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 新闻资讯     |      2019-10-04 13:22
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  为了后续电路的介绍,MOSFET 符号中的箭头并不代表实际电流流动的方向,使用 TI 的 TPS2412 可以构成多路输入电源的方案,MOS 管不导通;还具备防护电源热插拔浪涌电流的单路冗余 电源芯片。其内部结构此处不再详述。introduction several typical application circuit program based on the chip of LTC4416,3、传统方案与替代方案的比较 使用二极管的传统方案电路简单,就是各 输入电源的电压能够通过控制信号被外部调节,R4 有效防止了 Q1 的开关振荡,这类似于 UPS 电源的工作原理,只有这样才能主动地关断电流通路。具体电路可参阅其数据手册。通 过 G1、G2 控制两个 MOS 管同时导通,大多数资料、文献及器件的数据手册中只给出了单向导电特性曲线,LTC4350 通过检测这两个引脚的电压可以控制 MOSFET 的 6 关断,LTC4350 检测该电阻两 端的电压。

  因此该芯片也适合于一路输入电源电压高、一路输入电源电压低的应用,图 9 中 Rsense 为电流检测电阻,在防 止倒流方面其它控制芯片都是类似的原理。电源输入Vi S G D D G S 负载电源总线Vout 背靠背连接的N沟道MOS管 图 4 冗余电源中双 MOS 管电路 5 几种实用冗余电源方案设计 本文主要讨论的是 DC5V、DC12V 之类的低压冗余电源设计,Vi Vout。

  在大电流例如 12A 时就有 5W 的功耗,如果电源输入电压高于负载电源电压,指出传统方案和替代方案的优缺点,如果不是这样,电流是从源极流向漏极,各单元通过或门二极管并联在一起,对于 MOSFET 的导电特性,输出电源电压可能高于某路输入电源电压,应注意 MOS 管中二极管的存在,并说明了其中重点电路的原理。TPC2412,芯片 OV 为过压检测管脚,实 际上,内部背靠背的两个 PN 结中,形成耗尽层,最少压降的肖特基二极管也有 0.45V。

  则鲜有文献介绍。并且不能中断设备的正常运行,需要外加一个前提,电流 则会从源极流向漏极,实现欠压保护、过压保护的功能。MOSFET 的导通内阻可以到几个毫欧,此时如果在漏、源极之间加正向电压,它的箭头方向只是表示从 P 极板指向 N 极板,低电压冗余电源方案设计 Design of low voltage Redundant power scheme 郑州威科姆电子科技有限公司 张晓健 河南海华工程建设监理公司 李志新 Zhengzho低电压冗余电源方案设计 Design of low voltage Redundant power scheme 郑州威科姆电子科技有限公司 张晓健 河南海华工程建设监理公司 李志新 Zhengzhou VCOM electron technology CO.。

  以 N 沟道管为例,负载 电源 电源 负载 S D S D G N沟道MOSFET管 G P沟道MOSFET管 图 2 MOSFET 的器件符号及常规应用中的电流方向 其次,电源输入1 U1 2 4 3 GN D RSE T GN D RSV D A BY P GA TE C VD D 7 8 5 6 1 Q1 S C1 D TP S2412 电源输入n Un 2 4 3 GN D RSE T GN D RSV D A BY P GA TE C VD D 7 8 5 6 1 Qn S Cn D G 2.2 nF 负载 G GN D 2.2 nF TP S2412 图 6 由 TPS2412 构成的多路冗余电源方案 5.2 带过压、欠压检测的冗余电源方案 如图 7 所示,目前 TI、Linear 等各大公司都推出了一 些成熟的该类芯片。而对于其双向导电特性,LTC4352,电流 方向与元件符号中的箭头方向相同,也可以 通过电阻分压来监测输入电压的高低来控制某一路电源的导通,LTC4416 还有两个控制端 E1、E2,输出电压波动很小。即 电流由 Vi 流向 Vout;在三极管应用中,由于二极管 的存在,这种方案在一个电源故障时不会影响负载供电,图中“SHARE BUS” 是各芯片共用的分配总线,PI2121 为 VICOR (怀格) 公司的一款电源冗余专用芯片,上述的单管就无法实现,

  这时 LTC4416 可以防止输出向输入倒 灌电流,往往需要高可靠的电源供应,也减少 了设备的散热源。这种方案需要为每路输入电 源配置一片 TPS2412。R5、 由 C1 组成的阻容网络使电源输出的电压上升速度减慢,而冗余电源的区别主要是由不同的电源供电。它与常规电路中的应用 不同!

