[0004] 该申请大体上针对功率转换，并且更具体地涉及中间总线架构电力系统和操作中间总线架构电力系统的方法。

[0005] 中间总线电力系统典型地包括总线转换器，其通过中间总线结构提供DC总线电压给多个负载点转换器(POL)。该多个POL中的每个提供单独的输出电压给可随时间变化的负载。本领域内技术人员能够认识到POL可模块化或可以是分立实现并且还可提供多个输出电压给多个负载。整体系统效率与总线转换器的效率以及采用的多个POL的效率成比例。该整体系统效率取决于许多因素，其包括DC输入电压和DC总线电压以及总线转换器和POL的设计和操作特性。因此，整体系统效率的优化是复杂的并且取决于多种因素。该方面中的改进将证明对于本技术领域是有益的。

[0133] 对于具有至少50瓦的功率能力的DC电力系统，总线转换器常常用于形成供应多个负载点转换器(POL)的中间总线电压，这些POL进而提供多个输出电压给单独负载。图1图示中间总线电力系统(一般标示为100)的简化框图，可采用其来检查中间总线架构的各种一般特性。该中间总线电力系统100包括总线转换器105，其采用输入电压(例如，
48伏DC)来提供中间总线110上的中间总线电压。该中间总线电力系统100还包括多个POL1151-115N，其提供N个独立调节的DC输出电压(例如，1.0伏、1.2伏等)，如示出的。

[0134] 一般来说，当总线转换器的总线输出电压对于恒定输入电压而增加时它的效率将增加。例如，12伏输出总线电压转换器将比六伏输出总线电压转换器更高效，因为对于恒定功率水平，六伏总线电压转换器供应12伏总线电压转换器的输出电流的两倍，由此增加电阻损耗，其导致较低的整体效率。

[0135] 图2图示典型的48伏输入、以各种输出电压的400瓦转换器的一系列效率曲线，一般标示为200。当总线转换器的输出电压增加时它对于给定输出功率更高效地操作，这时明显的(除了在非常轻的负载下)。另外，在较低输出电压下引致的较高损耗也限制可用的输出功率。例如，如果来自总线转换器的输出电流局限于33安培，五伏输出总线转换器仅可以供应大约165瓦，而相同的转换器可以以12伏输出来输送400瓦。

[0136] 图3图示POL转换器的效率曲线的示范性组，一般标示为300，其示出作为较低中间总线电压的函数的增加的效率特性。该POL转换器的效率特性是它的输出电压、它的负载电流和供应该POL转换器输入的总线电压的函数。与总线转换器相反，POL转换器的效率随总线电压减小而增加。因此，向该POL转换器提供较低的总线电压增加它的效率，而总线转换器用较高的总线电压更高效地操作。

[0137] 产生损耗的第三个因素是由于总线分布电阻。图4图示由于各种总线分布损耗引起的中间总线损耗特性的示例，一般标示为400。如可通过检查损耗特性400看见的，当总线电压减小时由于可供应给需求负载的电流增加，分布损耗增加。

[0138] 结合之前论述的效率特性产生示范性的整体效率特性。图5图示宽功率转换效率，一般标示为500，其结合关于图2、3和4论述的之前的效率特性。在该示例中，最佳的整体效率通过以最低总线电压(其在该情况下是五伏)操作而得出。然而在该输出电压，因为总线转换器将限制它的输出电流，仅可以从总线转换器的输出获得165瓦(33A下5V)。在该简单示例中，将总线电压从轻负载下的五伏调节到最大负载下的14伏提供具有优化效率的系统。当然，其他示例可展现不同的效率曲线组。

[0139] 因为总线电压随输入电压和负载电流变化，当利用未调节的总线转换器时优化系统效率进一步复杂化。此外，尽管未调节的总线转换器自身可具有比调节的总线转换器的效率某种程度上内在更高的效率，它供应的“不可控”总线电压可导致比使用调节的具有优化的总线电压的总线转换器的电力系统低的整体电力系统效率。

[0140] 本公开的实施例利用决策引擎优化控制器，其控制系统变量以基于监测的系统变量或系统约束来改进整体系统效率。这与中间总线电力系统的每个组成部件的效率优化相比提供中间总线电力系统的整体效率的优化。即使中间总线电力系统的一些组成部件以低于它们的最大可实现效率操作，可实现该整体效率优化。可最初存储或实时测量操作电力系统数据和组成部件的操作特性用于在优化整体效率中使用。

[0141] 中间总线电力系统的控制可由本地控制器提供，其与组成部件(例如，总线转换器)中的一个或多个成一体或是单机控制器。该本地控制器还可与总系统控制器或三个实施例的一些组合协同操作。

[0142] 另外，可采用多个总线转换器来提供中间总线电压，并且分摊到多个POL转换器的中间总线电流。这些总线转换器中的至少一个是调节的总线转换器，而其他可是调节的或未调节的。

[0143] 图6图示根据本公开的原理构建的基于决策的控制器(一般标示为600)的实施例的框图。该基于决策的控制器600包括决策引擎优化控制器605，其采用自变量610、因变量615和系统约束620来向对应系统提供控制决策。该决策引擎优化控制器605采用决策引擎，其用于确定如何响应于监测的因变量615或系统约束620改变自变量610。在一个实施例中，该决策引擎采用基于一个因变量并且影响一个自变量的一系列逻辑运算和数学计算。在更一般的实施例中，可连同系统约束考虑任何数量的因变量和自变量。

[0144] 决策引擎优化控制器605可包括例如用于进行总线转换器的调节和控制的数字控制器的部分。更具体地，决策引擎优化控制器605可包括例如采用在数字控制器集成电路(IC)上执行的计算机代码中实施的一个算法或多个算法。该数字控制器IC可包括单个数字控制器，其执行决策引擎优化控制器605算法和总线转换器的调节和控制。备选地，该数字控制器IC可包括执行总线转换器调节、控制的多个数字控制IC和决策引擎优化控制器。

