演讲日期: |
2006年3月22日 (11:00am – 11:25am) |
地点: |
上海市浦东东方路899号浦东假日酒店 |
演讲题目: |
用于备用电源系统的有源或电路 |
演讲者: |
Weidong Fan, IR 美国 |
摘要:
备用电源系统一般是用两个电源或者更多个电源来实现的,用二极管(通常称作或连接二极管,在英文中就是ORing二极管)把它们接到备用母线上。通过这种或连接二极管连接到母线上的一个电源出现短路时,为了保持共用母线的电压,或连接二极管是必不可少的。
用二极管实现的或连接有几种典型的应用。一种是,在 -48V 载波电讯系统中用或连接的方法把供电电源A和供电电源B连接起来。另外一种是N+1冗余交流-直流整流器,这种整流器产生48V或者24V电压为各种网络、电讯、高档计算设备或者存储设备供电。最后一种是,常常使用或连接的方法把低电压大电流输出接在一起,为网络处理器和计算处理器提供备用电源。
用二极管实现的或连接是一种简单的办法,它可以很快而且有效地对故障进行隔离。不过,即使是现在市场上最好的肖特基二极管,往往会产生很大的功率损耗,需要使用很大的封装以及(或者)散热器。例如,按照现在提出的ATCA规范,每块系统板的功率是200W。在这种情况,用二极管实现的或连接所产生的功耗高达3W(对于标准的100V肖特基二极管而言),在输入电压最低(40.5V)时,这相当于把效率降低了1.5%。用二极管实现或连接的另一个问题是,检查二极管可能出现的短路故障是很复杂的,而二极管出现短路会使备用电源不起作用。
减少或连接功率损失的一个简单方法是使用功率MOSFET晶体管作为同步整流器,而不是使用二极管。MOSFET晶体管的正向电压降比最好的肖特基二极管低一个数量级,这是很容易的事,从而把功率损耗减少到十分之一。不过,这时需要用一个控制器来驱动MOSFET晶体管,并且确定在什么时候让它开通,什么时候让它关断。
主要的或连接控制功能可以用比较器和一个驱动器来实现。不过,在市场上可以买到的比较器,它们的失调电压和滞环电压未经优化,不能够可靠地对有源或连接MOSFET晶体管进行控制,不能保证不会振荡。所以,还需要其他的电路。用分立元件实现或连接的控制,比较器的输入对噪音也很敏感。
为了克服这些局限性并且减少有源或连接解决办法所需要的空间和成本,研制了一种新的集成式有源或连接控制器。这种控制器装在一个很小的SO8封装中,只需要一个很小的偏置电容器就能够正常运作。它的失调电压和滞环电压,以及驱动栅极的能力,都细心地经过了优化,在出现故障时,可以迅速起保护作用,而且不会出现振荡。在控制器中纳入了FET检测功能,在设备的使用期内可以确保系统的备用电源可以使用。这是很重要也是很独特的功能,目前的系统都还没有这种功能。
在一个典型的电讯系统 -48V 输入备用母线上,用有源或连接的方法把两路电源连接起来。用这个或连接的电路对这种控制器进行了测试。把一路电源短路,反向电流便流过起或连接作用的场效应晶体管,测量了母线电压的波动。结果表明,在电流方向反向后,可以在80ns内把或连接MOSFET晶体管关断,母线电压的波动只有1V。
有关它的工作原理、设计方面应考虑的问题以及在不同或连接应用中的性能,将在最后的论文中介绍。
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