提供不间断电源的引入智能栅极‑驱动开关电路的容错电源制造技术

一种容错电源系统包括至少一个负载开关，当负载开关接通时，用于将输入电压连接到负载开关的输出节点，以及至少一个电源通道，耦合到负载开关上，以接收输入电压。将电源通道配置成降压转换器，包括至少一个高端电源开关和一个低端电源开关。容错电源系统用于测量流经低端电源开关的电流，以确定流经低端电源开关的电流已超过电流限制阈值，并且根据流经低端电源开关的电流已超过电流限制阈值的确定结果，禁用低端电源开关和负载开关。

【技术实现步骤摘要】
提供不间断电源的引入智能栅极-驱动开关电路的容错电源
本专利技术主要涉及电源管理系统，更确切地说，是设计一种能够提供不间断电源供应的并还引入了智能栅极-驱动开关电路的容错电源。 专利技术背景 许多电子系统，例如服务器或微服务器，都需要可靠的不间断电源。在提供不间断电源的电源系统中，备用或冗余电源与主电源总线并联安装。图1表示一种传统的电源系统，其中冗余电源与主电源线并联耦合。参见图1，电源系统I包括主电源线2和冗余电源 3。通常利用“或(OR’ing)”方法，并联安装冗余电源3，表示为或电路(OR’ ing circuit) 4。备用冗余电源3在大多数情况下，都是保持休眠和待机状态，只有当为干线的主电源线2发生计划外停机或进行维修服务时，备用冗余电源3才开始工作。冗余电源3的作用是当主电源线2发生故障时，冗余电源3立即接通，从而为最终用户提供不间断操作或服务。一般来说，冗余电源3可以标记或通知系统它已被使用，从而可以在更方便地维护或服务为干线的主电源线2。 利用传统的二极管方法，可以通过或将冗余电源并联安装到干线上，当没有任何故障时，提供阻断机制。然而，发生故障时，尤其是当电源系统在高电流水平时，例如电信设备中的微服务器和其他硬件中常用的电流水平(远高于80A)，整个二极管的压降会导致极大的功率损耗。 利用MOSFET开关，只需很低的导通状态电阻，就能完成冗余电源的或。使用或电路的MOSFET开关，需要精确的时间和程序管理的很好的控制和检测电路。MOSFET的体系具有较低的功率损耗，并且在发生“备份”情况时可提高效率，但是在万一发生次要(冗余)线的输入电压失败和降低时，由于MOSFET开关允许双向传导，会产生反向电流，这是不利的。虽然MOSFET开关与背靠背体二极管串联是防止发生反向电流的一种可选方案，但这需要定时电路精确的排序。 除了消耗成品电路板的空间，主要处于非活动状态的冗余系统的成本和空间之夕卜，冗余电源和/或电路还增加了系统成本。数据中心和电信基础设施应用的目标是较低的服务器配置文件、更紧凑的机架空间、较高的功率密度设计和较低的成本。要求包含冗余线，会增加电源系统的复杂性，作为用于故障检测电路的智能控制器，用于限流的电流检测能力、反向电流探测器，形成用于精确计时的家政电路之前断路，及其他上述的电路配件需要引入到冗余电源系统中。冗余电源的复杂性增加了系统成本，占用了宝贵的PC板成品电路板空间。
技术实现思路
在本专利技术提供的一种容错电源系统中，该电源系统接收输入电压，在输出电压节点上产生输出电压，该电源系统包括:一个或多个负载开关，每个负载开关都有一个耦合到输入电压的输入节点和一个输出节点，当负载开关接通时，负载开关在输出节点提供输入电压，当负载开关断开时，负载开关使输入电压断开与输出节点的连接；以及多个电源通道，每个电源通道都有一个输入端，耦合到一个负载开关的输出节点上，以及一个输出端，耦合到电源系统的输出电压节点上，每个电源系统都包括一个驱动电路、一个高端电源开关和一个与高端电源开关串联的低端电源开关，以及一个输出电感器，电源通道和输出电容器连接在输出电压节点和地电压之间，构成一个降压转换器，其中多个电源通道的每个电源通道还包括一个电流传感电路，以测量低端电源开关中的电流，配置电流传感电路的目的是，当低端电源开关中的电流具有超过电流限制阈值的峰值电流时，产生具有第一态的第一输出信号，第一输出信号I禹合到驱动电路，根据具有第一态的第一输出信号，使各自的电源通道的低端电源开关禁用，第一输出信号还耦合到与各自的电源通道相关的负载开关上，根据具有第一态的第一输出信号，使负载开关断开。 