電壓變動(dòng)率較大V＝IR＝(40+20+16)×5mΩ＝0.38V。由于使用電阻RCS的關(guān)系，以致于每一電源供應(yīng)器20、21的輸出電壓都會(huì)在電阻RCS上產(chǎn)生0.38V的壓降。
(5)必須要有良好的接地，否則會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的噪聲干擾，進(jìn)而影響到每一電源供應(yīng)器20、21的負(fù)載調(diào)整，造成誤動(dòng)作。
(6)由于在為每一電源供應(yīng)器20、21的電源負(fù)載進(jìn)行調(diào)整時(shí)是采用向上調(diào)整的方式(將電源負(fù)載較低者的電源負(fù)載提高)，當(dāng)電路發(fā)生異常時(shí)，容易造成輸出電壓過高，進(jìn)而燒毀電子系統(tǒng)內(nèi)的電子元件。
(7)電路復(fù)雜且成本高。由于每一電源供應(yīng)器20、21皆具有一個(gè)負(fù)載調(diào)整電路23，且每一負(fù)載調(diào)整電路23皆由相當(dāng)多的元件構(gòu)成，形成一個(gè)復(fù)雜的線性運(yùn)算電路；若要擴(kuò)充電源供應(yīng)器的數(shù)量時(shí)，則必需加入更多的負(fù)載調(diào)整電路，使整個(gè)備份式電源供應(yīng)器的電路更形復(fù)雜化，且成本高。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種改進(jìn)的電源負(fù)載平衡裝置，它可延長每一電源供應(yīng)器的壽命，并可提高該裝置的可靠度與穩(wěn)定性的電源負(fù)載平衡裝置。
本發(fā)明的的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種電源負(fù)載平衡裝置，與一用來供應(yīng)整個(gè)電子系統(tǒng)運(yùn)作所需電源的備份式電源供應(yīng)器電器連接，該備份式電源供應(yīng)器包括二個(gè)以上相互并聯(lián)的電源供應(yīng)器；其特點(diǎn)是該電源負(fù)載平衡裝置包括二個(gè)以上感應(yīng)元件，它們分別對應(yīng)連接于一電源供應(yīng)器，用來感應(yīng)對應(yīng)的電源供應(yīng)器的負(fù)載電壓是交流電；二個(gè)以上整流、濾波電路，它們分別對應(yīng)連接于一感應(yīng)元件，用來對該感應(yīng)元件感應(yīng)輸出的負(fù)載電壓進(jìn)行整流、濾波而后輸出直流電；及一微處理器，它與該等整流、濾波電路連接，用來將每一整流、濾波電路所輸入的對應(yīng)電源供應(yīng)器的負(fù)載電壓值加總并平均以獲得一平均值，再將每一負(fù)載電壓值與平均值作比較，當(dāng)負(fù)載電壓值大于平均值時(shí)，該微處理器即輸出一負(fù)載調(diào)整信號予負(fù)載電壓值大于平均值的電源供應(yīng)器，以調(diào)降該電源供應(yīng)器的負(fù)載，同時(shí)負(fù)載電壓值小于平均值的電源供應(yīng)器是自動(dòng)調(diào)升其負(fù)載電壓值，上述的動(dòng)作將持續(xù)執(zhí)行到每一電源供應(yīng)器的負(fù)載達(dá)到平衡為止。
在上述的電源負(fù)載平衡裝置中，其中，所述的該電源負(fù)載平衡裝置還包含二個(gè)以上的延遲電路，每一延遲電路分別與該微處理器及對應(yīng)的電源供應(yīng)器連接，該微處理器在輸出負(fù)載調(diào)整信號后，將首先經(jīng)由該延遲電路將信號延遲，才輸出至對應(yīng)的電源供應(yīng)器，通過此可使負(fù)載調(diào)整得較為平順。
在上述的電源負(fù)載平衡裝置中，其中，所述的該感應(yīng)元件是一變壓器。