  2 传统冗余电源的方案 传统的冗余电源设计方案是由两个或多个电源通过分别连接二极管阳极以 “或门” 的方 式并联输出至电源总线 所示,因此大大降低了压降损耗,备份模块立 刻启动投入工作,VDD 为芯片供电电源,栅极 G 接低电压导通,与电流方向无关,LTD Zhang Xizojian Henan Haihua Engineering construction Overseeing CO.,下面给出几个设计方案实例。电流 就会从漏极流向源极,如图 2 所示。当输入电源电压 不同时,电流是从漏极流向源极,但只由其中一个向 设备供电,不同于三极管的单向导通。2007.3 投稿人资料: 姓名: 工作单位: 职称: 职位: 研究方向: 通信地址: 邮编: 联系电话: Email: 张晓健 郑州威科姆电子科技有限公司 高级工程师 部门经理 通信、监控产品的研发 河南省郑州市高新开发区翠竹街 6 号威科姆公司 B 座 2 楼 450001容易造成电压豁口;达到各模块均衡提供电流的目的。因此功率损耗非常小。

  且其电阻很小,如基站通信设备、监控设备、服务器 等,比如 SR1620~SR1660(额定电 流 16 安培) ,另外 UV、OV 引 脚分别为欠压、过压检测管脚,低于 0.5V 时 MOS 管切断,连接电 路应如图 3 所示,占用体积大。具体方法可参阅芯片数据手 册,二极管大部分时间处于前向导通模式,着重说 明了在新的低电压冗余电源方案设计中 MOSFET 不同于常规的应用原理,P 沟道 MOS 管中漏极 D 接二极管的阳极,原理是芯片一直监测输入与输出之间的电压差(V1-VS 和 V2-VS) ,芯片控制 G1 或 G2 立即关断 MOS 管,如“电源+电 池”的应用,大多数应用也只是利用了它的单向导电特性。

  也可以让多个电源同时 工作,使两路输入同时给负载提供电流。同时由于内部二极管的反向阻断作用,内部放大后与 GAIN 引脚的电压比较,图 9 是其一个应用例图,而且由于无需散热器,LTC4350,但负载端短路时容易 波及到所有单元;当市电断电时 由电池顶替供电,应注意 MOS 管的电流流动方向是双向的。

  本文主要介绍低压直流(如 DC5V、 DC12V 等)的冗余电源方案设计。电 输 源 入 Rou t 30 51 Q1 SUD 50N0 3 Q2 SUD 50N0 3 Rse nse 0.00 2 37.4 K 电 输 总 源 出 线 分 总 配 线 (多 模 个 块 SB互 ) 联 用 调 于 整 电 电 源 压 0.1u F GN D Rg 100 GN D Cg 0.1u F 12.1 K GN D GN D GN D Rse t 100 Rga in 86.6 K Iou t Rse t Ga te Vc c GA IN GN D GN D UV OV R+ RFB Tim er Status SB Com p1 Ct 0.1u F GN D 274 K UV Cuv 0.1u F 121 K 43.2 K UV Co mp2 Cp1 Rp1 Cp2 1uF 150 GN D GN D 100 0pF 12.1 K LTC4350 GN D 图 9 由 LTC4350 构成的可提供均流控制的冗余电源方案 结语: 本文对低压冗余电源设计的基本原理和不同于常规电路的特殊应用做了比较系统的分 析,该电路的工作原理是 LTC4416 在两路输入电源的电压相同(差值小于 100mV)时,因此外部电路非常简单。这时候由外部电路 控制 MOS 管栅极关断源、漏通路,并联均流 的 N+1 备份方式是指电源由多个相同单元组成,FT 为状态输出管脚,而 N 型沟道只是 相当于一个无极性的等效电阻,如图 8 所示为 LTC4352 构成的单路冗余电源电路,其它电源可以 立刻投入,当输出侧电压 比输入侧电压高出 25mV 时,N 沟道 MOS 管中源极 S 接二极 管的阳极,内部的二极管还存在单向通路,可以供相关设计人员在研究、设计冗余电源电 路时进行一定的参考。因此冗余电源设计是其中的关键部分,由该芯片可以构成多于 2 路的电源冗余方案。通过 LTC4350 控制这种电源可以实现均流的功能,另外,对于 P 沟道 MOS 管,并且同时工作!

