供电设备 本发明涉及根据权利要求1前序部分的特征的供电设备。
较高数据处理能力的计算机设备或塔式个人计算机(Tower-PCs)要求有较高功率的供电设备。由多个相同的单个电源组件组成的供电设备指定作为较高功率的供电设备使用。这些单个电源组件彼此非耦合地并联在一起。它们能够以下述方式建立，即：它们产生耦合的输出电压，其中一个输出电压通过控制占空系数，其它输出电压通过线性再调整进行调节。线性再调整伴随有功率损耗，输入的待调整电压和输出的已调整电压之间的超前量越多，则功率损耗必定越大。
除了较高功率的要求之外，对这类供电设备的故障保护也有更高的要求。要求有一定多余度的供电设备，在单个电源组件出现故障时，该设备能够无故障或无干扰地继续给计算机提供系统电压。
对供电设备的另一要求是在计算机运行的状态下能够没有电压干扰地对出现故障地单个电源组件进行更换，这种措施也以“工作中插件板更换”(hot board replacement)的概念广为人知。
最后，应当保证在各单个电源组件上有均匀的电流分配。
大家知道电子控制电流的均匀分配。还知道每一输出电压使用各自的电源设备电路。大家也知道为了在有毛病的单个电源组件输出短路时获得多余度，使计算机系统电压输入端用肖特基二极管与输出去耦合。进而大家知道选择并联的单个电源组件数要比实际需要数多用一个，以便因此获得具有多余度的供电设备，在运行期间能够将有毛病的单个电源组件更换掉。
大家知道也有一种途径，使具有耦合输出电压的单个电源组件并联。具有最高输出电流的输出电压通过控制脉冲占空系数来调节，以获得均匀的电流分配。某个或几个耦合输出通过一个晶体管元件作为输出线路内的调整部件来调节，以获得均匀的电流分配。这时电流分配的调节总是以相同方式实现：中央调整块让每一输出电压单独与额定值进行比较。相对于额定值的偏离值将进行放大并作为各自的输出额定电流用。测量实际电流，与额定电流进行比较，并进行相应的调整。
不过这种处理方法有缺点，虽然耦合的单个电源组件的均匀电流分配得到保障，但是通过这类调整产生的损耗高于绝对必须的损耗，其原因是应用了不变的调准的输出电压额定值，该值与实际存在的输出电压不适配。
从美国专利US-A-5 038 265可以获悉一种供电设备，如上所述。
从德国专利DE-3 941 052 C1可获悉用于供电单元并联的电路装置，该电路装置是为了保障在与电源组件并联的供电单元上有均匀的负载分配，而这些供电单元配备有电压调整设备，外加隶属工作的电流调整设备，相同的电阻转换网络作为求平均值装置总是安排在电压调整设备和电流调整设备之间，它们至少经过一条双向控制线(控制电路)彼此相连，并且对所有供电单元求信号共同的平均值，该信号对各供电单元而言，是作为提供输出功率的一种量度。
本发明的任务是在本文一开始所述类型的供电设备中，保证在最低功率损耗下调整输出电压，同时保证在并联的单个电源组件上有均匀电流分配。
根据本发明，这个任务是通过权利要求1特征部分中给出的特征予以解决的。
基于这些特征的并联耦合输出的调整不再进行输出电压-额定值/实际值比较，以便获得电流额定值。而是通过所有电流实际值取平均求得电流额定值。
它通过额定电流/实际电流比较器内允许的偏差使得作为调整部件的各调整晶体管完全导通全部断路。为了使电流分配机制仍然起作用，通过降压器(Senke)可导致各额定电流/实际电流比较器有意的失谐。因此一开始各调整晶体管完全导通。在具有最低输出电压的单个电源组件中电流并因而共同的电流额定值一直下降到共同的电流额定值能补偿其余的额定电流/实际电流比较器有意的失谐为止。因此，其余的调整晶体管进入调整区，通过受失谐制约，以微小偏差建立起调节均匀的电流分配。在合适的选择参数情况下，这种偏差可被忽略。因为具有最低输出电压的调整晶体管继续保持完全导通，所以所有单个电源组件可调节到可能最低的功率损耗。
本发明有益的扩展在从属权利要求中说明。
因为上述的调整保证在调整晶体管上有尽可能低的剩余电压，所以去耦二极管和调整晶体管的任务能够由一只共用的部件承担：即由一只n沟道MOSFET晶体管承担，其漏极-二极管指向输出电流流动方向。然后，导通的调整晶体管的剩余电压和漏极-二极管剩余电压的大约0.5伏的电压差用于调整并联单个电源组件的输出电压的偏差。
