理想二极管和热插拔控制器实现电源冗余并隔离故障

 

理想二极管和热插拔控制器实现电源冗余并隔离故障

图2:当IN电源接通时,拉高理想二极管控制器CPO和DGATE引脚。

CPO 和IN引脚之间连接的外部电容器提供理想二极管MOSFET快速接通所需的电荷。在器件加电时,内部充电泵给这个电容器充电。DGATE引脚提供来自 CPO引脚的电流,并将电流吸收到IN和GND引脚中。栅极驱动放大器控制DGATE引脚,以跟随检测电阻器和两个外部N沟道MOSFET上的正向压降,直至25mV。

如果负载电流引起超过25mV的压降,那么栅极电压就上升,以加强用于实现理想二极管控制的MOSFET。在 MOSFET导通时,如果输入电源短路,那么会有很大的反向电流开始从负载流向输入。故障一出现,栅极驱动放大器就会检测到故障情况,并拉低DGATE,以断开理想二极管MOSFET。

理想二极管和热插拔控制相结合

在一个采用冗余电源的典型μTCA应用中(图4和9),在背板上对输出进行二极管“或”,以不用断开系统电源,就可以取出或插入板卡。LTC4225和LTC4228都包括理想二极管和热插拔控制器,非常适用于这类应用,这些器件在两个电源之间提供平滑的电源切换,还提供过流保护。

 

理想二极管和热插拔控制器实现电源冗余并隔离故障

图4:在μTCA应用中,LTC4225为两个μTCA插槽提供12V电源。

PLUG-IN CARD-1:插入式板卡1

BULK SUPPLY BYPASS CAPACITOR:降压模式电源旁路电容器

BACKPLANE:背板

如果主电源掉电,那么控制器就快速响应,以断开主电源通路中的理想二极管MOSFET,并接通冗余电源通路中的MOSFET,从而向输出负载提供平滑的电源切换。热插拔MOSFET保持接通,这样这些MOSFET就不会影响电源切换。当各自的ON引脚被拉低,或/EN引脚被拉高时,控制器断开热插拔 MOSFET。当在输出端检测到过流故障时,热插拔MOSFET的栅极被快速拉低,之后输出就稳定在电流限制值上,直至由TMR引脚电容器设定的故障过滤器延迟超时为止。热插拔MOSFET断开,/FAULT引脚锁定在低电平,以指示出现了故障。通过将ON引脚拉至低于0.6V,可以使电子电路断路器复位。

电源优先级

在传统的二极管“或”多电源系统中,由电压较高的输入电源给输出供电,同时挡住电压较低的电源。这种简单的解决方案满足了应用的需求,在这应用中,电源的优先权不仅是电压较高的电源就优先的问题。图5显示了一个备份电源系统,在这个系统中,无论何时,只要5V主电源(INPUT1)可用,就由该电源给输出供电,而12V备份电源(INPUT2)仅当主电源无法提供时才会使用。

只要INPUT1高于由ON1引脚端的R1-R2分压器设定的4.3V UV门限,MH1就接通,从而将INPUT1连接到输出。当MH1接通时,/PWRGD1变低,这又将ON2拉低,并通过断开MH2来停用IN2通路。如果主电源无法提供,且INPUT1降至低于4.3V,那么ON1就断开MH1,且/PWRGD1变高,从而允许ON2接通MH2,并将INPUT2连接到输出。在任何情况下,理想二极管MOSFET MD1和MD2都要防止一个输入到另一个输入的反向馈送。

 

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