LTC4350實(shí)現(xiàn)冗余電源
在電信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器及分布式電源系統(tǒng)中,采用冗余電源的供電方式是消除電源系統(tǒng)單點(diǎn)故障的主要技術(shù)策略。所謂冗余電源,是指多個(gè)電源模塊同時(shí)承擔(dān)系統(tǒng)負(fù)荷,而一旦其中某個(gè)模塊出現(xiàn)問(wèn)題而停止供電時(shí),其它模塊便會(huì)平均承擔(dān)多出來(lái)的電源負(fù)載。為了提高系統(tǒng)的容錯(cuò)性和長(zhǎng)期連續(xù)工作的可靠性,要求冗余電源陣列中的各電源模塊具有熱插拔特性,可帶電拆卸和安裝。以熱插拔負(fù)載均分控制器LTC4350為核心構(gòu)成冗余電源的解決方案,具有設(shè)計(jì)和制造簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。
LTC4350允許系統(tǒng)均衡地使用多個(gè)以并聯(lián)方式相連的電源模塊,當(dāng)其中某一電源模塊出現(xiàn)故障時(shí),能夠使故障電源自動(dòng)從系統(tǒng)中斷開(kāi),并進(jìn)行故障報(bào)警。LTC4350中還集成了熱插拔控制器,可防止在電源模塊插入和拔出時(shí)對(duì)電源的負(fù)載總線形成沖擊。
一個(gè)完整的冗余供電方案,實(shí)際上是電源模塊和LTC4350的組合,如圖1所示。其中FET為N溝道功率型場(chǎng)效應(yīng)管,LTC4350通過(guò)將FET的柵極電壓降低到0V,實(shí)現(xiàn)對(duì)故障電源模塊與負(fù)載總線的隔離,以便在開(kāi)機(jī)狀態(tài)下更換電源模塊。系統(tǒng)正常工作時(shí),FET是TLC4350調(diào)節(jié)和穩(wěn)定電源輸出電壓的執(zhí)行元件。
如果由n個(gè)電源模塊組成的冗余電源陣列中,每一個(gè)電源模塊分擔(dān)全部負(fù)載電流的1/n,則可認(rèn)為電源模塊之間實(shí)現(xiàn)了電流均分。
電流均分的實(shí)現(xiàn)原理如圖2所示。其中取樣電阻RSENSE用于測(cè)量電源的工作電流,ISENSE模塊將檢測(cè)到的電流進(jìn)行放大后饋至LTC4350的GAIN引腳,并在GAIN引腳外接電阻RGAIN上形成取樣電壓。E/A2模塊將取樣電壓與均分總線的電流進(jìn)行比較,E/A2的輸出通過(guò)IOUT模塊調(diào)節(jié)電源的輸出電壓。使用E/A2模塊的目的是,強(qiáng)制GAIN引腳的電壓與SB引腳的電壓相等。當(dāng)系統(tǒng)中所有LTC4350的GAIN引腳的電壓與SB引腳的電壓相等時(shí),負(fù)載電流就被均分了。
E/A1模塊將負(fù)載總線的電壓與參考電壓(REF)進(jìn)行比較。如果FB引腳的電壓低于參考電壓,則E/A1的輸出通過(guò)串聯(lián)的二極管對(duì)均分總線進(jìn)行驅(qū)動(dòng);如果FB引腳的電壓高于參考電壓,則COMP1端接地,SB端與COMP1端之間通過(guò)串聯(lián)的二極管隔離開(kāi)來(lái)。
熱插拔過(guò)程受欠壓引腳（UV）的電壓控制。電源模塊插入時(shí),UV引腳的電壓低于鎖定電壓1.220V時(shí),GATE端輸出為0V,FET關(guān)斷。隨著VCC引腳的電壓因電容充電而緩慢上升,UV引腳的電壓也隨之升高,當(dāng)該電壓高于1.224V時(shí),FET的柵極通過(guò)10mA的電流源充電,GATE引腳的電壓上升,斜率為10mA/CG。這種緩慢的充電過(guò)程允許電源輸出以無(wú)縫的方式進(jìn)入負(fù)載均分,防止了大的浪涌電流進(jìn)入電源系統(tǒng)。
當(dāng)電源模塊關(guān)閉或拔出時(shí), LTC4350對(duì)FET的柵極進(jìn)行快速放電,UV引腳的電壓將跌落至1.220V以下時(shí),FET關(guān)斷,使電源與負(fù)載隔離開(kāi)來(lái)。
圖3是一個(gè)輸出電壓為5V的熱插拔冗余電源的電路圖,與其并聯(lián)的其它電源的結(jié)構(gòu)與之相同。
LTC4350使用SENSE+信號(hào)加載到電源上來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電源輸出電壓的調(diào)節(jié)。電阻ROUT和RSET用來(lái)設(shè)置電壓調(diào)整范圍。RSET上的電壓以ROUT/RSET的比率轉(zhuǎn)換成ROUT上的電壓。因此,輸出電壓的調(diào)整將跟蹤RSET引腳上的電壓。