本發(fā)明由于采用了上述的的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，不僅可延長每一電源供應(yīng)器的壽命，并可提高該裝置的可靠度與穩(wěn)定性的電源負(fù)載平衡裝置。
通過以下對本發(fā)明電源負(fù)載平衡裝置的一實(shí)施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)調(diào)制和優(yōu)點(diǎn)。其中，附圖為圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)備份式電源供應(yīng)器的電路示意圖。
圖2是另一種現(xiàn)有技術(shù)備份式電源供應(yīng)器的電路示意圖。
圖3是依據(jù)本發(fā)明提出的電源負(fù)載平衡裝置的電路示意圖。
圖4是依據(jù)本發(fā)明提出的電源負(fù)載平衡裝置中的微處理器電路圖。
如圖3所示，本發(fā)明電源負(fù)載平衡裝置，與一用來供應(yīng)整個(gè)電子系統(tǒng)32(如臺式計(jì)算機(jī)、筆記型計(jì)算機(jī)等)運(yùn)作所需電源的備份式電源供應(yīng)器電器連接，該備份式電源供應(yīng)器包括二個(gè)以上相互并聯(lián)的電源供應(yīng)器，在此是以二個(gè)并聯(lián)的電源供應(yīng)器30、31為例作為本發(fā)明較佳實(shí)施例的說明，每一電源供應(yīng)器30、31皆具有一個(gè)用來調(diào)整控制其輸出電壓穩(wěn)定度的脈寬調(diào)制(PWM)控制電路300、310；本發(fā)明較佳實(shí)施例的電源負(fù)載平衡裝置包括與電源供應(yīng)器30、31數(shù)量一致的二個(gè)感應(yīng)元件40、二個(gè)整流、濾波電路41、一個(gè)微處理器42及二個(gè)延遲電路43。
感應(yīng)元件40在此是以變壓器作為感應(yīng)元件40的較佳實(shí)施，卻不以此為限，該等感應(yīng)元件40分別對應(yīng)連接于一電源供應(yīng)器30、31，用來感應(yīng)對應(yīng)的電源供應(yīng)器30、31的負(fù)載電壓是交流電。
該等整流、濾波電路41，分別對應(yīng)連接于一個(gè)感應(yīng)元件40，包括一橋式整流電路410及一濾波用的電容器411，前述該感應(yīng)元件40感應(yīng)輸出的負(fù)載電壓首先經(jīng)由橋式整流電路410進(jìn)行整流，接著再由電容器411濾波而后輸出直流電。
該微處理器42，請配合參見圖4所示，在此是以一編號為PIC16C73的微處理器42作為較佳實(shí)施，此編號為PIC16C73的微處理器42最多可與四臺電源供應(yīng)器連結(jié)使用，所接受的是模擬的輸入(輸入負(fù)載電壓)并作數(shù)字的輸出(輸出負(fù)載調(diào)整信號)，該微處理器42與該等整流、濾波電路41連接，用來將每一整流、濾波電路41所輸入的對應(yīng)電源供應(yīng)器30、31的負(fù)載電壓值加總并平均以獲得一平均值，接著將每一負(fù)載電壓值與平均值作比較，當(dāng)負(fù)載電壓值大于平均值時(shí)，該微處理器42即輸出一負(fù)載調(diào)整信號給負(fù)載電壓值大于平均值的電源供應(yīng)器30或31的脈寬調(diào)制控制電路300或310，以調(diào)降該電源供應(yīng)器30或31的負(fù)載，同時(shí)，當(dāng)負(fù)載電壓值小于平均值時(shí)，電源供應(yīng)器31或30會(huì)自動(dòng)調(diào)升其負(fù)載電壓值，上述的動(dòng)作將持續(xù)執(zhí)行到每一電源供應(yīng)器30、31的負(fù)載達(dá)到平衡為止。