为了实施单个电源组件之间的去耦，MOSFET调整晶体管可按如下方式安排，即其漏极-二极管安排在供电设备输出的相反方向，而去耦二极管这样安排，它对反向电流而言反向接入。采用如下方法也可达到同样的效果：MOSFET调整晶体管按如下方式连接，即其漏极-二极管安排在供电设备的输出方向。这样原先必须的去耦-二极管能够节省掉。在单个电源组件输出短路的情况下，在反向电流流动时有关的MOSFET调整晶体管必须主动断路。为此例如只需一个附加的运算放大器。虽然如此这种替代方案仍然有优点：由于省掉了例如必须能处理如5A电流的去耦二极管和为此必须的冷却，因此也就省掉了冷却装置及其所需的装配件。
实现失谐的一种途径由分压器提供，分压器的两电阻之一用于降压器，为降压器配备齐纳二极管的电路元件也是想象中可能的。
把失谐与负辅助电压相连系来实现失谐，其优点是临界状态受到控制，在临界状态下根本不让电流从所属的单个电源组件通过。
本发明的实施例依靠附图详细说明如下：其中，
图1原理性示意图示出具有耦合输出电压的、通过二极管去耦的单个电源组件的并联电路以及
图2根据本发明所述的电流调整的原理图。
图1表示配备有多个相同的单个电源组件ENTa，ENTb，ENTc的供电设备。单个电源组件ENTa，ENTb，ENTc产生以地GND为参考电位的耦合输出电压Uout1a，Uout2a；Uout1b，Uout2b；Uout1c，Uout2c。输出电压Uout1a，Uout1b，Uout1c涉及的是例如5伏电压，这个电压可以通过控制占空系数来调节。输出电压Uout2a，Uout2b，Uout2c涉及的是例如12伏电压。
单个电源组件ENTa，ENTb，ENTc在输入一侧并联，并连接到输入电网交流电压ACin上。在输出一侧ENTa，ENTb，ENTc按产生的输出电压也都并联。通过并联的5伏总线IBUS5V，单个电源组件按5V输出电压并联。经过对5V输出电流或初级输入电流的控制，对5V总线IBUS5V求平均值以及按照在5V总线IBUS5V上的电压调整初级占空系数来实现在单个电源组件ENTa，ENTb，ENTc上的均匀电流分配(参照本文一开始提及的专利文件DE3 941 052 C1)。单个电源组件对5V输出电压的去耦需在单个电源组件柜内采用。对图1中5伏输出电压并未专门示出此去耦。经过输出电容器C1对5伏输出电压平滑化形成供电设备输出电压UOUT1。
类似地也适合于单个电源组件ENTa，ENTb，ENTc的12伏输出电压的情况，经过输出电容器C2对12伏输出电压平滑化形成供电设备输出电压UOUT2。其差别仅在于：12伏输出电压耦合到5伏输出电压上。精密的调节通过线性调整实现。
单个电源组件ENTa，ENTb，ENTc的12伏电压分别在并联之前经过线性调整单元如上所述进行调整。线性调整单元配备线性可控制的调整装置Qa，Qb，Qc。这些调整装置Qa，Qb，Qc与去耦二极管Da，Db，Dc串联。去耦二极管Da，Db，Dc以供电设备的输出方向为导通方向接入。
在图1中表示为方框的电路部分属于一个调整单元，其内容在图2内详细示出。总之，待调整的输出电流经过分路电路导向表示为方框的电路部分。这种导入线经引线Ia，Ib，lc实现。分路能够藉助于分路电阻实现。
调整装置Qa，Qb，Qc经引线Ga，Gb，Gc由各一有关方框开始控制。一个总线IBUS把调整单元的各个方框连到一起。
在图2示例性地详细示出了属于图1以ENTa表示的单个电源组件的方框的构成。这种图示类似地可以套用到图1以ENTb，ENTc表示的单个电源组件的方框。
在详细给出的方框中可以看到比较器Va，为了消除振荡倾向，该比较器配备补偿器COMP。比较器Va涉及具有负输出端和正输出端的运算放大器。补偿器COMP连接在比较器Va的负输入端和输出端之间。
比较器Va的输出端与导线Ga连接。比较器Va的负输入端是经一电阻Ra接到一负电位上。在实施例中这负电位是-12伏。
降压器Uoffseta接到比较器Va的负输入端。该连接端是经过降压器连接边之一实现的。降压器Uoffseta的另一连接边与电阻元件RSa的一个连接边和与导线Ia相连接。
电阻RSa的另一连接边与比较器Va的正输入端和与总线IBUS相连接。
降压器Uoffseta例如可由电阻组成，该电阻与电阻Ra共同组成一分压器。但降压器Uoffseta也可以例如由一只齐纳二极管和二只电阻组成。
比较器Va对额定电流与实际电流进行比较。额定电流处于比较器Va的正输入端而实际电流处于比较器Va的负输入端。
为避免重复，有关图1和图2给出的供电设备工作原理的描述请参阅本资料引言部分。