在電源模塊設(shè)計中實現(xiàn)熱插拔功能
發(fā)布時間:2008/5/27 0:00:00 訪問次數(shù):696
    
    
    在采用故障容限電源架構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)中要求具有熱插拔功能,滿足零停機(jī)時間要求。在現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中,通常必須滿足這個要求,這也是電源設(shè)計中非常重要的一項功能。
    熱插拔功能對于確保熱插拔元件的安全特別重要。此外,在熱插拔過程中必須避免使輸入和輸出電源線電壓產(chǎn)生明顯波動。任何母線電壓產(chǎn)生明顯波動,甚至即使是瞬間波動,都可能引起系統(tǒng)工作不正常。在常用的接插件中,各個接頭不是同時接通或斷開,而是無規(guī)律地依次接通或依次斷開,因此必須保證電源按順序接通或斷開。
    為滿足上述要求,在設(shè)計熱插拔電源時必須注意以下幾點:
    1. 熱插拔時,各種參數(shù)不能超過各元件的極限值或最大額定值。
    2. 帶電插入電源模塊時,浪涌電流必須限制在可接受的范圍,避免48v輸入母線電壓中斷
    或跌落,同時減小各接觸點之間產(chǎn)生的火花。
    3. 帶電插入變換器時,該變換器的負(fù)載電流必須限制在額定值以內(nèi),保證輸出母線電壓穩(wěn)
    定并且不產(chǎn)生影響調(diào)整率的突變。
    4. 負(fù)載斷開或者未接取樣線時,不允許變換器傳輸能量,即不能產(chǎn)生功率脈沖。
    為了滿足這些要求,在每只可帶電插入的模塊中應(yīng)當(dāng)加入簡單的保護(hù)和定序電路,這樣可保證電源模塊拔出時,變換器在負(fù)載切斷或取樣線中斷以前關(guān)斷。同時,當(dāng)電源模塊帶電插入時,在所有輸入和輸出端都接通以前,變換器暫時維持關(guān)斷狀態(tài)。否則在熱插拔時,連接器接觸點無規(guī)律的通斷可能損壞變換器模塊,甚至損壞整個系統(tǒng)。
    
    
    故障容限最重要的要求是冗余度,即在電源系統(tǒng)中至少應(yīng)有一個額外的變換器或者有一個冗余變換器。該系統(tǒng)通常稱為n+m配置,其中n個變換器可滿足負(fù)載要求的功率,m個變換器模塊作備用。在應(yīng)用過程中,一個變換器模塊關(guān)斷或發(fā)生故障時,盡管每個模塊的負(fù)載電流突然增加,但是其它模塊仍可保證系統(tǒng)輸出功率不受任何影響。同樣,當(dāng)一個附加的變換器模塊接入電源系統(tǒng)后,盡管每個電源模塊的負(fù)載電流突然減小,系統(tǒng)的輸出功率也不應(yīng)受任何影響。因此,各個變換器應(yīng)具有均流的能力,并且應(yīng)盡量減小每個模塊恢復(fù)正常供電所需的動態(tài)響應(yīng)時間。為了實現(xiàn)負(fù)載自動均流,電源模塊中應(yīng)加入某些均流控制電路。
    vicor第二代變換器模塊具有一些優(yōu)良特性,能簡化并聯(lián)冗余系統(tǒng)的應(yīng)用。其中最重要的特性包括使能、關(guān)斷、獨特的主從均流控制功能,在整個系統(tǒng)中有一個模塊總處于主控地位。vicor第二代變換器模塊還具有一些普通特性,如欠壓封鎖、軟啟動、輸出限流和遠(yuǎn)距離取樣等。vicor變換器采用零電流諧振開關(guān),通過控制開關(guān)頻率和從隔離變壓器初級傳送到次級的能量脈沖速率,即可達(dá)到要求的電源調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率。在任意給定輸入電壓下,脈沖寬度是恒定的,因此,每個脈沖的能量也是恒定的。在維持輸出電壓穩(wěn)定的情況下,為了滿足負(fù)載電流的要求,可以控制脈沖重復(fù)率(即開關(guān)頻率)。因此,如果各模塊的開關(guān)頻率完全同步,相同模塊可實現(xiàn)本質(zhì)均流。