每一延遲電路43分別與該微處理器42及對應(yīng)電源供應(yīng)器30、31的脈寬調(diào)制控制電路300、310連接，它包括一個(gè)電阻器R1及一個(gè)電容器C1，該微處理器42在輸出負(fù)載調(diào)整信號之后，將首先經(jīng)由該延遲電路43將信號延遲，才輸出至對應(yīng)電源供應(yīng)器30或31的脈寬調(diào)制控制電路300或310，通過此可使負(fù)載調(diào)整得較為平順。
假設(shè)該電子系統(tǒng)32運(yùn)作所需電源為100W，且在該電子系統(tǒng)32剛開機(jī)時(shí)電源供應(yīng)器30、31分別提供80W及20W，則本發(fā)明較佳實(shí)施例的電源負(fù)載平衡裝置執(zhí)行電源負(fù)載分配的動(dòng)作如下(1)首先該微處理器42會(huì)接收到經(jīng)由感應(yīng)元件40檢測，以及整流、濾波電路41的整流與濾波后所輸入的對應(yīng)電源供應(yīng)器30、31的負(fù)載電壓值。
(2)該微處理器42會(huì)將所輸入的電源供應(yīng)器30、31的負(fù)載電壓值(80W及20W)加總并平均以獲得一平均值(50W)。
(3)該微處理器42接著會(huì)將所接收到的每一負(fù)載電壓值(80W、20W)分別與平均值(50W)作比較，由于電源供應(yīng)器30的負(fù)載電壓值(80W)大于平均值(50W)，該微處理器42會(huì)輸出一負(fù)載調(diào)整信號予負(fù)載電壓值大于平均值的電源供應(yīng)器30的脈寬調(diào)制控制電路300，以調(diào)降該電源供應(yīng)器30的負(fù)載，同時(shí)負(fù)載電壓值小于平均值的電源供應(yīng)器31會(huì)自動(dòng)調(diào)升其負(fù)載電壓值。
(4)上述的動(dòng)作(1)～(3)將持續(xù)執(zhí)行數(shù)次，直到每一電源供應(yīng)器30、31的負(fù)載達(dá)到平衡(50W、50W)為止。
以上是以共有兩臺電源供應(yīng)器30、31作為較佳實(shí)施例的說明，而無論是二臺、三臺或四臺電源供應(yīng)器時(shí)，只要負(fù)載電壓值高于平均值，所有負(fù)載電壓值高出平均值的電源供應(yīng)器，其負(fù)載電壓值皆會(huì)被“向下調(diào)整”，使得每一電源供應(yīng)器的負(fù)載達(dá)到平衡。
綜上所述，本發(fā)明的電源負(fù)載平衡裝置由于采用了上述的技術(shù)方案，由此具有以下的優(yōu)點(diǎn)(1)微處理器每次會(huì)在求得所有電源供應(yīng)器的負(fù)載電源的平均值后，才進(jìn)行比較、調(diào)整動(dòng)作，因此可達(dá)到負(fù)載真正平衡，以延長每一電源供應(yīng)器的壽命，及提高該裝置的可靠度與穩(wěn)定性。
(2)本發(fā)明通過由感應(yīng)元件取代現(xiàn)有技術(shù)的電阻器RCS來做負(fù)載變化的檢測，較為線性且本發(fā)明的感應(yīng)元件較現(xiàn)有技術(shù)的電阻器RCS更為不易受溫度變化的影響。
(3)通過由延遲電路的使用，使得電源負(fù)載的調(diào)整較為平順。
(4)本發(fā)明由于采用“向下調(diào)整”的方式調(diào)整備份式電源供應(yīng)器的所有電源供應(yīng)器的負(fù)載輸出，以將電源負(fù)載較高者的電源負(fù)載向下調(diào)整，由此可有效避免在電路發(fā)生異常時(shí)造成輸出電壓過高，進(jìn)而燒毀電子系統(tǒng)內(nèi)的電子元件的情形。
(5)本發(fā)明通過由微處理器做電源負(fù)載分配，是以可依備份式電源供應(yīng)器的電源供應(yīng)器數(shù)量彈性擴(kuò)充整個(gè)電源負(fù)載平衡裝置的硬體。
(6)由于本發(fā)明的微處理器可依所有電源供應(yīng)器的數(shù)量及每一電源供應(yīng)器的負(fù)載電源值求得平均，因此可避免噪聲干擾，進(jìn)而影響到每一電源供應(yīng)器的負(fù)載調(diào)整，造成誤動(dòng)作。