上述的容错电源系统，其中一个或多个负载开关中的每个负载开关都有一个输出节点，耦合到一个或多个电源通道的输入端。 上述的容错电源系统，每个负载开关都包括一个主开关，其输入端连接到输入节点，输出端连接到输出节点和控制端，以及一个快速开关断开电路，用于接收第一输出信号，驱动主开关的控制端，快速开关断开电路用于根据具有第一态的第一输出信号，断开主开关。 上述的容错电源系统，快速开关断开电路包括一个驱动器，可以在避免对电源系统造成损坏的时间内断开主开关。 上述的容错电源系统，快速开关断开电路包括一个驱动器，可以在纳秒级的时间内，断开主开关。 上述的容错电源系统，输出电容器包括一个单独的输出电容器，稱合到输出电压节点上。 上述的容错电源系统，电流传感电路包括:一个峰值电流探测器，耦合到低端电源开关上，用于测量通过低端电源开关的电流，并且产生输出信号，输出信号表示流经低端电源开关的电流峰值；以及一个比较器，用于比较峰值电流探测器的输出信号与电流限制阈值，当峰值电流探测器的输出信号超过电流限制阈值时，比较器产生具有第一态的第一输出信号。 上述的容错电源系统，第一输出信号包括一个高有源信号，第一态包括一个逻辑高态，电源系统还包括:一个漏极开路的NMOS晶体管，其栅极端耦合到第一输出信号，源极端耦合到地电压，漏极端提供第二输出信号，第二输出信号耦合到与各自的电源通道关联的负载开关上，根据具有第一态的第一输出信号，断开负载开关。 上述的容错电源系统，高端电源开关和低端电源开关包括MOS晶体管。 上述的容错电源系统，其特征在于，还包括:一个多相位控制器，用于为多个电源通道产生控制信号，控制电源通道的循环周期。 本专利技术还提供一种电源系统中的方法，如在系统中提供不间断电源的方法，其中，电源系统接收输入电压，并且在输出电压节点上产生输出电压，电源系统包括至少一个负载开关，当负载开关接通时，用于将输入电压连接到负载开关的输出节点，至少一个电源通道耦合到负载开关，以接收输入电压，将电源通道配置成降压转换器，并且包括至少一个高端电源开关和一个低端电源开关，该方法包括:测量流经低端电源开关的电流；确定流经低端电源开关的电流已经超过了电流限制阈值；并且根据确定结果，禁用电源通道的低端电源开关和负载开关。 上述的方法，禁用负载开关包括:根据确定结果，断开负载开关，使输入电压断开与负载开关的输出节点的连接。 上述的方法，根据确定结果断开负载开关包括:根据确定结果，在避免对电源系统造成损坏的时间内断开主开关。 上述的方法，根据确定结果断开负载开关包括:根据确定结果，在纳秒级的时间内断开主开关。 附图的简要i兑明 以下的详细说明及附图提出了本专利技术的各个实施例。 图1表示一种传统的电源系统，其中冗余电源并联耦合到主电源线上。 图2表示一种传统的主电源线示意图。 图3表示在本专利技术的实施例中，容错电源系统的示意图。 图4表示在本专利技术的实施例中，在耦合到负载开关上的每个电源通道中，智能栅极驱动器/MOS开关电路的详细结构示意图。 图5表示在本专利技术的实施例中，一种智能的栅极驱动器/MOS开关电路的电路结构示意图。 图6表示在本专利技术的一个示例中，一种智能的栅极驱动器/MOS开关电路操作的时序图。 详细说明 本专利技术可以以各种方式实现，包括作为一个工艺；一种装置；一个系统；和/或一种物质合成物。