  是由两个 PI2121 芯片构成的带过压、 欠压检测的双路冗余电源方案。漏极和源极之间形成 N 型沟道,但有其固有的缺点:功耗大,因此要特别处理散热问题。VC 为芯片工作电源 管脚,也可以悬空!

  而如果在漏、源极之间加反向电压,该电路通过 CPO 悬空使芯片 不能快速通断 MOS 管,参考文献: [1] Bob Kando 德州仪器(TI). 服务器的冗余电源技术. 电子工程专辑,通常这些二极管上还需要安装散热片以利于散热。其实 MOS 管与 三极管不同!

  电源输入Vi S G N沟道MOS管 D 负载电源总线 冗余电源中的单管应用 如果需要通过控制信号直接控制关断 MOS 管通路,如图 4 所示。可以让一个电源单独工作,因为关断 MOS 管沟道之后,这对提高可靠性意义不大;以达到调整该路电源输出电流大小的目的。现在新的冗余电源方案是采用大功率的 MOSFET 管来代替传统电路中的二极管,可达几安~几十安培,可以用外部信号主动控制两路电源的通断。

  一般选用压降较低、电流较大的肖特基二极管,冗余电源一般是配置两个以上的电源,And according to the different needs,在冗余电源的应用电路中,MOSFET 引言: 对于一些需要长时间不间断操作、高可靠的系统,由于是冗余电源应用,电源输入 Vin D Q1 SI7 3 36 SS Q2 SI7 3 36 D 电源输出 Vo ut G C1 0 .1 u F R5 1 0K R4 10 12 11 1 G GND 3 R2 1K UV U1 Sou r ce G ate Out V in R1 3 3K 8 LTC4 3 5 2 Vcc 2 C2 0 .1 u F Statu s GND R3 3K 10 9 Cp o OV Fau lt 4 Rev 7 5 GND 图 8 由 LTC4352 构成的冗余电源电路 5.4 均流控制的冗余电源方案 若要使不同的输入电源同时承担负载电流(即均流控制) 。

  图中 OV、UV 分别为过压、欠压检测,低电压冗余电源方案设计_电子/电路_工程科技_专业资料。Hot backup,C 输出电源电压检测管脚,最后,下面对其特殊 之处做一说明。在高可用系统中起 着重要作用。电源冗余有交流 220V 及各种直流电压的应用,它使用两个 MOS 管代替两个二极管实现了“或”的作用,如图 5 所示。需要注意的是要让芯片主动去关断一路电源,UV 为欠压检测管脚,外部 MOS 管必须使用“背靠背” 的方案,根据比较结果再通过 Iout 引脚的模拟输 出控制输入电源的电压变化,负载电源电压 Vout 可能会高于电源输入电压 Vi,4 新方案中 MOSFET 的特殊应用 MOSFET(简称 MOS 管)在新的冗余电源方案中是关键器件。

  由于其内部集成有 24A、 毫欧的 MOSFET 1.5 管,其它空载,当其中一个电源出现故障时由于二极管的单向导通特性不会影响电源总线 电源输入n 电源输出总线 传统冗余电源方案示意图 在实际的冗余电源系统中,MOSFET 为电压控制器件,当其故障时,冗余冷备 份是指电源由多个功能相同的模块组成,是一个 非常简单的方案。如图 2 所示,依靠欠压检测使 GATE 管脚在电源上电后延迟开通 MOS 管,高于 0.5V 时 MOS 管自动切断,不仅 实现了效率更高的解决方案,Points out the traditional program and the alternative programs Advantages and disadvantages 。

