一种场效应晶体管电流均衡装置的制作方法

1.本发明涉及场效应晶体管驱动技术领域，尤其涉及一种场效应晶体管电流均衡装置。


背景技术：

2.目前科技日新月异，电器用品已经是生活中不可或缺的必需品，然而由于科技如此大幅进步，所需的产品功能日益增加，造成许多产品用电规格比早期更加大幅提升，因而在未来发展中势必会有更多大电流产品需求发展。在大电流之热插入设计下，不外乎需要使用更多mosfet(metal
‑
oxide
‑
semiconductor field
‑
effect transistor，金属氧化物半导体场效晶体管，简称场效应晶体管)以分散其电流，并且达到电流均衡，得以使每颗mosfet使用耗能及温度平均分配，进而分散各组件上累积之能量，并且使组件能在安全规范下运转，降低因过电流或者组件温度过高而造成元器件在长时间运转中损坏之情况。因此，如何达到将整体电路中所有使用之mosfet实现精确均流，将会是提升此产品稳定度以及安全性的一种实现方式。
3.请结合图1所示，图1示出了传统服务器采用多路并联的mosfet分散大电流热插入设计，由于使用简单之mosfet设计在输出后端并没有电流侦测之功能，因此无法确保在大电流情况下是否会均流通过。此外，在实际应用时受到空间和设计要求，mosfet与电源供应单元(power supply unit，简称psu)连接时并不能保证多个mosfet都能够完全对称，不对称的布局设计会造成流经各个mosfet的电流有高有低，当较高的电流长时间通过某颗mosfet会造成电流过大以及温度上升之风险，长时间运转之下还可能导致mosfet的使用寿命降低或者有超额使用之损坏。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要针对以上技术问题，提供能够准确调整流经场效应晶体管电流一种场效应晶体管电流均衡装置。
5.一种场效应晶体管电流均衡装置，所述装置包括：
6.电源供应单元；
7.多路并联的场效应晶体管，每一场效应晶体管均与所述供电单元连接；
8.多个电流计算单元，电流计算单元与场效应晶体管一一对应连接，每一电流计算单元均构造用于检测流经对应场效应晶体管的电流值；
9.均流计算单元，所述均流计算单元的输入端与所述多个电流计算单元连接，并配置为根据多个电流计算单元的检测的电流值计算多个场效应晶体管的电流均值并输出；
10.电流调整单元，所述电流调整单元的输入端与所述均流计算单元的输出端连接，所述电流调整单元具有多个与场效应晶体管一一对应的输出端，电流调整单元的每一输出端连接至对应的场效应晶体管，电流调整单元的每一输出端均配置为将流经对应场效应晶体管的电流调整至所述电流均值。
11.在一些实施例中，每一电流计算单元均包括微欧姆计、第一电压计和第一控制器；
12.所述微欧姆计与对应场效应晶体管并联，并配置为测量对应场效应晶体管的电阻值；
13.所述第一电压计与对应场效应晶体管并联，并配置为测量对应场效应晶体管的电压值；
14.所述微欧姆计和所述第一电压计均与所述控制器连接，所述第一控制器配置为基于对应场效应晶体管的电阻值和对应场效应晶体管的电压值计算流经对应场效应晶体管的第一电流值。
15.在一些实施例中，所述装置还包括第一存储单元，所述第一存储单元与所述第一控制器连接，所述第一控制器配置为：
16.将所述第一电流值与预设电流值进行比较；
17.响应于检测到所述第一电流值大于等于预设电流值，则将当前第一电流值、当前第一电流值对应的测量时间存储至所述第一存储单元。
18.在一些实施例中，所述第一控制器还配置为：
19.响应于在所述第一电流值大于等于预设电流值之后检测到所述第一电流值小于预设电流值，则再次将当前第一电流值和当前第一电流值对应的测量时间存储至所述第一存储单元。
20.在一些实施例中，所述装置还包括与所述第一控制器连接的第一蜂鸣器，所述第一控制器配置为：
21.响应于检测到所述第一电流值大于等于预设电流值，则控制所述第一蜂鸣器发出报警。
22.在一些实施例中，每一电流计算单元均包括预设阻值第一电阻、第二电压计和第二控制器；
23.所述第一电阻与对应场效应晶体管串联，所述第二电压计并联在所述第一电阻的两端并配置为检测所述第一电阻两端的电压值；
24.所述第二电压计与所述第二控制器连接，所述第二控制器配置为基于所述第一电阻两端的电压值、所述预设阻值计算流经对应场效应晶体管的第二电流值。
25.在一些实施例中，所述装置还包括第二存储单元，所述第二存储单元与所述第二控制器连接，所述第二控制器配置为：
26.将所述第二电流值与预设电流值进行比较；
27.响应于检测到所述第二电流值大于等于预设电流值，则将当前第二电流值、当前第二电流值对应的测量时间存储至所述第二存储单元。
28.在一些实施例中，所述第二控制器还配置为：