[0145] 一般来说，图6图示的实施例和要论述的相关实施例具有独立于或取决于采用的控制架构的多个变量。为了本公开的目的，自变量限定为可以直接控制的那些变量。对应地，为了本公开的目的，因变量限定为例如被监测来确定是否实现期望的结果的那些变量。

[0146] 一般，可采用多个变量作为采用决策引擎优化控制器的本公开的实施例内控制的自变量。对应于相关实施例的电力解决方案的任何构件的自变量示例可包括输出电压(例如总线电压)、开关频率或相位(该电力解决方案的任何构件的)、开关定时(该电力解决方案的任何构件的任何组件的)、栅极驱动电压(该电力解决方案的任何构件的任何组件的)、启用的开关装置的数量(该电力解决方案的任何构件的)、启用的开关级的数量(该电力解决方案的任何构件的)或主动产生的扰动。本领域内技术人员能够认识到本公开的实施例内可同样控制的其他自变量。

[0147] 多个变量也可用作因变量，其由本公开的实施例采用决策引擎优化控制器监测并且可或可不在对自变量做出改变的决策中使用。对应于相关实施例的电力解决方案的任何构件的因变量示例可包括输出电流、效率、功率耗散、电磁干扰(EMI)、输出波纹、瞬态响应、温度、电流分摊信号或对主动产生的扰动的响应。同样，本领域内技术人员能够认识到在实施例内可同样监测的其他变量。

[0148] 另外，可在决策中采用系统约束来对自变量做出改变或限制该改变。系统约束也可限制对因变量的改变。约束包括在系统操作之前建立的预设条件，以及是由用户做出来影响系统操作的那些变化的用户设置约束。原位约束是系统操作中内在的那些约束，其中警告可视为原位系统约束的特殊情况。另外，当系统在系统操作期间更改它的功能性时，出现适应性约束。同样，本领域内技术人员能够认识到这些类别内的特定约束或可能在实施例内可应用的其他约束。

[0149] 在自变量是总线电压的示例中，对应的因变量是总线电流，因为它部分取决于该总线电压。可改变该总线电压使得该总线电流满足例如由系统约束设置的要求。另一个因变量是系统效率，其可由于新的总线电压和总线电流变量的结果而间接提高(相对于静态总线电压)。

[0150] 另外，自变量可是主动产生的扰动，并且一个或多个因变量可是对该主动产生的扰动的响应。备选地，自变量和因变量可采用被动系统特性。同样，主动产生的扰动和被动系统特性的混合可构成自变量和因变量。

[0151] 自变量也可用作因变量。这个的示例是总线电压，其由决策引擎优化控制器确定，但可由于其他的影响而改变并且因此将需要监测。在该情况下，它将是因变量，并且控制器可制定改变以如同自变量那样影响它。因变量也可直接或间接监测。这个的示例将是作为直接因变量的总线电流和作为间接因变量的系统效率。

[0152] 决策引擎优化控制器可监测总线转换器的温度、电流和功率耗散。基于这些因变量，该决策引擎优化控制器可建立总线电压或开关频率和相位中的偏置来基于因变量最小化品质系数。例如，改进并联的多个总线转换器之间的热分布的自变量和因变量可采用总线开关频率和相位连同总线电压的自变量。对应的因变量可包括总线转换器功率耗散、总线转换器温度和总线转换器输出电流。

[0153] 决策引擎优化控制器可监测系统特性随时间的改变并且对它作出响应。例如，总线分布损耗可由于随时间的退化(例如，由于环境腐蚀)而改变。在该情况下，可改变例如最大总线电压的约束来补偿该退化。

[0154] 图7图示根据本公开的原理构建的中间总线架构电力系统(一般标示为700)的实施例的框图。该中间总线架构电力系统700包括具有总线连接706的总线转换器705，其将DC输入电压VINPUT转换成中间总线710上的DC总线电压VBUS。该中间总线架构电力系统700还包括具有连接到该中间总线710的输入的多个负载点转换器(POL)7151、7152、...、
715N，其从该总线电压VBUS供应对应的多个输出电压VO1、VO2、...、VON。

[0155] 中间总线架构电力系统700进一步包括决策引擎优化控制器720，其嵌入总线转换器705中并且由此耦合于总线转换器705并且控制系统变量以基于监测的系统变量或系统约束来改进整体系统性能。决策引擎优化控制器720可包括例如用于进行总线转换器的调节和控制的数字控制器的部分。更具体地，决策引擎优化控制器720可包括例如采用在数字控制器IC上执行的计算机代码实施的一个算法或多个算法。该数字控制器IC可包括单个数字控制器，其执行决策引擎优化控制器720算法和总线转换器的调节和控。备选地，该数字控制器IC可包括执行总线转换器调节、控制的多个数字控制IC和决策引擎优化控制器。

[0156] 对于总线转换器705能够自主调节总线电压VBUS存在数个优势。第一，不需要外部控制器，因为在该实施例中，决策引擎优化控制器720(即，至少它的功能性和意图)已经集成进入总线转换器705。实际上，该方式可以在不同类型的总线转换器中使用，范围从仅使用模拟接口和模拟控制的总线转换器到完全数字的总线转换器(包括接口和控制)。第二，因为不需要外部控制器，简化了设计和开发。这可预期大大增加利用总线电压调制与系统加载的效率提高方案的采纳水平。第三，该方案用现有插座提供反向轨迹可转换性，在这里现有总线转换器被替换。具体地，在现有应用中，超过完全调节的模拟转换器的显著效率提升可以通过使用模拟接口和数字控制的组合获得。也支持改造选项，其允许能量和成本节约。

