[发明专利]用于控制和监视负载点调节器阵列的方法和系统

说明书

本申请作为根据35U.S.C.§120的部分继续申请要求2002年12月21日提交的专利申请序列号为10/326,222和2002年11月13日提交的专利申请序列号为10/293,001的优先权。 

技术领域

本发明涉及电源控制系统，或者尤其涉及控制和监视负载点调节器阵列的方法和系统。

背景技术

随着电子系统复杂度的增加，电子系统通常需要在若干不同离散电压和电流水平提供的电源。例如，电子系统可以包括需要诸如3v、5v、9v等电压的离散电路。此外，许多这些电路需要相对较低的电压(如1v)，但是具有相对较高的电流(如100A)。有多个原因不希望在相对较长的距离上以低电压传递相对较高的电流通过电子装置。首先，低电压高电流线的相对较长物理路程会消耗相当大的电路板面积并且阻塞电路板上信号线的路由。其次，传送高电流的线的阻抗往往会消耗大量功率并且使负载调节变得复杂。第三，很难调整电压/电流特征来适应负载需求的变化。

为了满足这些电源需求，已知可以在整个电子系统中分布中间总线电压，并且在电子系统内的功率消耗点包括独立的负载点(“POL”，point-of-load)调节器，即，DC/DC转换器。特别地，每个电子电路将包括POL调节器以便将中间总线电压转换到电子电路所需要的水平。电子系统可以包括多个POL调节器，以将中间总线电压转换到多个电压水平的每一个。理想地，POL调节器可以物理地位于与相应 电子电路相邻，以便减小通过电子系统的低电压高电流线的长度。可以使用最小化损耗的低电流线将中间总线电压传递到多个POL调节器。

该分布式方法需要协调电源系统的各POL调节器的控制和监视。POL调节器通常结合激活、编程和监视各POL调节器的电源控制器来操作。在该领域中已知，控制器使用多连接并行总线来激活并编程每个POL调节器。例如，并行总线可以传送使能/禁止位用来开启和关闭每个POL调节器，以及传送电压识别(VID，voltageidentification)码位用来编程POL调节器的输出电压设定点。控制器还可以使用额外的连接来监视由每个POL调节器传送的电压/电流，以便检测POL调节器的故障情况。这种控制系统的缺点是，其增加了整个电子系统的复杂性和尺寸。

因此，具有用于控制和监视分布式电源系统内的POL调节器的系统和方法是非常有利的。

发明内容

本发明提供了用于控制和监视分布式电源系统内的POL调节器的系统和方法。

在本发明的实施例中，电源控制系统包括：多个POL调节器；可操作地连接多个POL调节器的至少一个串行数据总线；以及与串行数据总线连接并且适合用来向多个POL调节器发送数字数据以及从多个POL调节器接收数字数据的系统控制器。所述串行数据总线还包括第一数据总线，在系统控制器和多个POL调节器之间传送编程、控制和监视信息。所述串行数据总线还可以包括第二数据总线，在系统控制器和多个POL调节器之间传送故障管理信息。电源控制还可以包括前端调节器，在中间电压总线上向多个POL调节器提供中间电压。

POL控制系统使能四种不同的操作模式。在第一操作模式下，POL调节器在没有系统控制器的情况下独立运行，并且不与其它POL 调节器交互。在第二操作模式下，POL调节器在没有系统控制器的情况下互操作以便共享或交叉电流。在第三操作模式下，POL调节器作为阵列操作，其中，每个POL调节器以及作为整体的阵列的行为由系统控制器协调。最后，第四操作模式包括使用系统控制器的中央控制和某些功能的本地控制。这样，各POL调节器作为由系统控制器协调的阵列操作并且还彼此互操作以执行诸如电流共享的功能。

对用于控制和监视多个POL调节器的方法和系统更加全面的理解，以及其中的附加优点和目标的实现，将通过考虑下面的优选实施例的详细描述提供给本领域的技术人员。将参考首先被简要描述的附图页。

附图说明

图1描述了现有技术的分布式电源传送系统；

图2描述了使用并行控制总线的现有技术POL控制系统；

图3描述了根据本发明实施例构建的示范POL控制系统；

图4描述了POL控制系统的示范POL调节器；

图5描述了POL控制系统的示范系统控制器；

图6描述了在串行总线上与POL调节器通信的示范方法；

图7描述了在POL控制系统中提供/使用故障监视数据的示范方法；

图8描述了向/从POL调节器发送的示范通信周期；

图9描述了POL控制系统的可替换实施例；