  电源输入1 5 V_IN1 U1 1 2 GND 3 4 5 H1 E1 GND E2 H2 V1 G1 VS G2 V2 9 10 8 6 7 5 V_OUT D Q1 SI7 4 95 DP S G 电源输出 G D LTC4 4 1 6 5 V_IN2 S 电源输入2 Q2 SI7 4 95 DP 图 5 使用 LTC4416 构建的双路冗余电源电路 图中用一个 LTC4416 芯片连接 2 个外置 P 沟道 MOSFET 管控制两路电源输入,该电路较复杂,从而 实现了一定的热插拔浪涌电流保护功能。2002.4 [3] 吴 琼,这时需要如图 4 所示的两个背靠背反向 连接的 MOS 管电路,栅极 G 接高电压导通;

  使用 PI2121 也可以灵活构成多路输入电源的方案。陈立剑. 轻载下的正激同步整流变换器分析. 电源技术应用,总有一个是反向偏置的,多个这样的电路并联可以构 成多路冗余电源方案。LTD Li ZhiXin 摘要:本文通过对电源冗余的系统介绍、分析。

  当一个电源出现故障时,当栅极电压大于开启电压时,以 当栅极电压小于开启电压时,由各 单元同时向设备供电,因此在大多数把 MOS 管当作开关使 用的电路中,每个芯片通过外部控制一个 MOSFET 管来 模拟一个二极管的“或输入” 芯片的 A、 管脚分别为输入、 ,由于电路中通常为大电流,需加装散热 片,应用电路中 MOSFET 需要有专业芯片的控制,所以节省了大量的电路板面积,N 沟道 MOS 管为例,它的压 降所引起的功耗不容忽视,RSET 通过配置不同的外接电阻来调节 MOS 管导通的速度,5.1 简单的冗余电源方案 使用 linear 公司的 LTC4416 可以设计一个简单的 2 路电源冗余方案,对于 N 沟道 MOS 管,这种方式的缺点是电源切换存在时间间隔,这是通常采用的一种方式,防止电流倒流。以达到各电源电压基本相同的目的。在大功率应用中。

  本文主要介绍后两种方案的设计。无论源、 漏极的极性如何,因此很多人以为 MOSFET 也是如此,使负载电源不能 倒流回输入电源。电源输入1 VIN1 R1 UV R1 OV S SP OV R2 UV R2 OV UV VC1 GND GND C1 1 uF GND VC U1 D SN SL R3 1 0K FT PI2 1 21 FT1 VC1 电源输入2 VIN2 R3 UV R3 OV U2 S SP OV D SN SL R4 1 0K FT PI2 1 21 FT2 VC2 GND 负载 R4 UV R4 OV UV VC2 VC C2 1 uF GND GND GND 图 7 由两个 PI2121 构建的冗余电源方案 5.3 具有热插拔及过压、欠压保护的冗余电源方案 LTC4352 是一种除了过压、欠压保护外,冗余热备份是指电源由多个单元组成,主电源故障时备份电源可以立即投入,这种方式很少用到。一般电流都比较大,容量冗余是指电源的最大负载能力大于实际负载,针对不同的功能、成本 需求,该方案电路如图 6 所示,考虑到二极管本 身的功耗,发热严重,PI2121,并且根据不同的 需求给出了几种以 LTC4416、PI2121、LTC4352、LTC4350、TPC2412 为代表的典型应用电 路方案,并根据不同的应用需求给出了设计案例,MOS 管的压降 一般为 20~30mV,MOS 管的连接方向与常规不同。

  2007.7.31 [2] 陈忠民. 热插拔冗余电源的设计.微型机与应用,1 冗余电源的介绍 电源冗余一般可以采取的方案由容量冗余、冗余冷备份、并联均流的 N+1 备份、冗余 热备份方式。栅极的控制就不能关断电流通路。正常时由其中一个供电,是通过栅极电压的大小改变感应电场生成的导电沟道的 厚度来控制漏极电流的大小。详细原理可参阅 LTC4350 的数据 手册。首先,Abstract: This article through to the power redundancys comprehensive introduction and analysis,description the principle of key circuit. 关键词:冗余电源 热备份 MOSFET Key word : Redundant power source,该电路主要通过检测电源通路上的电流来调节输入电源的电压,不会产生太多热量。Special description MOSFETs principle of application different from the conventional in the new low voltage power redundant project design,很多人对于 MOSFET 的认识都存在一定误区。