[0157] 总线连接706提供总线转换器705和中间总线710之间的可控连接，其由一个或多个分别可控的并联开关(例如，场效应晶体管(FET))组成。该能力允许修改总线连接706的开关电阻。备选地，总线连接706可包括简单的低阻抗焊接或连接器化的连接来提高系统效率。

[0158] 在图示的实施例中，总线转换器705包含决策引擎优化控制器720并且可自主地(即，没有来自外部控制器的任何通信)改变总线电压VBUS来优化中间总线架构电力系统700的效率。这可通过总线转换器705测量例如它的输出电流并且将总线电压VBUS自主设置到提高系统功率转换效率(其超过通过以固定的总线电压操作将满足的效率)的水平，同时满足负载输送高达设计最大值(即，约束)的所需功率的需求而实现。当总线转换器
705加电时决策引擎优化控制器720中的算法可例如自动启用，或备选地当总线转换器705加电时它可停用。如果它被停用，用户可通过经由例如数字通信总线与总线转换器通信实现决策引擎优化控制器720中的算法。备选地，总线转换器705的引脚可由用户采用来指示总线电压变化算法是否要启用。

[0159] 另外，其他实施例可通过总线电压VBUS提供总线转换器705和POL7151、7152、...、715N之间的通信(即，采用中间总线710作为通信总线)，用于由一体式决策引擎优化控制器720使用。例如，可调制中间总线电压VBUS来在总线转换器705和POL转换器7151、
7152、...、715N中的至少一个之间携带数字或模拟信息。

[0160] 总线转换器705还可采用另外的方式来作为操作特性(例如，包括但不限于输出电流、输入电流、输出功率、输入功率、输入电压等)的函数提高系统效率。例如，总线转换器705可作为操作特性的函数调节它的开关频率。另外，在较低输出功率水平下减小开关频率以便进一步提高效率，这可是有利的。

[0161] 作为输出特性的函数提高效率的另一个方式可以是对总线转换器705自适应地调节它的各种电力开关之间的定时。特别地，可采用初级参考电力开关和次级参考同步整流器之间的定时调节。作为输出特性的函数提高效率的再另一个方式是对总线转换器705自适应地调节一个或多个电力开关的栅极驱动水平。效率提高的另外的方法的这些示例规定为说明性的而不是限制性的。

[0162] 这些效率提高方案中的示范性思想是与满足汲取的输出电流符合它的设计约束这一条件一致地使总线转换器705一直以最低的可能总线电压VBUS(或最佳开关频率、最佳开关定时关系、最佳栅极驱动电压等)操作。

[0163] 图8A、8B和8C图示根据本公开的原理实施的中间总线架构电力系统的效率优化方法(一般标示为800、820、850)的实施例的流程图。一般，方法800、820和850可应用于控制由如关于本公开论述的决策引擎优化控制器的实施例提供的决策。

[0164] 在一个示例中，这些方法可作为总线转换器(例如，图7的总线转换器705)的部分数字地、使用模拟电路或两者的组合实现。数字实现可是优选实施例，因为它典型地提供更大的灵活性。可建立数个关键参数，作为在总线转换器的制造测试期间存储在总线转换器中的值或作为通过例如电力管理总线的数字接口改变或存储的值。这可在总线转换器组装之前或组装后，并且在需要总线转换器操作输送输出功率之前发生。

[0165] 这些参数的示例包括单个总线转换器输出电流阈值Io，1，总线电压Vo(例如，在图7的中间总线710上的DC总线电压VBUS)可在其附近调节来优化效率。另外，参数可包括第一总线转换器输出电流阈值Io，1(总线电压Vo可以减小到其以下用于提高效率)，和第二总线转换器输出电流阈值Io，2，总线电压Vo需要基于最小和最大允许的总线转换器输出电压Vo，min、Vo，max升高到其以上来避免超过最大额定总线转换器电流能力Io，max。在该情况下，例如，Io，1可选择为Io，max的百分之70，并且Io，2可选择为Io，max的百分之85。

[0166] 方法800采用单个总线转换器输出电流阈值Io，1并且在步骤802开始。然后，在步骤804，测量由中间总线供应的输出电流IO。决策步骤806确定输出电流Io是否小于总线转换器输出电流阈值Io，1。如果更小，在步骤808计算大于或等于最小允许的总线转换器输出电压Vo，min的新的较低输出电压Vo。在步骤810设置该新的较低输出电压Vo，并且方法回到步骤804。如果在步骤806，输出电流Io不小于总线转换器输出电流阈值Io，1，在步骤812计算小于或等于最大允许的总线转换器输出电压Vo，max的新的较高输出电压Vo。在步骤814设置该新的较高输出电压Vo，并且方法800再次回到步骤804，在这里持续测量输出电流Io并且对应地调整输出电压Vo。

[0167] 方法820采用第一和第二总线转换器输出电流阈值Io，1和Io，2并且在步骤822开始。然后在步骤824，测量由中间总线供应的输出电流Io。决策步骤826确定输出电流Io是否小于第一总线转换器输出电流阈值Io，1。如果它较小，决策步骤828确定输出电压Vo是否大于最小允许的总线电压Vo，min。如果输出电压Vo不大于最小允许的总线电压Vo，min，方法820回到步骤824，在这里持续测量输出电流Io。

[0168] 如果决策步骤828确定输出电压Vo大于最小允许的总线电压Vo，min，计算新的较低输出电压Vo，其中根据它大于或等于步骤830中以及在步骤832中设置的最小允许的总线电压Vo，min，该新的较低输出电压Vo等于(Vo×Io)/(Io，1)。方法820再次回到步骤824，在这里持续测量输出电流Io。