    vicor第二代變換器模塊上的pr腳是一個雙向端口,它可以連接并聯(lián)均流母線。該端口能接收或傳輸同步脈沖信號,由控制模塊傳輸同步脈沖,所有其它模塊均接收該同步脈沖,這樣能保證所有模塊同頻率工作。
    初級控制(pc)管腳也是一個雙向端口,該端口用作模塊狀態(tài)輸出。在變換器工作過程中,該管腳直流電壓為6v,在故障狀態(tài)下,如過熱或輸出過壓時,pc管腳將變?yōu)榈碗娖?對負(fù)輸入腳-vin的電壓接近0v)。在故障繼續(xù)存在的情況下,pc腳周期性地變換為高電平并盡量使變換器模塊重新啟動。只有故障狀態(tài)消除后,pc腳才可能維持高電平。
    pc腳也可用作使能/關(guān)斷控制管腳,如果pc腳外接低電平,變換器則關(guān)斷。pc腳維持低電平時,輸出電流接近2ma,為了完成使能/關(guān)斷功能,可采用開路集電極或漏極晶體管開關(guān)。
    取樣腳用于提高輸出終端電源母線電壓的穩(wěn)定度,通常電源系統(tǒng)的負(fù)載接在輸出終端電源母線上。終端取樣線閉合調(diào)整控制回路,調(diào)整變換器輸出電壓以補(bǔ)償輸出母線上產(chǎn)生的電壓降。取樣腳終端接法是維持輸出電壓控制所必需的。在故障容限并聯(lián)冗余系統(tǒng)中,每個模塊的輸出端到電源母線之間必須串接一只二極管,在輸出母線上二極管共陰極的總輸出電流為各變換器之和。這樣任何模塊出現(xiàn)包括輸出短
    
    
    在采用故障容限電源架構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)中要求具有熱插拔功能,滿足零停機(jī)時間要求。在現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中,通常必須滿足這個要求,這也是電源設(shè)計中非常重要的一項功能。
    熱插拔功能對于確保熱插拔元件的安全特別重要。此外,在熱插拔過程中必須避免使輸入和輸出電源線電壓產(chǎn)生明顯波動。任何母線電壓產(chǎn)生明顯波動,甚至即使是瞬間波動,都可能引起系統(tǒng)工作不正常。在常用的接插件中,各個接頭不是同時接通或斷開,而是無規(guī)律地依次接通或依次斷開,因此必須保證電源按順序接通或斷開。
    為滿足上述要求,在設(shè)計熱插拔電源時必須注意以下幾點:
    1. 熱插拔時,各種參數(shù)不能超過各元件的極限值或最大額定值。
    2. 帶電插入電源模塊時,浪涌電流必須限制在可接受的范圍,避免48v輸入母線電壓中斷
    或跌落,同時減小各接觸點之間產(chǎn)生的火花。
    3. 帶電插入變換器時,該變換器的負(fù)載電流必須限制在額定值以內(nèi),保證輸出母線電壓穩(wěn)
    定并且不產(chǎn)生影響調(diào)整率的突變。
    4. 負(fù)載斷開或者未接取樣線時,不允許變換器傳輸能量,即不能產(chǎn)生功率脈沖。
    為了滿足這些要求,在每只可帶電插入的模塊中應(yīng)當(dāng)加入簡單的保護(hù)和定序電路,這樣可保證電源模塊拔出時,變換器在負(fù)載切斷或取樣線中斷以前關(guān)斷。同時,當(dāng)電源模塊帶電插入時,在所有輸入和輸出端都接通以前,變換器暫時維持關(guān)斷狀態(tài)。否則在熱插拔時,連接器接觸點無規(guī)律的通斷可能損壞變換器模塊,甚至損壞整個系統(tǒng)。
    
    
