將均流控制器與非冗余電源配合使用

LTC?4370 是一款 2 電源均流、二極管 ORing 控制器，其使用 MOSFET 來形成理想的二極管。這樣，LTC4370 就可以主動(dòng)平衡兩個(gè)電源的輸出電流，即使是輸出電壓不相等的電源。對(duì)于兩個(gè)不等電壓輸入電源，較高電壓電源二極管的正向電壓用于平衡共享負(fù)載電流。最大允許壓降由 LTC4370 的 RANGE 引腳上的一個(gè)電阻器來設(shè)置。

典型的二極管OR系統(tǒng)是贏家通吃的系統(tǒng)，其中最高電壓電源提供整個(gè)負(fù)載電流。這種一次一個(gè)供應(yīng)的方案沒有充分利用這兩種供應(yīng)。另一方面，LTC4370 的均流二極管 OR 解決方案則從兩個(gè)電源獲取和共享電流的優(yōu)勢(shì)：

如果每個(gè)負(fù)載承擔(dān)一半的負(fù)載，從而分散供熱并減少電源組件上的熱應(yīng)力，則電源壽命會(huì)延長(zhǎng)。

由于較低電壓電源始終處于工作狀態(tài)，因此在過渡到可能已經(jīng)靜默失效的備用電源時(shí)，這在簡(jiǎn)單的二極管OR系統(tǒng)中是可能的，這并不奇怪。

供應(yīng)故障的恢復(fù)動(dòng)態(tài)更平穩(wěn)、更快，因?yàn)楣?yīng)變化的數(shù)量級(jí)越來越少，而不是斷斷續(xù)續(xù)。

由兩個(gè)以半容量運(yùn)行的電源組成的DC/DC轉(zhuǎn)換器比接近滿容量運(yùn)行的單個(gè)電源具有更好的整體轉(zhuǎn)換效率。

通常，LTC4370 用于對(duì)兩個(gè)電源的輸出進(jìn)行均流，當(dāng)其配接降至由 LTC4370 的 RANGE 引腳設(shè)定的均流電壓門限以下時(shí)，其中任何一個(gè)電源都能夠提供整個(gè)負(fù)載電流。

均流功能還可用于通過兩個(gè)較低電流電源提供總負(fù)載電流，其組合電流等于或超過負(fù)載所需的電流。

然而，仍然存在一個(gè)問題，即在正常工作中，LTC4370 允許較高的電壓電源供應(yīng)所有負(fù)載電流。由于在這種情況下，剩余電源無法提供全電流，因此有必要防止此類操作。本設(shè)計(jì)說明介紹了一種在發(fā)生這種情況時(shí)禁用下游負(fù)載的解決方案。

運(yùn)營(yíng)負(fù)責(zé)人

在正常工作中，LTC4370 監(jiān)視兩個(gè)電源的電流。通常，對(duì)于完美的二極管，具有較高電壓的電源會(huì)將所有電流源向負(fù)載。LTC4370 通過線性控制較高電壓電源的 MOSFET 以提供與較低電壓電源相等的電流來防止這種情況。允許的最大電壓差由RANGE引腳和地之間的電阻決定。

當(dāng)輸入電源電壓差上升到超出編程范圍時(shí)，LTC4370 將停用均流功能。有兩個(gè)報(bào)警輸出，每個(gè)報(bào)警輸出監(jiān)視每個(gè)MOSFET柵極的控制電壓。在正常工作中，當(dāng)任一 MOSFET 關(guān)閉（表示電壓差超出編程范圍）時(shí)，其相關(guān)的 FETON 信號(hào)設(shè)置為邏輯低電平。

從理論上講，如果這些信號(hào)通過邏輯AND功能，它們似乎可用于控制下游負(fù)載，在MOSFET關(guān)閉時(shí)禁用它（指示均流丟失）。然而，當(dāng)零電流通過MOSFET時(shí)，這些信號(hào)都恢復(fù)到邏輯低電平。在這種情況下，在禁用下游負(fù)載且不消耗電流的情況下，系統(tǒng)將無限期地保持這種狀態(tài)。

此處描述的解決方案可檢測(cè)輸入電壓差，并在檢測(cè)到電源之間定義的電壓差時(shí)禁用下游負(fù)載。該電壓差被編程為低于 LTC4370 的最大電壓門限。如果檢測(cè)到不平衡情況，則禁用下游電源。為防止振蕩情況，電路進(jìn)入打嗝模式，每3.2秒循環(huán)電源200ms?？驁D如圖1所示。