[0169] 如果在决策步骤826中，输出电流Io不小于第一总线转换器输出电流阈值Io，1，决策步骤834确定输出电流Io是否大于或等于第二总线转换器输出电流阈值Io，2。如果输出电流Io不大于或等于第二总线转换器输出电流阈值Io，2，方法820再次回到步骤824，在这里持续测量输出电流Io。

[0170] 如果输出电流Io大于或等于第二总线转换器输出电流阈值Io，2，计算新的较高输出电压Vo，其中根据它小于或等于步骤836中以及在步骤838中设置的最大允许的总线电压Vo，max，该新的较高输出电压Vo等于(Vo×Io)/(Io，2)。方法820再次回到步骤824，在这里持续测量输出电流Io并且对应地调整输出电压Vo。

[0171] 方法850也采用第一和第二总线转换器输出电流阈值Io，1、Io，2以及采用分立输出电压阶跃的输出电压修改。方法850在步骤852开始，并且在步骤854测量输出电流Io。然后，决策步骤856确定输出电流Io是否大于第二总线转换器输出电流阈值Io，2。如果它更大，输出电压Vo升高到最大允许的总线电压VO，max，并且方法850回到步骤854。

[0172] 如果输出电流Io不大于第二总线转换器输出电流阈值Io，2，决策步骤860确定输出电流Io是否小于第一总线转换器输出电流阈值Io，1。如果它不是更小，方法850再次回到步骤854。如果它更小，决策步骤862确定输出电压Vo是否大于最小允许的总线电压Vo，min。如果它不是更大，方法850再次回到步骤854。如果它更大，决策步骤864确定电压阶跃计数是否大于阶跃计数极限值Co。如果电压阶跃计数不大于阶跃计数极限值Co，电压阶跃计数在步骤866增加一，并且方法850回到步骤854。如果电压阶跃计数大于Co，在步骤868，输出电压Vo降低了校正固定电压阶跃Vstep。电压阶跃计数在步骤870重置为零，并且方法850再次回到步骤854。

[0173] 特别地，方法850可例如对总线转换器705提供输出电压变化方案的实现复杂性降低。在分立阶跃中向总线电压VBUS提供变化可允许使用查找表来对某一规定的功率水平或系统变量的其他组合确定新的总线电压VBUS，并且由此消除需要乘或除的计算。使用分立总线电压阶跃还可使总线电压变化的频率最小化，由此减小总线电压水平的干扰。使用决策步骤864可使总线电压减小的速率变慢来确保系统充分调整到较低的总线电压(并且因此较高的总线电流)。

[0174] 可用可变步长实现总线电压变化来适应优化中的不同参数。例如，在总线电压VBUS减小期间，总线电压VBUS中较小的步长可有利地用于允许系统负载在达到最终的总线转换器输出水平之前均衡。相似地，在负载功率水平增加之后，总线电压VBUS可以较大的阶跃爬升以便快速地适应新的负载功率水平。

[0175] 除在增加总线电压但通过使用较小的阶跃而更逐渐地降低总线电压方面积极外，这些示范性方法的许多其他变化形式也是可能的。利用Io，1和Io，2对Io，max的可变比作为例如总线电压Vo、温度等其他变量的函数，这也可有利地被采用。另外，这些示范性方法可通过包含其他参数或变量而修改。例如，可采用期间T1，其涉及对于效率优化多久测量总线转换器电流(例如，每T1秒一次)。备选地，输出电压在输出电流Io等于或大于Io，2时以其而增加的转换速率S1或输出电压Vo在输出电流Io小于Io，1时以其而减小的转换速率S2是其他示例。

[0176] 此外，总线电压VBUS中的变化可通过以与将触发过电流条件(由于中间总线电容CIB的充电引起)相比更慢的速率转换总线电压VBUS而实现。最大允许的总线电压转换速率可由用户设置或从预测试确定或通过对使用的电容值编程(例如，诸如在系统的制造测试期间)而确定。

[0177] 因为车载功率转换系统可基于特定电力子系统特性中的小差异而在单元之间不同，在测试期间(例如在组件模块或组装系统的制造过程期间)进行的实际测量可用于确定例如总线电压VBUS的变量的最佳设定值。最佳设定值可以是例如输出功率、模块温度等一个或多个功率转换系统变量的函数。预测试和特征化允许使用预优化设定值，由此减少在实际系统使用期间牵涉的计算并且增加对新变量值的响应速度。

[0178] 在功率转换实施例(例如中间总线架构电力系统700)中，例如，可需要改变总线电压VBUS来适应增加的负载水平。在某些情况下，负载水平的该增加可发生得如此快而超出总线转换器705的输出电流极限。为了支持负载水平的该短期增加而不关闭总线转换器705，它的电流极限可以持续预定时段地增加到较高电流水平，由此支持总线转换器705在瞬态负载条件下的持续操作。这样的能力可允许用于优化总线电压VBUS的更积极的设定值。

[0179] 上文描述的对于采用自动总线转换器(例如，具有嵌入式决策引擎优化控制器的那个)的中间总线架构电力系统的特征和益处也可适用于另一个中间总线架构电力系统(其中总线转换器采用是独立并且从其自身分离的决策引擎优化控制器)，这对于相关领域内技术人员将是明显的。

[0180] 图9图示根据本公开的原理构建的中间总线架构电力系统(一般标示为900)的另一个实施例的图。该中间总线架构电力系统900包括总线转换器905，其具有将输入电压VINPUT转换成中间总线910(其如示出的那样将中间总线电容CIB连接)上的总线电压VBUS的总线连接906。该中间总线架构电力系统900还包括多个POL转换器(POL)9151、9152、...、915N，其具有连接到中间总线910的输入，该中间总线910从总线电压VBUS供应对应的多个输出电压VO1、VO2、...、VON。

