用于在通电期间控制电流的系统和方法技术方案

本公开涉及用于在通电期间控制电流的系统和方法。使用各种电路和方法，当使用两个充电路径将电路板插入到供电系统中时可以控制电流，使得在第一时间段期间在电源电压和负载之间的第一充电路径中可以供应第一电流，和在第二时间段期间在电源电压和负载之间的第二充电路径中可以提供第二电流。

A system and method for controlling current during electrification

The present disclosure relates to a system and method for controlling current during electrification. Using various circuits and methods, the current can be controlled when the circuit board is inserted into the power supply system using two charging paths, so that the first current can be supplied in the first charging path between the power supply voltage and the load during the first period of time, and the second charging between the power supply voltage and the load during the second period of time. A second current can be provided in the circuit path.

【技术实现步骤摘要】
用于在通电期间控制电流的系统和方法
本公开一般涉及用于使电力能够被供应到电力负载的控制器装置。
技术介绍
有些情况下，需要将电负载连接到已通电的带电电源或电源(AC或DC)。由于负载的电容组件充电，这可会产生较大的浪涌电流。这种电容组件可能是实际或寄生组件。这些浪涌电流会干扰电源和负载的运行，可能导致电路内的保护措施跳闸。此外，浪涌电流可能会给连接到电源的其他负载供电时产生扰动，这些扰动可能会影响这些电路的工作。另外，如果新引入的负载出现故障，其故障也可能影响电源和连接到电源的其他负载或电路的操作。为了解决这些问题，“热插拔”电路可以调节或控制流向负载的电流，这种负载最新引入到电源中，使负载能够安全地通电。
技术实现思路
本公开描述了当电路板插入到供电系统中时可以用于控制电流的技术，例如，当卡插入到供电服务器机架中时。更具体地，本公开描述了可以包括两条路径来对负载充电的架构。在一些例子中，本公开涉及一种用于控制负载充电的控制器装置，所述控制器装置被配置为耦合到功率转换器电路和至少一个电子开关，所述装置被配置为控制所述转换器电路的操作和所述至少一个电子开关的操作，以在控制负载充电中限制励磁涌流。控制器装置包括：转换器控制输出，被配置为提供第一控制信号以控制所述转换器电路的操作，从而在第一时间段期间在电源电压与所述负载之间的第一路径中供应第一电流；和开关控制输出，被配置为提供第二控制信号以控制所述至少一个电子开关，从而在第二时间段期间在所述电源电压与所述负载之间的第二路径中供应第二电流，其中所述第二时间段在所述第一时间段开始之后开始。在一些例子中，本公开涉及一种通过控制转换器电路的操作和至少一个电子开关的操作以在控制负载充电中限制励磁涌流的方法。该方法包括：控制所述转换器电路的操作，从而在第一时间段期间在电源电压与所述负载之间的第一路径中供应第一电流；和提供控制信号以控制所述至少一个电子开关，从而在第二时间段期间在所述电源电压与所述负载之间的第二路径中供应第二电流，其中第二时间段在所述第一时间段开始之后开始。在一些例子中，本公开涉及用于控制负载充电的控制器装置，所述控制器装置被配置为耦合到至少一个电子开关，并且控制所述至少一个电子开关的操作以在控制负载充电中限制励磁涌流。控制器装置包括：功率转换器电路，包括转换器输出，被配置为在第一时间段期间在电源电压与负载之间的第一路径中供应第一电流。控制器装置还包括：开关控制输出，被配置为提供控制信号以控制所述至少一个电子开关，从而在第二时间段期间在所述电源电压与所述负载之间的第二路径中供应第二电流，其中所述第二时间段在所述第一时间段开始之后开始。本概述旨在提供本专利申请的主题的概述。它并不打算提供对本专利技术的排他或详尽的解释。包括详细描述以提供关于本专利申请的进一步信息。附图说明在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的组件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似组件的不同实例。举例来说，附图通常以举例的方式而非限制性地说明本文件中所讨论的各种实施例。图1是使用本公开的各种技术的用于使负载能够连接到电源的电路的示例。图2示出了使用本公开的各种技术使负载能够连接到电源的电路。图3是通过控制至少一个电子开关的操作和功率转换器电路的操作来控制负载的充电以限制励磁涌流以控制负载的充电的方法的示例。具体实施方式图1示出了使用本公开的各种技术的用于使负载12能够连接到电源14的电路10。电源和负载也可以提供其他组件，为简单起见，这些组件已被省略。负载12可以包括一个或多个电容性组件，其在连接到电源14时可以在一个或多个电容性组件充电时导致大的涌入电流。电路10可以包括控制器装置16(或“热插拔控制器”或“控制器”)以控制负载12的充电。电路10可以包括被配置为测量到负载的电流的表示的感测电路18。例如，感测电路18可以包括电流感测电阻器20，该电流感测电阻器20具有耦合到装置16的第一输入端22和第二输入端24的已知值，以允许装置16通过测量电阻器20两端的电压来监测电流。控制器装置16可以包括耦合到一个或多个电可控电流装置或电子开关30A-30N(例如晶体管)的相应控制端子28A-28N的开关控制输出26。例如，开关控制输出26可以耦合到晶体管30A-30N(其可以并联连接)中的每一个的相应栅极端子，例如场效应晶体管(FET)、双极结晶体管或其他晶体管。在一些例子中，每个晶体管30可以有一个感应元件。在使用中，当负载12和控制器装置16连接到电源14时，电源的电压可以提供给控制器装置16，由此向其供电并且还启动用于负载12。控制器装置16可以将控制信号施加到一个或多个晶体管30A-30N的相应控制端子，例如FET的栅极端子，以使电流能够流向负载12。控制器装置16可以监视电流感测电阻器20两端的电压，并且在闭环中可以控制晶体管30A-30N的栅极电压，使得电流的变化率可以被控制为目标值或者幅值的电流可以被控制到目标值。这可以防止由负载12吸取过多的励磁涌流。当负载12不再能够获得电流增加的速率或电流达到目标值或电容负载完全充电至输入电源的电压时，可假定负载12已充分供电。电子功率器件，如场效应晶体管，如果暴露于超出其安全操作区域(SOA)的应力下，可能会受到损坏。SOA可以定义多个区域，例如两个SOA区域，例如设备可以承受的绝对最大电压和电流，还可以定义一个“线性”区域，其中电压、电流和脉冲时间的组合可以超过该区域而发生损害。线性SOA区域的主要失效机理是过热。可以实施各种电流限制和保护方案，以确保SOA不被侵犯，包括电流折返、FET健康状况等。然而，这些方案可能存在缺陷。例如，FET通常过大，因为并联组合中的任何一个FET的尺寸合适，以在启动期间处理整个应力并且不违反SOA。这是由于一个FET的阈值电压，例如栅极电压Vgs(th)可能不同于另一个FET，因此，一个FET可能在另一个FET之前导通。适当选择这些FET的尺寸会导致相当长的设计时间，并且现场测试可能会非常耗时且耗时。此外，因为FET可以被加大尺寸以在启动期间处理整个应力，所以考虑到这些特性经常彼此冲突，晶体管的最佳可能导通电阻(例如，FET的RDS(on))与FET封装尺寸/SOA可能难以实现。最后，FET的SOA曲线和降额可能因FET而异，性能可能与FET供应商有关，从而导致单一采购和容量问题。本公开描述了可用于最小化或消除上述缺点的技术。使用本公开的各种技术，当电路板插入到供电系统中时(例如当一个卡插入到供电服务器机架中时)，控制电流的电路架构可以包括两个充电路径，使得第一电流可以在第一时间段期间在电源电压和第一充电路径中的负载之间提供并且第二电流可以在第二时间段期间在电源电压和第二充电路径中的负载之间供应。根据本公开，图1的控制器装置16可以与功率转换器电路32通信，功率转换器电路32可以包括转换器输出端34，转换器输出端34可以经由第一路径36耦合到负载12。该路径可以与FET30A至30N并联。例如“热插拔”控制器的控制器装置16可以包括转换器控制输出38，转换器控制输出38被配置为提供第一控制信号以控制功率转换器电路32的操作以在第一时间段期间在电源电压14和负载12之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制负载充电的控制器装置，所述控制器装置被配置为耦合到功率转换器电路和至少一个电子开关，所述装置被配置为控制所述转换器电路的操作和所述至少一个电子开关的操作，以在控制负载充电中限制励磁涌流，所述控制器装置包括：转换器控制输出，被配置为提供第一控制信号以控制所述转换器电路的操作，从而在第一时间段期间在电源电压与所述负载之间的第一路径中供应第一电流；和开关控制输出，被配置为提供第二控制信号以控制所述至少一个电子开关，从而在第二时间段期间在所述电源电压与所述负载之间的第二路径中供应第二电流，其中所述第二时间段在所述第一时间段开始之后开始。

