一種直流電源及其工作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電子電路技術領域，特別是涉及一種直流電源及其工作方法。
【背景技術】
[0002]開關電源以其效率高、體積小的優(yōu)勢在電子設備的供電電源中占據(jù)了主導的地位，尤其是在較大功率的應用場合。而隨著一些電子設備如CPU (central processingunit,中央處理器)、FPGA(field_programmable gate array,現(xiàn)場可編程門陣列)的快速更新?lián)Q代，要求對其供電的電源電壓越來越低，電流越來越大，電流動態(tài)變化率越來越高。英特爾公司(Intel)最新的CPU的動態(tài)電流變化率甚至超過了 lOOA/us，這對開關電源的應用提出了新的挑戰(zhàn)。
[0003]對于傳統(tǒng)降壓型開關電源，需要通過低頻濾波器將高壓的開關電壓源信號濾成平穩(wěn)的低壓電源輸出。此低頻濾波器通常由無源的功率電感和電容組成，功率電感的大小決定了開關電源輸出電流的變化率。較小的電感值能提高開關電源的電流響應速度，但會帶來較大紋波電流，從而使開關管、電感的損耗增加，降低電源的效率。較大的電感值能提高電源的效率，但會降低開關電源的電流響應速度。
[0004]當前的主要解決方案是靠大量的輸出電容承擔動態(tài)電流，降低對電感電流快速響應的要求，但這使得電源體積過大和可靠性降低。也有采用開關電源與線性電源并聯(lián)的方案，使開關電源工作在較低的帶寬，而線性電源工作在較高的帶寬，在大的電流變化率時，由線性電源提供主要的電流，以此提高整個電源的動態(tài)響應速度。然而線性調(diào)節(jié)器本身效率較低，且在穩(wěn)態(tài)下也需要保持靜態(tài)工作，所以也影響了電源的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種直流電源及其工作方法，能夠在保持較高電源效率的同時快速跟蹤負載電流的變化。
[0006]為達上述目的，本發(fā)明提供一種直流電源，包括控制器和至少兩個開關電源部，所述至少兩個開關電源部的輸出端彼此相連，所述控制器分別與各所述開關電源部相連；所述至少兩個開關電源部中包括具有第一輸出電感的快速開關電源部和具有第二輸出電感的高效開關電源部，所述第一輸出電感小于所述第二輸出電感；所述至少兩個開關電源部，用于在所述控制器的控制下共同對外提供輸出電壓；所述控制器，用于根據(jù)輸出電流的變化率控制所述至少兩個開關電源部，以使當所述輸出電流的變化率的絕對值大于規(guī)定值時，通過所述快速開關電源部對外提供輸出電壓，當所述輸出電流的變化率的絕對值小于或等于所述規(guī)定值時，通過所述高效開關電源部對外提供輸出電壓。
[0007]具體地，每個所述開關電源部包括輸出電感，所述輸出電感的一端通過接電開關接輸入電源，并通過接地開關接地，所述輸出電感的另一端接輸出電容；所述控制器具體包括:檢測單元，用于檢測所述輸出電流的變化率；控制單元，用于當所述檢測單元檢測的所述輸出電流的變化率的絕對值大于所述規(guī)定值時，控制所述快速開關電源部的接電開關和接地開關按照脈寬調(diào)制進行互補交替地閉合或斷開；當所述檢測單元檢測的輸出電流變化率的絕對值小于或等于所述規(guī)定值時，控制所述高效開關電源部的接電開關和接地開關按照脈寬調(diào)制進行互補交替地閉合或斷開。
[0008]進一步地，所述控制單元，還用于當所述檢測單元檢測的輸出電流的變化率為正且絕對值大于所述規(guī)定值時，將所述高效開關電源部的接電開關閉合，接地開關斷開；當所述檢測單元檢測的輸出電流的變化率為負且絕對值大于所述規(guī)定值時，將所述高效開關電源部的接電開關斷開，接地開關閉合；當所述檢測單元檢測的輸出電流的變化率的絕對值小于所述規(guī)定值時，將所述快速開關電源部的接電開關和接地開關都斷開。
[0009]可選的，所述脈寬調(diào)制包括固定導通時間調(diào)制或滯環(huán)調(diào)制。
[0010]可選的，所述快速開關電源部的接電開關和接地開關的開關頻率大于所述高效開關電源部的接電開關和接地開關的開關頻率。
[0011]可選的，所述快速開關電源部的接電開關和接地開關的開關頻率大于所述高效開關電源部的接電開關和接地開關的開關頻率的2倍。
[0012]可選的，所述快速開關電源部的輸出電感的電感值小于所述高效開關電源部的輸出電感的電感值的二分之一。
[0013]優(yōu)選的，所述快速開關電源部的輸出電感的電感值是所述高效開關電源部的輸出電感的電感值的十分之一。