[0181] 中间总线架构电力系统900进一步包括决策引擎优化控制器920，其控制系统变量以基于监测的系统变量或系统约束来改进整体系统性能。另外，中间总线架构电力系统900包括作为通信总线操作的数据和控制总线925以及连接到源电压VSOURCE(其提供输入电压VINPUT)的电力接口模块930。

[0182] 如之前的，总线连接906提供总线转换器905到中间总线910的可控连接。总线连接906可包括一个或多个并联开关(例如，FET)，其中每个开关可独立可控来允许修改多个并联开关的开关电阻。备选地，总线连接906可包括简单的低阻抗焊接或连接器化连接用于提高系统效率。电力接口模块930的目的是在将源电压VSOURCE馈送到总线转换器905之前调节它(例如，来提供电磁干扰的过滤、双源电压馈送的处理或输入电压VINPUT的提升以便于穿越)。

[0183] 在图示的实施例中，数据和控制总线925连接在中间总线架构电力系统900的组成部件之间来允许这些组成部件中的全部或至少一部分之间的数据传输。另外，决策引擎优化控制器920可提供组成部件的系统控制，这些组成部件通过数据和控制总线925而可控。这里，数据和控制信号并入数据和控制总线925内。备选地，数据和控制信号可采用独立总线。

[0184] 在一个情况下，决策引擎优化控制器920是与其他组成部件分离的独立系统控制器。备选地，决策引擎优化控制器920可例如与其他组成部件(例如，总线控制器905或POL9151、9152、...、915N中的一个或多个)中的一个或多个成一体。

[0185] 在一个实施例中，决策引擎优化控制器920在组成部件内在调整各种参数(例如，总线电压VBUS或频率或开关定时)方面自主操作来优化整体系统效率。如指出的，组成部件中的每个通过数据和控制总线925而与其他组成部件中的一个或多个数据通信。例如，数据和控制总线925可根据内部集成电路(I2C)通信总线规范而操作。备选地，可使用其他通信总线和总线协议，其包括控制器区域网络(CAN)总线、串行外设接口(SPI)总线或任何有线、无线或光通信总线方法。当然，这样的通信可以根据需要是双向或单向通信。

[0186] 如之前的，在某些实施例中，组成部件的至少一部分之间的通信可通过总线电压VBUS而实现。这可包括总线转换器905与POL9151、9152、...、915N之间的通信。作为一个示例，可用较高的频率数据信号调制总线电压VBUS，其中起作用的组成部件中的每个包含调制并且解调高频数据信号由此与决策引擎优化控制器920通信的能力(无论它的位置在哪(即，独立或一体式))。在一些实施例中，经由中间总线910的通信可消除对独立数据和控制总线925的需要(例如，上文的图7的实施例中的一个)。

[0187] 如指出的，决策引擎优化控制器920可与组成部件(例如总线转换器905)中的一个成一体，从而允许它监测系统性能并且指引其他组成部件进行内部调整。在该示例中，总线转换器905包含充分的处理和存储能力以作为决策引擎优化控制器920执行调整例如总线电压VBUS同时还指示POL9151、9152、...、915N中的一个或多个来调整开关频率。当然，还可以其他方式调整POL9151、9152、...、915N。

[0188] 组成部件(例如，POL9151、9152、...、915N)中的每个可以展现它们自身特有的性能特性。一个POL模型可在与不同的POL模型相比时展现不同的效率曲线。这些模型中的每个还可对其他调整(例如开关定时或开关频率的变化)作出不同的反应。如果考虑内在差异，不同POL模型之间的这些内在差异可使整体系统性能优化复杂化并且与可以用别的方式实现相比可能导致更低的整体效率。

[0189] 决策引擎优化控制器920(无论是独立还是一体式)可配置成读取单独组成部件(例如，POL9151、9152、...、915N)的型号，由此知晓中间总线架构电力系统900的特定配置。然后可用每个特定型号的特定代表性特性对决策引擎优化控制器920编程并且在计算整体效率优化时考虑该信息。这样，决策引擎优化控制器920可以有所不同地调整组成部件中的每个，由此与在没有该信息的情况下用别的方式可以实现的相比典型地实现更好的效率优化。

[0190] 例如，最佳开关频率对于不同的POL是不同的，这取决于特定操作条件。另外，还可修整最佳总线电压VBUS来优化特定配置的效率。这样的模型特定信息可以存储在决策引擎优化控制器920中作为例如查找表，或该信息可作为由决策引擎优化控制器920采用的控制算法的一部分而被包括。

[0191] 备选地，组成部件中的每个可具有在测试阶段确定的它的特定性能特性的某些方面，并且该信息然后存储到测试的组成部件的非易失性存储器内。决策引擎优化控制器920然后可以读取该信息，连同型号或来代替型号，并且在优化算法中使用特定性能特性。这样，可以获得更高的效率，因为可以在考虑组成部件的实际测试特性而不是它们的代表性特性的情况下调整和优化中间总线架构电力系统900。

[0192] 另外，决策引擎优化控制器920可改变总线电压VBUS以通过利用算法来确定最大效率的操作点而优化效率。例如，决策引擎优化控制器920可执行这样的例程：其使总线电压VBUS增大同时监测到中间总线架构电力系统900的输入电流。然后，总线电压VBUS将设置在最小输入电流的点处。可定期或根据命令运行该算法。算法可使用平均或平滑技术来避免对瞬态条件作出响应。

[0193] 根据决策引擎优化控制器920的处理能力，优化算法可超出可用的处理器带宽(特别地，如果处理器具有要执行的其他任务，例如环路补偿和占空比确定)。因此，例如在决策引擎优化控制器920内使用独立控制器来执行优化任务或在多核处理器中使用独立核，这可是有利的。

