作者：周 琛

        摘要：CompactPCI(簡稱cPCI)電源在計(jì)算機(jī)、工業(yè)和電信領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)得到了認(rèn)可。cPCI電源采用了標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)機(jī)械結(jié)構(gòu)和高性能連接技術(shù)。然而，一般的cPCI電源沿用的是傳統(tǒng)的二極管整流技術(shù)，應(yīng)用時(shí)會(huì)造成很大的功率損耗，并且限制了可用輸出功率。詳細(xì)介紹了一種采用同步整流技術(shù)的cPCI電源，它利用獨(dú)特的次級(jí)同步整流和帶有輸出電流均流功能的集成控制器SC4910，使之在效率和性能方面都有了很大的提高。

        關(guān)鍵詞：次級(jí)同步整流；均流；集成控制器

1 概述

        CompactPCI(簡稱cPCI)是由PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造協(xié)會(huì)〔IndustrialComputerManufacturersGroup(PICMG)〕擬定的一種開放式標(biāo)準(zhǔn)（PCI，PICMG，CompactPCI，cPCI都是工業(yè)計(jì)算機(jī)制造協(xié)會(huì)的注冊(cè)商標(biāo)）。cPCI電源的標(biāo)準(zhǔn)是PICMG2.11，該標(biāo)準(zhǔn)主要定義了cPCI電源的電氣和機(jī)械要求，以及電源和系統(tǒng)背板間的機(jī)械接口及信號(hào)接口。在機(jī)械方面，cPCI電源必須符合標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)架尺寸，其面板與IEEE1101.10兼容。在電源設(shè)備中安裝了Positronic的47管腳的標(biāo)準(zhǔn)連接器，用于輸入及輸出功率和信號(hào)。在電氣方面，cPCI電源要符合電壓和電流、輸出電流均流及輸出遠(yuǎn)程監(jiān)測的電氣性能要求。

        圖1給出了cPCI電源的機(jī)械結(jié)構(gòu)。通常，PCI系統(tǒng)中采用3U和6U機(jī)架。3U單元（128.6mm×40.3mm×169.6mm）一般能提供大約200～250W的輸出功率，6U單元(261.9mm×40.3mm×169.6mm)一般要提供大約400～500W的輸出功率。

圖2

        表1給出了3U和6UcPCI電源的典型電氣性能標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于電信和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，電源的輸入電壓通常為DC48V。對(duì)于計(jì)算機(jī)和工業(yè)應(yīng)用，輸入電壓一般為AC110～220V。PICMG2.11沒有規(guī)定每個(gè)輸出的最大負(fù)載、全載和最小負(fù)載的要求；并且也沒有規(guī)定一個(gè)3U電源模塊要裝配200W功率，一個(gè)6U電源模塊要裝配400W功率。3U和6U機(jī)架內(nèi)的總功率主要依賴于cPCI電源的效率和PCI系統(tǒng)的冷卻方式。當(dāng)前的趨勢(shì)是在3U單元內(nèi)集成更大功率，盡可能減小cPCI電源在系統(tǒng)機(jī)架內(nèi)所占空間，從而為cPCI應(yīng)用線路板騰出更大空間。

表1cPCI電源模塊典型電氣規(guī)格

2 傳統(tǒng)cPCI電源電路

        本文主要論述的是應(yīng)用于電信方面的cPCI電源，其直流輸入電壓為＋48V。

        如圖2所示，一個(gè)傳統(tǒng)的cPCI電源在一個(gè)3U或6U機(jī)架內(nèi)通常包括＋5V、＋3.3V、＋12V輸出的3個(gè)并行的功率變換器，而－12V輸出一般從＋12V功率變換器得到。功率變換器最常見的拓?fù)涫钦な�，它�?50～200kHz的開關(guān)頻率下運(yùn)行。傳統(tǒng)的cPCI電源在次級(jí)用續(xù)流肖特基二極管，并且用同樣的肖特基二極管作為輸出冗余二極管。每個(gè)功率變換器的反饋通過光耦達(dá)到輸入和輸出的電氣隔離。另外，還需要一個(gè)專用的均流控制芯片。這樣的cPCI電源的效率通常在75％左右。輸出為200W的話，大約有66W的功耗；在環(huán)境溫度為50℃、冷卻空氣流速為1～2m/s時(shí)，3U機(jī)架里的溫度會(huì)大幅上升。事實(shí)上，在cPCI系統(tǒng)機(jī)架內(nèi)，為了保證電源工作的可靠性，需要給用戶提供一個(gè)類似于圖3的功率下降曲線圖。盡管每個(gè)功率變換器的設(shè)計(jì)是為了提供更大的電流，然而電源的總輸出功率要受工作環(huán)境溫度和通過電源的總氣流量的限制。因此，對(duì)于3U機(jī)架在冷卻空氣流速為2m/s，環(huán)境溫度為50℃情況下，效率為75％的最大輸出功率一般不會(huì)超出200W。為了提高3U機(jī)架的輸出功率，唯一的途徑就是減少功耗。這只能通過同步整流技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

圖4

3 次級(jí)同步整流cPCI電源

        由于MOSFET的通態(tài)電阻很低，為了提高電源的效率，在許多低輸出電壓應(yīng)用電路里都