提高電源冗余度的結(jié)構(gòu)分析

為了提高冗余度，不少使用"或"運(yùn)算二極管的電源都可接入同一個(gè)負(fù)載。在維護(hù)期間，當(dāng)你拆去任何一個(gè)電源時(shí)，希望負(fù)載的電源騷動(dòng)盡可能最小。為了補(bǔ)償"或"運(yùn)算二極管兩端的電壓降，你必須在"或"運(yùn)算二極管之后，在負(fù)載處連接電源反饋線。因此，所有參與電源的反饋連接是通用的（圖1）。

圖1 電源模塊的標(biāo)準(zhǔn)冗余配置都在輸出端使用"或"運(yùn)算二極管。

因?yàn)槊恳粋€(gè)電源都會發(fā)生自然變化，所以只有VOUT最大的電源才是有效的。其他檢測"高電位"輸出的電源都試圖降低其輸出，從而有效地中止穩(wěn)壓功能。如果從與圖1類似的設(shè)置中去掉"有效的"電源模塊，就會使VOUT下降（圖2）。

　　
圖2 當(dāng)你從冗余配置中去掉一個(gè)電源時(shí)，就會引起輸出電壓的下降（a）和瞬時(shí)波動(dòng)（b）。

圖2a適用于由兩個(gè)輸出電壓各為3.339V和3.298V的穩(wěn)壓器組成的線性電源模塊。兩個(gè)穩(wěn)壓器的負(fù)載都是由一個(gè)10Ω左右電阻和一個(gè)100μF電容并聯(lián)組成的。圖2b適用于由兩個(gè)輸出電壓各為5.08V和4.99V的穩(wěn)壓器組成的升壓電源模塊，其中每個(gè)穩(wěn)壓器的負(fù)載是由一個(gè)2.5Ω左右電阻和100μF電容并聯(lián)組成。輸出電壓下降并發(fā)生瞬時(shí)波動(dòng)的原因是，兩個(gè)穩(wěn)壓電源啟動(dòng)和開始穩(wěn)壓的時(shí)間上有所延遲。價(jià)格昂貴的電源模塊都用電流共用技術(shù)來解決這一問題。電流共用技術(shù)將輸出電流大致相等地分配給所有的電源模塊，從而使所有電源模塊都是有效的。圖3所示的配置給電源系統(tǒng)增加的成本不多。但這種配置在性能上的改進(jìn)從代表兩類冗余電源模塊的圖4a和圖4b中可看出來是十分明顯的。

圖3 增加一個(gè)儀表放大器和幾個(gè)無源元件，就可防止冗余配置輸出電壓下降和瞬時(shí)波動(dòng)。

圖4 線性穩(wěn)壓器（a）和升壓穩(wěn)壓器都使用了圖3所示的電路來消除輸出電壓的下降和瞬時(shí)波動(dòng)。
　　
儀表放大器IC1測試并產(chǎn)生一個(gè)與輸入穩(wěn)壓器的電流成正比的電壓VC。VC又控制VOUT，從而使穩(wěn)壓器進(jìn)入工作狀態(tài)。對于大多數(shù)可調(diào)的控制器來說，VOUT=VREF（1+RA/RB），式中RA和RB在模塊1中分別為R1A和R1B。如果沒有電流流過RSENSE，則IC1的輸出接近于地電位，使得R1B與D12、R11和R12三者的電阻并聯(lián)，從而使RB更小，VOUT1更高，VOUT1的增高只需補(bǔ)償配置相同的電源模塊之間的VOUT變化。這種變化只有幾個(gè)百分點(diǎn)。如果流入負(fù)載的電流增大，則VC也會增加，從而減少流過D12的電流，結(jié)果使VOUT1下降。當(dāng)IC1的輸出電壓上升并與VFB之差小于D12兩端的直接電壓降，則D12中就沒有電流流過。因此，對于任何較大的電流來說，VOUT都保持上述公式規(guī)定的數(shù)值。只要R3（儀表放大器的增益設(shè)定電阻器）選擇得當(dāng)，其他電源模塊的R1和R2均利用所有電源為負(fù)載提供所需的電流，從而保證所有電源處于工作狀態(tài)。