[0194] 在中间总线架构电力系统900中，总线电压VBUS的调整有利地可在由负载直接提供的负载功率信息之前。这允许在负载实际变化到新的水平之前调整总线电压VBUS以最佳地对应于新的负载功率水平。无论决策引擎优化控制器920位于哪里，来自负载的该信息可直接提供给它。

[0195] 很好地理解提高的操作温度使电子装置寿命减少并且降低装置可靠性。每个功率组件的操作温度与该组件的功率损耗连同影响它的局部环境温度和气流成比例。在复杂的电子系统中，功率装置被安置在由它们直接供电并且因此经历高度变化的局部环境温度和气流的特定负载装置指示的许多位置中。另外，许多系统在不存在冗余功率组件的情况下操作，并且因此，单个功率组件的失效可引起中间总线架构电力系统900以及负载系统的功能丧失。

[0196] 为了实现最佳系统寿命和可靠性，操作每个功率组件使得它的内部装置在它们的实际操作温度与它们的最大额定温度之间实现最大可能裕度，这是有益的。通过调整每个功率组件的开关频率或总线电压VBUS而平衡每个功率组件所实现的单独功率损耗并且使其最小化，这是可能的。

[0197] 在中间总线架构电力系统900的一个实施例中，每个功率组件采用(或至少关键功率组件采用)内部温度测量和报告能力。该能力允许决策引擎优化控制器920通过平衡每个功率组件的温度裕度或使其最大化而优化可靠性和装置寿命。与确保系统具有足够的操作裕度来允许变换到增加的功率水平相一致，这可通过改变单独功率装置开关频率或总线电压VBUS中的变化而实现。

[0198] 当对于恒定总负载功率降低总线电压VBUS时，总线转换器905内的损耗增加而POL内的损耗在更大程度上减小并且因此，总系统损耗减小。然而，总线转换器905中的增加损耗将使它经历更高的内部装置温度。因此，根据影响功率组件的局部环境温度和气流，不同的总线电压VBUS可以对中间总线架构电力系统900中的装置实现最佳操作温度裕度。其他操作参数(例如，开关频率、输入或输出电流以及输入或输出电压)可以具有要控制和优化的利益。这包括例如多个POL中开关频率的协同来消除它们之间的拍频或子谐波。

[0199] 受总线电压VBUS影响的另一个因素是由用于对中间总线910存储能量的中间总线电容CIB提供的保持时间。该存储的能量与总线电压VBUS的平方乘以总线电容CIB的值成比例。存储的能量用于在到总线转换器905的输入电压VINPUT被扰乱时的保持时间期间向POL9151、9152、...、915N提供电力。当为了效率优化而减少总线电压VBUS时，存储的能量还由于平方电压关系而减少更大的量。例如，这可导致在到总线转换器905的输入电压VINPUT的暂时中断期间穿越的保持时间不可接受或响应于临近的系统关闭警告信号对于正常的系统关闭(其允许状态和数据保留，等)时间不够。

[0200] 在对应的实施例中，决策引擎优化控制器920使总线电压VBUS正好在发生操作扰乱之前增加至最大总线电压。使总线电压VBUS增加至它的最大值确保在总线转换器905不再能维持总线电压VBUS之前将最大能量存储在中间总线电容CIB中。如果总线电压VBUS正好在中断或关闭之前保持在较低值，这与用别的方式所需要的相比允许使用更小的中间总线电容CIB值。

[0201] 如先前提到的，除控制总线电压VBUS外，决策引擎优化控制器920还采用其他方法来优化效率。许多功率级采用并联连接的开关场效应晶体管(FET)。与该并联配置的栅极驱动关联的损耗可超出由较低的传导或激活电阻提供的损耗减少。决策引擎优化控制器920可例如通过感测POL9151、9152、...、915N的单独输出电流而监测它们，并且发出命令来使以轻负载操作的POL9151、9152、...、915N中的一个中的对应栅极驱动失效。决策引擎优化控制器920还可停用多相位POL中采用的相位。

[0202] 图10图示根据本公开的原理构建的中间总线架构电力系统(一般标示为1000)的再另一个实施例的框图。该中间总线架构电力系统1000包括总线转换器1005，其采用将输入电压VINPUT转换成中间总线1010(其如示出的那样将中间总线电容CIB连接)上的总线电压VBUS的总线连接1006。该中间总线架构电力系统1000还包括多个POL转换器(POL)10151、10152、...、1015N，其采用单独POL控制器1、2、...、N并且使输入连接到中间总线1010，该中间总线1010从总线电压VBUS供应对应的多个输出电压VO1、VO2、...、VON。

[0203] 中间总线架构电力系统1000进一步包括耦合于总线转换器1005和多个POL10151、10152、...、1015N的决策引擎优化控制器1020，其控制系统变量以基于监测的系统变量或系统约束来改进整体系统性能。另外，中间总线架构电力系统1000包括数据和控制总线1025、连接到电压源VSOURCE用于提供输入电压VINPUT的电力接口模块1030以及总系统控制器1035，其耦合于决策引擎优化控制器1020。

[0204] 如之前的，总线连接1006提供总线转换器1005到中间总线1010的可控连接。总线连接1006由一个或多个并联开关(例如，FET)组成，其中每个开关独立可控来允许修改多个并联开关的开关电阻。备选地，总线连接1006可包括简单的低阻抗焊接或连接器化连接来提高系统效率。

[0205] 在图示的实施例中，数据和控制总线连接1025在中间总线架构电力系统1000的组成部件之间连接来允许组成部件的至少一部分之间的数据和控制信号传输。这里，数据和控制信号并入数据和控制总线1025内。备选地，在其他实施例中，数据和控制信号可采用独立总线。

[0206] 而且，中间总线架构电力系统1000中的电力接口模块1030的目的是在将源电压VSOURCE馈送到总线转换器1005之前调节它(例如，来提供电磁干扰的过滤、双源电压馈送的处理或输入电压VINPUT的提升以便于穿越)。

