理想二極管和熱插拔控制器實現電源冗余并隔離故障

來源：電子發燒友網  作者：春波綠影2013年07月17日 11:12

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[導讀] 凌力爾特公司的一個產品系列用外部 N 溝道 MOSFET 作為傳遞組件，最大限度地降低了功耗，從而在這些 MOSFET 接通時，最大限度地減小了從電源到負載的壓降，這個產品系列包括 LTC4225、LTC4227 和 LTC4228。當輸入電源電壓降至低于輸出共模電源電壓時，關斷適當的 MOSFET，從而使功能和性能上與理想二極管匹配。

關鍵詞：熱插拔控制器凌力爾特二極管電源

　　用肖特基二極管實現多電源系統有多種方式。例如，μTCA 網絡及存儲服務器等高可用性電子系統都在其冗余電源系統中采用了肖特基二極管“或”電路。二極管“或”電路還用于采用備用電源的系統，例如 AC 交流適配器和備份電池饋送。問題是，肖特基二極管由于正向壓降而消耗功率，所產生的熱量必須用 PCB 上專門的銅箔區散出，或者通過由螺栓固定到二極管上的散熱器散出，這兩種散熱方式都需要占用很大的空間。

　　凌力爾特公司的一個產品系列用外部 N 溝道 MOSFET 作為傳遞組件，最大限度地降低了功耗，從而在這些 MOSFET 接通時，最大限度地減小了從電源到負載的壓降，這個產品系列包括 LTC4225、LTC4227 和 LTC4228。當輸入電源電壓降至低于輸出共模電源電壓時，關斷適當的 MOSFET，從而使功能和性能上與理想二極管匹配。

　　如圖 1 所示，通過增加一個電流檢測電阻器，并配置兩個具備單獨柵極控制的背對背 MOSFET，LTC4225 憑借浪涌電流限制和過流保護提高了理想二極管的性能。這就允許電路板安全地插入或從帶電背板拔出，而不會損壞連接器。LTC4227 可以這樣使用：在并聯連接的理想二極管 MOSFET 之后，增加電流檢測電阻器和熱插拔 （Hot Swap） MOSFET，以節省一個 MOSFET。通過在理想二極管和熱插拔 MOSFET 之間配置檢測電阻器，LTC4228 比 LTC4225 有了改進，LTC4228 能更快地從輸入電壓欠壓中恢復，以保持輸出電壓不變。

　　圖 1：采用檢測電阻器和外部 N 溝道 MOSFET 的 LTC4225、LTC4227 和 LTC4228 的不同配置

　　* ADDITIonAL DETAILS OMITTED FOR CLARITY：* 為清晰起見，略去了一些細節

　　LTC4225-1、LTC4227-1 和 LTC4228-1 具備鎖斷電路斷路器，而 LTC4225-2、LTC4227-2 和 LTC4228-2 提供故障后自動重試功能。LTC4225、LTC4227 和 LTC4228 的兩種版本均分別采用 24 引腳、20 引腳和 28 引腳 4mm x 5mm QFN 以及 SSOP 封裝。

　　理想二極管控制

　　LTC4225 和 LTC4228 用一個內部柵極驅動放大器監視 IN 和 OUT 引腳 （就 LTC4227 而言是 IN 和 SENSE+ 引腳） 之間的電壓，起到了理想二極管的作用，該放大器驅動 DGATE 引腳。當這個放大器檢測到大的正向壓降 （圖 2） 時，就快速拉高 DGATE 引腳，以接通 MOSFET，實現理想二極管控制。

　　圖 2：當 IN 電源接通時，拉高理想二極管控制器 CPO 和 DGATE 引腳

　　CPO 和 IN 引腳之間連接的外部電容器提供理想二極管 MOSFET 快速接通所需的電荷。在器件加電時，內部充電泵給這個電容器充電。DGATE 引腳提供來自 CPO 引腳的電流，并將電流吸收到 IN 和 GND 引腳中。柵極驅動放大器控制 DGATE 引腳，以跟隨檢測電阻器和兩個外部 N 溝道 MOSFET 上的正向壓降，直至 25mV。

　　如果負載電流引起超過 25mV 的壓降，那么柵極電壓就上升，以加強用于實現理想二極管控制的 MOSFET。在 MOSFET 導通時，如果輸入電源短路，那么會有很大的反向電流開始從負載流向輸入。故障一出現，柵極驅動放大器就會檢測到故障情況，并拉低 DGATE， 以斷開理想二極管 MOSFET。

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• 第 1 頁：理想二極管和熱插拔控制器實現電源冗余并隔離故障

• 第 2 頁：熱插拔控制

• 第 3 頁：電源優先級

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