29.响应于在所述第二电流值大于等于预设电流值之后检测到所述第二电流值小于预设电流值，则再次将当前第二电流值和当前第二电流值对应的测量时间存储至所述第二存储单元。
30.在一些实施例中，所述装置还包括与所述第二控制器连接的第二蜂鸣器，所述第二控制器配置为：
31.响应于检测到所述第二电流值大于等于预设电流值，则控制所述第二蜂鸣器发出
报警。
32.在一些实施例中，所述装置还包括热插拔芯片和第二电阻；
33.所述热插拔芯片串联在所述电源供应单元与多个场效应晶体管之间，所述第二电阻与所述热插拔芯片并联。
34.上述一种场效应晶体管电流均衡装置，利用电流计算单元去回馈各颗mosfet电流大小，再透过均流计算单元计算出各颗mosfet的均流电流值并利用其值作为基准点，再利用电流调整单元根据均流电流值调整脉波宽度调整输出对应的讯号给mosfet，藉此达到均衡电流的目的，避免各mosfet流经的电流值不均衡导致某些mosfet流经的电流过大，降低了mosfet损坏的风险。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
36.图1为传统服务器采用多路并联的mosfet分散大电流热插入设计示意；
37.图2为本发明实施例提供的一种场效应晶体管电流均衡装置。
38.【附图标记说明】
39.1：电源供应单元；
40.2：多路并联的场效应晶体管；
41.3：多个电流计算单元；
42.4：均流计算单元；
43.5：电流调整单元；
44.6：异常侦测存储器。
具体实施方式
45.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
46.需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
47.在一个实施例中，请参照图2所示，本发明提供了一种场效应晶体管电流均衡装置，所述装置包括：
48.电源供应单元1；
49.多路并联的场效应晶体管2(详见图1中的多个mosfet)，每一场效应晶体管均与所述供电单元连接；
50.多个电流计算单元3，电流计算单元与场效应晶体管一一对应连接，每一电流计算单元均构造用于检测流经对应场效应晶体管的电流值；
51.均流计算单元4，所述均流计算单元4的输入端与所述多个电流计算单元3连接，并
配置为根据多个电流计算单元3的检测的电流值计算多个场效应晶体管的电流均值并输出；
52.电流调整单元5，所述电流调整单元5的输入端与所述均流计算单元4的输出端连接，所述电流调整单元5具有多个与场效应晶体管一一对应的输出端，电流调整单元5的每一输出端连接至对应的场效应晶体管，电流调整单元5的每一输出端均配置为将流经对应场效应晶体管的电流调整至所述电流均值。
53.上述一种场效应晶体管电流均衡装置，首先利用电流计算单元去回馈各颗mosfet电流大小，进而透过均流计算单元计算出各颗mosfet的均流电流值并利用其值作为基准点，再利用电流调整单元根据均流电流值调整脉波宽度调整输出对应的讯号给mosfet，藉此达到均衡电流的目的，避免各mosfet流经的电流值不均衡导致某些mosfet流经的电流过大，降低了mosfet损坏的风险。
54.在一些实施例中，每一电流计算单元均包括微欧姆计、第一电压计和第一控制器；
55.所述微欧姆计与对应场效应晶体管并联，并配置为测量对应场效应晶体管的电阻值；
56.所述第一电压计与对应场效应晶体管并联，并配置为测量对应场效应晶体管的电压值；
57.所述微欧姆计和所述第一电压计均与所述控制器连接，所述第一控制器配置为基于对应场效应晶体管的电阻值和对应场效应晶体管的电压值计算流经对应场效应晶体管的第一电流值。
58.在一些实施例中，所述装置还包括第一存储单元，所述第一存储单元与所述第一控制器连接，所述第一控制器配置为：
59.将所述第一电流值与预设电流值进行比较；
60.响应于检测到所述第一电流值大于等于预设电流值，则将当前第一电流值、当前第一电流值对应的测量时间存储至所述第一存储单元。
61.在一些实施例中，所述第一控制器还配置为：
62.响应于在所述第一电流值大于等于预设电流值之后检测到所述第一电流值小于预设电流值，则再次将当前第一电流值和当前第一电流值对应的测量时间存储至所述第一存储单元。
63.在一些实施例中，所述装置还包括与所述第一控制器连接的第一蜂鸣器，所述第一控制器配置为：
64.响应于检测到所述第一电流值大于等于预设电流值，则控制所述第一蜂鸣器发出报警。
65.在一些实施例中，与前述直接测量流过场效应晶体管电流方式不同的是可以通过在电路中增加电阻的方式间接测量场流过效应晶体管电流，具体来说：每一电流计算单元均包括预设阻值第一电阻、第二电压计和第二控制器；
