二极管和热插拔控制器实现电源冗余并隔离故障

《二极管和热插拔控制器实现电源冗余并隔离故障》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、二极管和热插拔控制器实现电源冗余并隔离故障来源：大比特商务网摘要：LTC4225、LTC4227和LTC4228通过控制外部N沟道MOSFET，为两个电源轨实现了理想二极管和热插拔功能。这些器件提供快速反向断开、平滑电源切换、有源电流限制以及状态和故障报告功能。关键字：二极管,电源用肖特基二极管实现多电源系统有多种方式。例如，µTCA网络及存储服务器等高可用性电子系统都在其冗余电源系统中采用了肖特基二极管“或”电路。二极管“或”电路还用于采用备用电源的系统，例如AC交流适配器和备份电池馈送。问题是，肖特基二极管由于正向压降而消耗功率，所产生的热量必须用PCB上专门的铜箔区散出，或者通

2、过由螺栓固定到二极管上的散热器散出，这两种散热方式都需要占用很大的空间。凌力尔特公司的一个产品系列用外部N沟道MOSFET作为传递组件，最大限度地降低了功耗，从而在这些MOSFET接通时，最大限度地减小了从电源到负载的压降，这个产品系列包括LTC4225、LTC4227和LTC4228。当输入电源电压降至低于输出共模电源电压时，关断适当的MOSFET，从而使功能和性能上与理想二极管匹配。如图1所示，通过增加一个电流检测电阻器，并配置两个具备单独栅极控制的背对背MOSFET，LTC4225凭借浪涌电流限制和过流保护提高了理想二极管的性能。这就允许电路板安全地插入或从带电背板拔出，而不会

3、损坏连接器。LTC4227可以这样使用：在并联连接的理想二极管MOSFET之后，增加电流检测电阻器和热插拔(HotSwap)MOSFET，以节省一个MOSFET。通过在理想二极管和热插拔MOSFET之间配置检测电阻器，LTC4228比LTC4225有了改进，LTC4228能更快地从输入电压欠压中恢复，以保持输出电压不变。10图1：采用检测电阻器和外部N沟道MOSFET的LTC4225、LTC4227和LTC4228的不同配置*ADDITIONALDETAILSOMITTEDFORCLARITY：*为清晰起见，略去了一些细节LTC4225-1、LTC4227-1和LTC4228-1具备

4、锁断电路断路器，而LTC4225-2、LTC4227-2和LTC4228-2提供故障后自动重试功能。LTC4225、LTC4227和LTC4228的两种版本均分别采用24引脚、20引脚和28引脚4mmx5mmQFN以及SSOP封装。理想二极管控制LTC4225和LTC4228用一个内部栅极驱动放大器监视IN和OUT引脚(就LTC4227而言是IN和SENSE+引脚)之间的电压，起到了理想二极管的作用，该放大器驱动DGATE引脚。当这个放大器检测到大的正向压降(图2)时，就快速拉高DGATE引脚，以接通MOSFET，实现理想二极管控制。10图2：当IN电源接通时，拉高理想二极管控制器C

5、PO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MO

6、SFET。热插拔控制拉高ON引脚并拉低/EN引脚，就启动了一个100ms的防反跳定时周期。在这个定时周期结束之后，来自充电泵的10µA电流使HGATE引脚斜坡上升。当热插拔MOSFET接通时，浪涌电流被限制到由外部检测电阻器设定的值上，就LTC4225而言，该电阻器连接在IN和SENSE引脚之间(就LTC4227和LTC4228而言，是SENSE+和SENSE━引脚)。有源电流限制放大器伺服MOSFET的栅极，这样电流检测放大器上就会出现65mV的电压。如果检测电压高于50mV的时间超过了在TMR引脚端配置的故障过滤器延迟时间，那么电路断路器就断开，并拉低HGATE。如果需要，可以在

7、HGATE和GND之间增加一个电容器，以进一步降低浪涌电流。当MOSFET栅极的过驱动(HGATE至OUT的电压)超过4.2V时，拉低/PWRGD引脚(图3)。10图3：当ON引脚切换到高电平时，在100ms延迟之后，热插拔控制器HGATE启动，PWRGD被拉低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