[0014]另一方面，本發(fā)明還提供前述直流電源的一種工作方法，包括:
[0015]檢測所述輸出電流的變化率；
[0016]根據(jù)所述輸出電流的變化率控制所述至少兩個開關電源部，以使當所述輸出電流的變化率的絕對值大于所述規(guī)定值時，通過所述快速開關電源部對外提供輸出電壓，當所述輸出電流的變化率的絕對值小于或等于所述規(guī)定值時，通過所述高效開關電源部對外提供輸出電壓。
[0017]具體的，所述根據(jù)所述輸出電流的變化率控制所述至少兩個開關電源部，以使當所述輸出電流的變化率的絕對值大于規(guī)定值時，通過所述快速開關電源部對外提供輸出電壓，當所述輸出電流的變化率的絕對值小于或等于所述規(guī)定值時，通過所述高效開關電源部對外提供輸出電壓具體包括:當所述檢測單元檢測的所述輸出電流的變化率的絕對值大于所述規(guī)定值時，控制所述快速開關電源部的接電開關和接地開關按照脈寬調(diào)制進行互補交替地閉合或斷開；當所述檢測單元檢測的電流變化率的絕對值小于或等于所述規(guī)定值時，控制所述高效開關電源部的接電開關和接地開關按照脈寬調(diào)制進行互補交替地閉合或斷開；其中，每個所述開關電源部的輸出電感的一端通過接電開關接輸入電源，并通過接地開關接地，另一端接輸出電容。
[0018]進一步的，所述方法還包括:當所述輸出電流的變化率為正且絕對值大于所述規(guī)定值時，將所述高效開關電源部的接電開關閉合，接地開關斷開；當所述輸出電流的變化率為負且絕對值大于所述規(guī)定值時，將所述高效開關電源部的接電開關斷開，接地開關閉合；當所述輸出電流的變化率的絕對值小于所述規(guī)定值時，將所述快速開關電源部的接電開關和接地開關都斷開。
[0019]本發(fā)明提供的直流電源及其工作方法，能夠根據(jù)輸出電流的變化率控制每個開關電源部，以使當所述輸出電流的變化率的絕對值大于預定值時，使用動態(tài)響應較快的快速開關電源部對外提供輸出電壓，從而使輸出電流能夠快速地跟蹤負載電流的變化，當所述輸出電流的變化率的絕對值小于或等于所述預定值時，使用動態(tài)響應較慢但效率較高的高效開關電源部對外提供輸出電壓，從而能以較高的效率驅動負載，因此，從整體上看，能夠在保持較高電源效率的同時快速跟蹤負載電流的變化。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的實施例提供的直流電源的一種電路結構示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明的實施例提供的直流電源的另一種電路結構示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明的實施例提供的直流電源的另一種電路結構示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明的實施例提供的開關電源的工作方法的一種流程圖。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明的實施例提供一種直流電源，包括控制器I和至少兩個開關電源部2，所述至少兩個開關電源部2的輸出端彼此相連形成公共輸出端out，所述控制器I分別與各所述開關電源部2相連；所述至少兩個開關電源部2中包括具有第一輸出電感的快速開關電源部21和具有第二輸出電感的高效開關電源部22,所述第一輸出電感小于所述第二輸出電感。至少兩個開關電源部2，用于在控制器I的控制下共同對外提供輸出電壓；控制器1，用于根據(jù)輸出電流的變化率控制至少兩個開關電源部2，以使當所述輸出電流的變化率的絕對值大于規(guī)定值時，通過快速開關電源部21對外提供輸出電壓，當所述輸出電流的變化率的絕對值小于或等于所述規(guī)定值時，通過高效開關電源部22對外提供輸出電壓。
[0026]本發(fā)明提供的直流電源，包括多個開關電源部2，且這些開關電源部2中的輸出電感不都相等，控制器I能夠根據(jù)輸出電流的變化率控制每個開關電源部2，以使當所述輸出電流的變化率的絕對值大于預定值時，使用動態(tài)響應較快的快速開關電源部21對外提供輸出電壓，從而使輸出電流能夠快速地跟蹤負載電流的變化，當所述輸出電流的變化率的絕對值小于或等于所述預定值時，使用動態(tài)響應較慢但效率較高的高效開關電源部22對外提供輸出電壓，從而能以較高的效率驅動負載，因此，從整體上看，本發(fā)明提供的直流電源能夠在保持較高電源效率的同時快速跟蹤負載電流