在本说明书中，这些实现方式或本专利技术可能采用的任意一种其他方式，都可以称为技术。一般来说，可以在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种容错电源系统，其特征在于，该电源系统接收输入电压，在输出电压节点上产生输出电压，该电源系统包括：一个或多个负载开关，每个负载开关都有一个耦合到输入电压的输入节点和一个输出节点，当负载开关接通时，负载开关在输出节点提供输入电压，当负载开关断开时，负载开关使输入电压断开与输出节点的连接；以及多个电源通道，每个电源通道都有一个输入端，耦合到一个负载开关的输出节点上，以及一个输出端，耦合到电源系统的输出电压节点上，每个电源系统都包括一个驱动电路、一个高端电源开关和一个与高端电源开关串联的低端电源开关，以及一个输出电感器，电源通道和输出电容器连接在输出电压节点和地电压之间，构成一个降压转换器；其中多个电源通道的每个电源通道还包括一个电流传感电路，以测量低端电源开关中的电流，配置电流传感电路的目的是，当低端电源开关中的电流具有超过电流限制阈值的峰值电流时，产生具有第一态的第一输出信号，第一输出信号耦合到驱动电路，根据具有第一态的第一输出信号，使各自的电源通道的低端电源开关禁用，第一输出信号还耦合到与各自的电源通道相关的负载开关上，根据具有第一态的第一输出信号，使负载开关断开。

【技术特征摘要】
2013.03.12 US 61/778,124;2013.07.24 US 13/950,1461.一种容错电源系统，其特征在于，该电源系统接收输入电压，在输出电压节点上产生输出电压，该电源系统包括: 一个或多个负载开关，每个负载开关都有一个耦合到输入电压的输入节点和一个输出节点，当负载开关接通时，负载开关在输出节点提供输入电压，当负载开关断开时，负载开关使输入电压断开与输出节点的连接；以及 多个电源通道，每个电源通道都有一个输入端，耦合到一个负载开关的输出节点上，以及一个输出端，耦合到电源系统的输出电压节点上，每个电源系统都包括一个驱动电路、一个高端电源开关和一个与高端电源开关串联的低端电源开关，以及一个输出电感器，电源通道和输出电容器连接在输出电压节点和地电压之间，构成一个降压转换器； 其中多个电源通道的每个电源通道还包括一个电流传感电路，以测量低端电源开关中的电流，配置电流传感电路的目的是，当低端电源开关中的电流具有超过电流限制阈值的峰值电流时，产生具有第一态的第一输出信号，第一输出信号耦合到驱动电路，根据具有第一态的第一输出信号，使各自的电源通道的低端电源开关禁用，第一输出信号还耦合到与各自的电源通道相关的负载开关上，根据具有第一态的第一输出信号，使负载开关断开。2.权利要求1所述的容错电源系统，其特征在于，一个或多个负载开关中的每个负载开关都有一个输出节点，耦合到一个或多个电源通道的输入端。3.权利要求1所述的容错电源系统，其特征在于，每个负载开关都包括一个主开关，其输入端连接到输入节点，输出端连接到输出节点和控制端，以及一个快速开关断开电路，用于接收第一输出信号，驱动主开关的控制端，快速开关断开电路用于根据具有第一态的第一输出信号，断开主开关。4.权利要求3所述的容错电源系统，其特征在于，快速开关断开电路包括一个驱动器，可以在避免对电源系统造成损坏的时间内断开主开关。5.权利要求3所述的容错电源系统，其特征在于，快速开关断开电路包括一个驱动器，可以在纳秒级的时间内，断开主开关。6.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·托马斯，张之也，张艾伦，张光铭，吉尔伯特·李，
申请(专利权)人：万国半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US