66.所述第一电阻与对应场效应晶体管串联，所述第二电压计并联在所述第一电阻的两端并配置为检测所述第一电阻两端的电压值；
67.所述第二电压计与所述第二控制器连接，所述第二控制器配置为基于所述第一电阻两端的电压值、所述预设阻值计算流经对应场效应晶体管的第二电流值。
68.在一些实施例中，所述装置还包括第二存储单元，所述第二存储单元与所述第二控制器连接，所述第二控制器配置为：
69.将所述第二电流值与预设电流值进行比较；
70.响应于检测到所述第二电流值大于等于预设电流值，则将当前第二电流值、当前第二电流值对应的测量时间存储至所述第二存储单元。
71.在一些实施例中，所述第二控制器还配置为：
72.响应于在所述第二电流值大于等于预设电流值之后检测到所述第二电流值小于预设电流值，则再次将当前第二电流值和当前第二电流值对应的测量时间存储至所述第二存储单元。
73.在一些实施例中，所述装置还包括与所述第二控制器连接的第二蜂鸣器，所述第二控制器配置为：
74.响应于检测到所述第二电流值大于等于预设电流值，则控制所述第二蜂鸣器发出报警。
75.请再次结合图2所示，所述装置还包括热插拔芯片和第二电阻(即电阻r
‑
shunt)；
76.所述热插拔芯片串联在所述电源供应单元1与多个场效应晶体管之间，所述第二电阻与所述热插拔芯片并联。
77.在又一个实施例中，请再次结合图1和2所示，下面以将该装置应用服务器为例，采用多路并联的mosfet分散大电流热插入设为例进行详细说明，与传统服务器采用多路并联的mosfet分散大电流热插入设计相比本发明的装置增加如下部件：
78.电流计算单元3，可以计算出各路mosfet当下精准电流值
79.均流计算单元4，存取各颗mosfet当下电流大小，并且计算出各颗均流情况下之值，以数字方式呈现；
80.电流调整单元5，将电流计算单元与均流计算单元所演算只大小在此处进行波型调整
81.异常侦测缓存器6，新增此功能，优化现有系统的不足，并且将运行过程中异常状况记录在此缓存器中。
82.本次发明将使用上述所提到之技术特点达成自动调节电流并提升系统稳定之效能，使得每颗mosfet得以流经准确的均流电流，进而达到各颗组件稳定消耗并且在合理的运作范围之内。而在这个过程中，电流计算单元3会实时运作，利用微欧姆计与电压计直接精确计算出各颗mosfet流经之电流，或者采用常规使用的电阻专换电压模式来表示电流大小。
83.其中，均流计算单元4会依据当下电流计算单元3中的结果总结计算出总共的电流量，并利用上述计算出的每颗mosfet适合之流量之结果进行创新的dpwm波型产出，利用dpwm模式取代原始系统以模拟方式进行各mosfet之开关控制，以数字波型方式控制大大降低模拟控制所导致的误差，并且也简化系统的复杂度。另外，通过上述所得到之各颗实际流经电流，同样计算出当下的dpwm波型，并将此两个波型进而提供信息给接下来的电流调整单元作为依据运作调整。
84.对电流调整单元5之设计而言，会通过上述均流计算单元4所得到之电流值转换波型进行调整，提供相对应的mosfet开关时间，进而使各颗mosfet达到目标电流，最后以达到
均流之目的。另外，针对原始实际的dpwm波型也会传送至异常侦测缓存器6，透过此机制，在运作异常的情况下，发出警示并且把这个情况存到异常侦测缓存器6内，工程师可以在后端分析时，判断曾经发生的异常，若电流异常过大超过预设电流值，则关闭此颗mosfet，以降低各个mosfet的损害。
85.本发明的装置至少具备以下有益技术效果：在整体的服务器当中会利用到许多大电流应用，该装置可以确保设计的组件时时都处于正常运作之状态。服务器运作是持续的，在长时间的运作之下，组件的寿命更是极为重要，该装置不但是提升系统之稳定度，也可以提升服务器产品本身的竞争力，一旦服务器运作之中发生异常状况,此发明也可立即针对其状况作应对，关闭运作，以降低更大的损害，并且提升产品之价值。另外，在电流计算单元之中加入警告机制，当计算出系统电流异常时，可以把此讯号记录下来到异常侦测缓存器，如果纪录的数值超出设计值,则立即关闭异常的mosfet，降低组件损坏的机率。利用上述之特点可以达到整体设计的精准度，而且透过自动更正均流的方式可以使各组件使用率平均，并且提高整体系统之稳定性。
86.以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
87.应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
88.上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
89.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。