    故障容限最重要的要求是冗余度,即在電源系統(tǒng)中至少應(yīng)有一個額外的變換器或者有一個冗余變換器。該系統(tǒng)通常稱為n+m配置,其中n個變換器可滿足負(fù)載要求的功率,m個變換器模塊作備用。在應(yīng)用過程中,一個變換器模塊關(guān)斷或發(fā)生故障時,盡管每個模塊的負(fù)載電流突然增加,但是其它模塊仍可保證系統(tǒng)輸出功率不受任何影響。同樣,當(dāng)一個附加的變換器模塊接入電源系統(tǒng)后,盡管每個電源模塊的負(fù)載電流突然減小,系統(tǒng)的輸出功率也不應(yīng)受任何影響。因此,各個變換器應(yīng)具有均流的能力,并且應(yīng)盡量減小每個模塊恢復(fù)正常供電所需的動態(tài)響應(yīng)時間。為了實現(xiàn)負(fù)載自動均流,電源模塊中應(yīng)加入某些均流控制電路。
    vicor第二代變換器模塊具有一些優(yōu)良特性,能簡化并聯(lián)冗余系統(tǒng)的應(yīng)用。其中最重要的特性包括使能、關(guān)斷、獨特的主從均流控制功能,在整個系統(tǒng)中有一個模塊總處于主控地位。vicor第二代變換器模塊還具有一些普通特性,如欠壓封鎖、軟啟動、輸出限流和遠(yuǎn)距離取樣等。vicor變換器采用零電流諧振開關(guān),通過控制開關(guān)頻率和從隔離變壓器初級傳送到次級的能量脈沖速率,即可達(dá)到要求的電源調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率。在任意給定輸入電壓下,脈沖寬度是恒定的,因此,每個脈沖的能量也是恒定的。在維持輸出電壓穩(wěn)定的情況下,為了滿足負(fù)載電流的要求,可以控制脈沖重復(fù)率(即開關(guān)頻率)。因此,如果各模塊的開關(guān)頻率完全同步,相同模塊可實現(xiàn)本質(zhì)均流。
    vicor第二代變換器模塊上的pr腳是一個雙向端口,它可以連接并聯(lián)均流母線。該端口能接收或傳輸同步脈沖信號,由控制模塊傳輸同步脈沖,所有其它模塊均接收該同步脈沖,這樣能保證所有模塊同頻率工作。
    初級控制(pc)管腳也是一個雙向端口,該端口用作模塊狀態(tài)輸出。在變換器工作過程中,該管腳直流電壓為6v,在故障狀態(tài)下,如過熱或輸出過壓時,pc管腳將變?yōu)榈碗娖?對負(fù)輸入腳-vin的電壓接近0v)。在故障繼續(xù)存在的情況下,pc腳周期性地變換為高電平并盡量使變換器模塊重新啟動。只有故障狀態(tài)消除后,pc腳才可能維持高電平。
    pc腳也可用作使能/關(guān)斷控制管腳,如果pc腳外接低電平,變換器則關(guān)斷。pc腳維持低電平時,輸出電流接近2ma,為了完成使能/關(guān)斷功能,可采用開路集電極或漏極晶體管開關(guān)。
    取樣腳用于提高輸出終端電源母線電壓的穩(wěn)定度,通常電源系統(tǒng)的負(fù)載接在輸出終端電源母線上。終端取樣線閉合調(diào)整控制回路,調(diào)整變換器輸出電壓以補(bǔ)償輸出母線上產(chǎn)生的電壓降。取樣腳終端接法是維持輸出電壓控制所必需的。在故障容限并聯(lián)冗余系統(tǒng)中,每個模塊的輸出端到電源母線之間必須串接一只二極管,在輸出母線上二極管共陰極的總輸出電流為各變換器之和。這樣任何模塊出現(xiàn)包括輸出短
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