(7)通過由本發(fā)明的電源負(fù)載平衡裝置可進(jìn)一步的做過載的預(yù)警(pre-fail-detection)，遇過載或不正常狀況的情形時(shí)，可做適當(dāng)處理(例如發(fā)出警報(bào)或關(guān)機(jī))，以保護(hù)整個(gè)電子系統(tǒng)。
(8)電路簡化且大幅降低成本。由于本發(fā)明是通過由數(shù)字化的微處理器做電源負(fù)載的調(diào)整分配，相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明使得整個(gè)電源負(fù)載平衡裝置的電路簡化且大幅降低成本。
權(quán)利要求
1.一種電源負(fù)載平衡裝置，與一用來供應(yīng)整個(gè)電子系統(tǒng)運(yùn)作所需電源的備份式電源供應(yīng)器電器連接，該備份式電源供應(yīng)器包括二個(gè)以上相互并聯(lián)的電源供應(yīng)器；其特征在于該電源負(fù)載平衡裝置包括二個(gè)以上感應(yīng)元件，它們分別對應(yīng)連接于一電源供應(yīng)器，用來感應(yīng)對應(yīng)的電源供應(yīng)器的負(fù)載電壓是交流電；二個(gè)以上整流、濾波電路，它們分別對應(yīng)連接于一感應(yīng)元件，用來對該感應(yīng)元件感應(yīng)輸出的負(fù)載電壓進(jìn)行整流、濾波而后輸出直流電；及一微處理器，它與該等整流、濾波電路連接，用來將每一整流、濾波電路所輸入的對應(yīng)電源供應(yīng)器的負(fù)載電壓值加總并平均以獲得一平均值，再將每一負(fù)載電壓值與平均值作比較，當(dāng)負(fù)載電壓值大于平均值時(shí)，該微處理器即輸出一負(fù)載調(diào)整信號予負(fù)載電壓值大于平均值的電源供應(yīng)器，以調(diào)降該電源供應(yīng)器的負(fù)載，同時(shí)負(fù)載電壓值小于平均值的電源供應(yīng)器是自動(dòng)調(diào)升其負(fù)載電壓值，上述的動(dòng)作將持續(xù)執(zhí)行到每一電源供應(yīng)器的負(fù)載達(dá)到平衡為止。
2.如權(quán)利要求1所述的電源負(fù)載平衡裝置，其特征在于所述的該電源負(fù)載平衡裝置還包含二個(gè)以上的延遲電路，每一延遲電路分別與該微處理器及對應(yīng)的電源供應(yīng)器連接，該微處理器在輸出負(fù)載調(diào)整信號后，將首先經(jīng)由該延遲電路將信號延遲，才輸出至對應(yīng)的電源供應(yīng)器，通過此可使負(fù)載調(diào)整得較為平順。
3.如權(quán)利要求1所述的電源負(fù)載平衡裝置，其特征在于所述的該感應(yīng)元件是一變壓器。
全文摘要
一種電源負(fù)載平衡裝置,包括一用來供應(yīng)整個(gè)電子系統(tǒng)運(yùn)作所需電源的備份式電源供應(yīng)器連接,該備份式電源供應(yīng)器包括二個(gè)以上相互并聯(lián)的電源供應(yīng)器;其特點(diǎn)是:該電源負(fù)載平衡裝置在感應(yīng)每一電源供應(yīng)器的負(fù)載電壓,并經(jīng)整流、濾波后輸出至微處理器,將每一負(fù)載電壓值加總并平均以獲得一平均值,再將每一負(fù)載電壓值與平均值作比較,進(jìn)而調(diào)降負(fù)載電壓值大于平均值的電源供應(yīng)器的負(fù)載,直到每一電源供應(yīng)器的負(fù)載達(dá)到平衡為止。
文檔編號H02J1/14GK1254213SQ9812244
公開日2000年5月24日 申請日期1998年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月16日
發(fā)明者陳聰俊, 黃永欣 申請人:新巨企業(yè)股份有限公司