[0207] 决策引擎优化控制器1020提供组成部件的局部系统控制，这些组成部件通过数据和控制总线1025而可控。对应地，总系统控制器1035可以是更加一般或分层控制器，其提供中间总线架构电力系统1000的监管和超驰控制。多个POL控制器10151、10152、...、1015N中的每个通常通过数据和控制总线1025在决策引擎优化控制器1020或总系统控制器1035的影响下提供它相应的POL转换器1、2、...、N的单元控制。

[0208] 在该布置中，决策引擎优化控制器1020能够访问关于POL10151、10152、...、1015N中的一个或多个的数据，其包括例如它的类型或模型连同它的操作特性的静态信息。另外，实时操作信息(例如，它的当前负载、输出电压，等)也是可访问的。该信息或其的部分然后可以由决策引擎优化控制器1020发送到对应的POL控制器以供在确定和设置它的最大效率操作点中使用。

[0209] 例如，决策引擎优化控制器1020可用信号通知POL控制器1、2、...、N中的一个：条件是使得多相位POL可以在停用一个或多个相位的情况下操作。POL控制器然后可以从它的存储数据或通过数据和控制总线1025确定它是否将用停用的相位更高效地操作。在该情况下，POL控制器1、2、...、N中的一个可以指示它的对应POL停用相位。

[0210] 备选地，POL控制器可以通知决策引擎优化控制器1020停用相位提供更好的效率，并且决策引擎优化控制器1020可以命令POL控制器停用相位。在接收该命令后，POL控制器还可利用允许停用相的算法。操作效率可以通过该动作确定并且进一步的提高可通过改变总线电压VBUS而实现。

[0211] 如果新的操作效率高于之前停用相位的，POL控制器将使得保持停用该相位，只要决策引擎优化控制器1020允许即可。当然，其他POL特性将用于停用POL中的一个或多个相位。示例包括停用如上文提到的并联操作的FET或改变POL的操作频率。它还可包括将POL的输出电压调整到在可接受范围内的值，其导致效率增加。

[0212] 如果确定POL控制器的输出是无载的，POL控制器可使它对应的POL掉电。另外，POL控制器可从决策引擎优化控制器1020或总系统控制器1035自主地识别或接收可对于它相应的POL激活“轻负载”或“睡眠”状态的信号。备选地，决策引擎优化控制器1020或总系统控制器1035可对适合的POL控制器发起在可能这样做并且仍满足系统操作要求时进入低功率状态或关闭模式的命令。决策引擎优化控制器1020或总系统控制器1035然后可在充分提前通知情况下用信号通知POL控制器：将再次需要特定POL输出并且适合的POL可以被重新激活来输送需要的电力。

[0213] 重新激活每个POL的所需时间可以存储在决策引擎优化控制器1020、总系统控制器1035或适合的POL控制器中。重新激活的时间可以对于所有POL是恒定的或对于一个或多个POL是不同的，这取决于例如操作条件。该信息的使用确保对每个POL采用足够的重新激活时间。该一般类型的控制能适用调节或未调节的总线转换器方案。

[0214] 当中间总线架构电力系统1000处于低功率睡眠模式时，可存在某些时间或系统操作模式。例如，中间总线架构电力系统1000可在一天的特定时间进入睡眠模式。在睡眠模式期间，总线转换器1005和POL10151、10152、...、1015N进入低功率状态，其中例如总线电压VBUS是最小电压并且POL10151、10152、...、1015N在轻负载状态操作[0215] 图11图示根据本公开的原理构建的中间总线架构电力系统(一般标示为1100)的再另一个实施例的框图。该中间总线架构电力系统1100包括总线转换器1105(采用总线连接1106)，其将输入电压VINPUT转换成中间总线1110(其如示出的那样将中间总线电容CIB连接)上的总线电压VBUS。该中间总线架构电力系统1100还包括多个POL转换器(POL)11151、11152、...、1115N(具有连接到中间总线1110的输入)，其从总线电压VBUS供应对应的多个输出电压VO1、VO2、...、VON。

[0216] 中间总线架构电力系统1100进一步包括耦合于总线转换器1105和多个POL转换器11151、11152、...、1115N的决策引擎优化控制器1120，其控制系统变量以基于监测的系统变量或系统约束来改进整体系统性能。

[0217] 另外，中间总线架构电力系统1100包括：数据和控制总线1125；电力接口模块1130，其连接到电压源VSOURCE用于提供输入电压VINPUT；总系统控制器1135，其耦合于决策引擎优化控制器1120；以及采用并联总线连接1146的并联总线转换器1145，其用总线转换器
1105并联耦合于中间总线1110。

[0218] 总线连接1106和并联总线连接1146提供总线转换器1105和并联总线转换器1145到中间总线1110的相应可控连接。总线和并联总线连接1106、1146例如可每个由一个或多个并联开关(FET)组成，其中每个开关独立可控以允许修改多个并联开关的开关电阻。

[0219] 数据和控制总线1125连接在中间总线架构电力系统1100的组成部件之间来允许这些组成部件中的至少一部分之间的数据传输和控制信令。这里，数据和控制信号也并入数据和控制总线1125内。备选地，在其他实施例中，数据和控制信号可采用独立总线。电力接口模块1130的目的再次是在将源电压VSOURCE馈送到总线和并联总线转换器1105、1145之前调节它。

[0220] 决策引擎优化控制器1120提供组成部件的局部系统控制，这些组成部件通过数据和控制总线1125而可控。如之前的，总系统控制器1135可以是更一般的控制器或分层控制器，其提供中间总线架构电力系统1100的监管和超驰控制。

