图3所示为两块并联工作的电源模块方框图,每个电源模块都有自己的热插拔电路设计、开关电源以及均流电路,并联工作的模块间享有公共的均流母线、负载线、电源输入线Uin以及模块故障状态告警线STATUS。
图3 由两块电源模块组成电源系统
任何一个电源模块发生故障,如不及时地移除和更换,将会引起电源系统的不稳定甚至瘫痪。因此,需要故障模块本身能自动断开供电系统,并通过STATUS引脚向系统发出信息(如图4所示),提示技术人员需要换上一个好的电源模块。对于连续供电的电源系统来说,需要带电移除和插入,当插拔电源模块操作时,不能给整个电源系统带来干扰,以实现热插拔。
图4 带热插拔和均流控制的开关电源模块
本电路采用两级热插拔保护设计,其一是专用的热插拔保护电路LT1641,主要控制外接的功率MOSFET管M5,如图4所示,其通断决定了输入电压Uin的通断。其二是基于LTC4350本身的热插拔电路。
4 实际应用电路设计
考虑到实际的恶劣应用环境,为了加强热插拔的可靠性,在实际的应用电路设计中,有必要在每个电源模块电路中加上专用的热插拔控制电路LT1641。因此,本设计的每个电源模块都由三部分组成:热插拔控制专用集成电路LT1641;开关电源集成电路LTC1629(此电路采用同步降压电流模式控制);均流控制集成电路LTC4350。
实验电源输入Uin采用24V直流电压,经过同步降压开关电源LTC1629后,实际输出Uout(负载母线电压)为1.6V直流电压,输出直流电流20A。本次实验制作了两块同样的电源模块一起工作,可以输出高达40A的直流电流。
本次实验只做了两块相同的电源模块,图4只是其中的一块,和另外一块做并联实验时,需要把它们的Uin、Uout、GND以及SB线分别对应连接在一起。
5 小 结
通过实验,LTC4350很容易实现N+1冗余,能够及时有效地识别失效电源,并以关断外接的串行MOSFET管的方式隔离故障电源,允许电源系统其它电源模块正常工作的情况下,移走失效电源并插入一个新电源模块替代。可以识别和定位输出电压低,输出电压高以及开路故障,并给出警示信号。