如框圖所示，當(dāng)兩個(gè)比較器用于檢測(cè)電源輸入之間的絕對(duì)值之差V時(shí)伊納和 V國(guó)際投資銀行超出了適當(dāng)?shù)木魉试S的范圍。發(fā)生這種情況時(shí)，負(fù)真OR門的輸出為邏輯高電平，使能打嗝電路。通常，打嗝電路的輸出為邏輯高電平，使能下游負(fù)載。當(dāng)檢測(cè)到超出范圍的故障情況時(shí)，打嗝電路被激活，導(dǎo)致邏輯低電平以禁用下游負(fù)載。打嗝電路在200ms導(dǎo)通期間監(jiān)視壓差，并在故障條件清除時(shí)禁用。

電路說明

圖 2 顯示了完整的解決方案。在圖 2 中，U2 和 U3 是 LT1716 過頂電壓比較器，用于檢測(cè) V 之間的電壓差異?伊納和 V國(guó)際投資銀行.

比較器的閾值失調(diào)電壓由吸電流晶體管Q5和Q6與R8和R9組合提供。Q5 和 Q6 集電極上的電流由晶體管 Q1、Q2、Q3 和 U6（LT6650 電壓基準(zhǔn)）穩(wěn)定在 100μA。在這種情況下，R8和R9設(shè)置為3.01k，導(dǎo)致失調(diào)為300mV?？梢愿倪@些電阻器值以提供一個(gè)不同的失調(diào)以匹配 LTC4370 的失調(diào)。

當(dāng)比較器U2或U3達(dá)到失調(diào)確定的閾值時(shí)，它們的輸出變?yōu)檫壿嫷碗娖剑鼓艽蜞秒娐贰?/p>

U4 是一款 74HC132 四通道 CMOS NAND 柵極，每個(gè)輸入端都有遲滯。U5 是一款 74HC163 4 位可編程 CMOS 計(jì)數(shù)器。

當(dāng)V時(shí)，U4A的輸出為邏輯低電平伊納和 V國(guó)際投資銀行在 R8 和 R9 確定的閾值內(nèi)。當(dāng) V伊納和 V國(guó)際投資銀行超過此閾值時(shí)，相應(yīng)的比較器輸出變?yōu)檫壿嫷碗娖?，?dǎo)致U4A的輸出變?yōu)檫壿嫺唠娖健?/p>

U4A 的邏輯高輸出被 U4B 反相，在 NOR 柵極 U4C 的一個(gè)輸入處產(chǎn)生邏輯低電平。由此產(chǎn)生的U4C邏輯高輸出導(dǎo)致計(jì)數(shù)器U5開始計(jì)數(shù)。第一個(gè)計(jì)數(shù)為零，導(dǎo)致TC（端子計(jì)數(shù)）引腳變?yōu)檫壿嫷碗娖?。無論來自U11B的輸入如何，該輸出在接下來的15個(gè)計(jì)數(shù)中都保持低電平，這是由于其輸出到NOR門U4C的另一個(gè)輸入的反饋。計(jì)數(shù) 16 時(shí)，TC 在 200ms 的時(shí)間內(nèi)變?yōu)楦唠娖?。在此期間，將啟用下游負(fù)載。如果比較器確定電壓差在限值內(nèi)，計(jì)數(shù)器將在TC輸出保持邏輯高電平時(shí)停止，從而使能負(fù)載。如果電壓差不在限值內(nèi)，計(jì)數(shù)器將再次啟動(dòng)，計(jì)數(shù)至15，TC輸出為邏輯低電平。這樣，負(fù)載每3.2秒使能200ms，直到故障條件清除。

時(shí)鐘由U4D提供，U4D是一個(gè)遲滯松弛振蕩器，周期為200ms，由R14和C7確定。

U1 是 LTC4370，它提供了均流功能。R1將門限設(shè)置為300mV。該器件的操作在數(shù)據(jù)手冊(cè)中進(jìn)行了描述。

附加電路的功率來自V抄送的 LTC4370。

總結(jié)

LTC4370 主要設(shè)計(jì)為用于兩個(gè)冗余電源的均流、二極管 OR 控制器。只需幾個(gè)附加組件，它就可以在非冗余電源環(huán)境中輕松用作可靠的負(fù)載均分控制器，其中兩個(gè)電源都是支持整個(gè)負(fù)載所必需的。此處描述的解決方案提供了該功能。

審核編輯：郭婷