[0221] 决策引擎优化控制器1120或总系统控制器1135可在修改总线和并联总线连接1106、1146的开关电导中提供多个并联开关(例如，FET)的独立或集体控制。例如，多个并联开关中的一个或多个可在轻负载条件期间导通。另外，总线和并联总线转换器1105、1145中的一个可在轻负载条件期间从中间总线1110电断开。如以前论述的，这可需要采用考虑中间总线保持时间(中间总线电容CIB能量存储)以及重新激活的总线转换器的启动特性这样的方式而进行。在中间总线架构电力系统1100的一个实施例中，在修改总线和并联总线连接1106、1146的开关电阻中控制多个并联开关的决策引擎优化控制器1120的部分可驻留在总线转换器1105和并联总线转换器1145中。

[0222] 决策引擎优化控制器1120可调节总线和并联总线转换器1105、1145中的每个，使得它们均分或按比例分摊供应给中间总线1110的总负载电流，其在输送要求的总线电压VBUS时产生更高的整体系统电力效率。这些负载分摊特性可由预定的极限约束来满足例如瞬态负载能力和阶跃负载的其他电力系统需求。在一个实施例中，这些限制或并联条件可由总系统控制器1135确定并且提供给决策引擎优化控制器1120，其然后可提供总线和并联总线转换器1105、1145中的每个的调节和控制分摊。

[0223] 这可通过直接或间接工具测量输出电流而完成。间接工具可包括测量相关开关晶体管中的电流和使用例如变压器匝数比、占空比等存储的数据计算输出电流。决策引擎优化控制器1120可具有关于在特定操作条件附近的可允许输出电压或占空比偏移的预设极限，来限制瞬态条件期间中间总线1110中的电压摆幅。

[0224] 总线和并联总线转换器1105、1145可是调节和未调节类型的混合。决策引擎优化控制器1120可以修改调节的总线转换器的输出电压来匹配、可以小于或高于未调节的总线转换器。该条件可实现中间总线架构电力系统1100的更高整体效率，因为它可利用未调节的总线转换器的内在更高效率和调节的总线转换器的控制能力。

[0225] 在一些情况下，可存在最佳效率点，在这里决策引擎优化控制器1120设置调节的总线转换器的输出使得在两个总线转换器1105、1145之间存在相等或成比例的负载分摊。如果最大效率点要求低于由未调节的总线转换器供应的总线电压并且调节的总线转换器自身能够供应电流负载，决策引擎优化控制器1120可打开未调节的总线转换器的总线连接或使它关闭。

[0226] 图12图示操作根据本公开的原理实施的中间总线架构电力系统的方法(一般标示为1200)的实施例的流程图。该方法1200在步骤1205开始，并且输入电压在步骤1210中转换成中间总线上的总线电压。然后，在步骤1215中，中间总线上的总线电压由负载点转换器转换成输出电压，并且在步骤1220中，控制系统变量以基于监测的系统变量或系统约束来改进整体系统性能。

[0227] 在一个实施例中，控制系统变量包括调节输入电压，其中该调节包括过滤电磁干扰(EMI)，提供输入电压的多个馈送，或增加输入电压的值以促进穿越条件。

[0228] 在另一个实施例中，控制系统变量包括内部控制或外部控制提供总线电压的总线转换器，其中内部控制限定为嵌入总线转换器内的控制功能并且外部控制限定为在总线转换器外的控制功能。在任一个情况下，可采用总线转换器到中间总线的总线电压连接。备选地，控制系统变量包括控制提供总线电压的多个并联总线转换器，其中在一个示例中，该多个并联总线转换器中的至少一个是未调节的总线转换器。另外，控制系统变量包括控制提供输出电压的负载点转换器。同样，控制系统变量可包括控制多个负载点转换器。

[0229] 在更另一个实施例中，控制系统变量包括与系统外部的资源通信，其中该资源可是外部系统控制器。另外，控制系统变量包括采用测试、型号或序列号数据，其中测试、型号或序列号数据可是存储的数据或实时数据。交替地，控制系统变量包括采用步进方式控制对系统变量的改变，其中该步进方式可采用可变步长。同样，控制系统变量包括控制对系统变量的改变的转换速率。

[0230] 在再另一个实施例中，控制系统变量包括从由中间总线上的总线电压、输出电压、控制信号开关频率或相位、控制信号激活时间或时期和激活的可控装置的数量构成的组选择系统变量。另外，控制系统变量包括从由供应给中间总线的总线电流、负载点转换器输出电流、系统装置的功率耗散、系统装置的效率、系统装置的温度、系统装置的电磁干扰(EMI)、系统装置的电压波纹或电流波纹、系统装置的瞬态响应和对主动产生的系统扰动的响应构成的组选择监测的系统变量。

[0231] 在另外的实施例中，控制系统变量包括从由预设约束、用户限定约束、原位约束和适应性约束构成的组选择系统约束。另外，控制系统变量包括基于警告信号控制系统变量，其中在一个示例中该警告信号可指示临近系统关闭。

[0232] 在再另外的实施例中，控制系统变量包括采用系统的通信能力。另外，通信能力2
遵照从由内部集成电路(IC)总线规范、控制器区域网络(CAN)总线规范和串行外设接口(SPI)总线规范构成的组选择的一个。同样，通信能力可采用有线、无线或光学元件。此外，可采用中间总线作为通信能力。方法1200在步骤1225中结束。

[0233] 尽管已经参照采用特定顺序执行的特定步骤描述和示出本文公开的方法，将理解这些步骤可组合、细分或重新排序来形成等同的方法，而不偏离本公开的教导。因此除非本文具体地指出，这些步骤的顺序或编组不是本公开的限制。

[0234] 本申请涉及的本领域内技术人员将意识到可对描述的实施例做出其他或另外的增添、删除、代替或修改。