【技术特征摘要】
2017.05.10 US 15/591,8371.一种用于控制负载充电的控制器装置，所述控制器装置被配置为耦合到功率转换器电路和至少一个电子开关，所述装置被配置为控制所述转换器电路的操作和所述至少一个电子开关的操作，以在控制负载充电中限制励磁涌流，所述控制器装置包括：转换器控制输出，被配置为提供第一控制信号以控制所述转换器电路的操作，从而在第一时间段期间在电源电压与所述负载之间的第一路径中供应第一电流；和开关控制输出，被配置为提供第二控制信号以控制所述至少一个电子开关，从而在第二时间段期间在所述电源电压与所述负载之间的第二路径中供应第二电流，其中所述第二时间段在所述第一时间段开始之后开始。2.权利要求1所述的控制器装置，其中所述功率转换器电路包括电压转换器电路，并且其中所述电压转换器电路包括降压转换器电路。3.权利要求2所述的控制器装置，其中所述降压转换器电路包括降压DC-DC转换器电路。4.权利要求1所述的控制器装置，其中所述功率转换器电路包括电压转换器电路，并且其中所述电压转换器电路包括升压转换器电路。5.权利要求1所述的控制器装置，其中所述功率转换器电路被配置为以电流模式操作。6.权利要求1所述的控制器装置，其中所述第一路径与所述第二路径并联连接。7.权利要求1所述的控制器装置，还包括：负载电压输入，被配置为接收负载电压的表示，其中所述第二时间段在所述负载电压的表示超过电压极限时开始。8.权利要求7所述的控制器装置，其中所述第一控制信号被配置为当所述第二时间段开始时控制所述电压转换器电路的操作以停止供应所述第一电流。9.一种通过控制转换器电路的操作和至少一个电子开关的操作以在控制负载充电中限制励磁涌流的方法，该方法包括：控制所述转换器电路的操作，从而在第一时间段期间在电源电压与所述负载之间的第一路径中供应第一电流；和提供控制信号以控制所述至少一个电子开关，从而在第二时间段...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·P·马蒂维尔，M·奥沙利文，G·阿基尼帕莱，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国,US