幾種實(shí)用的低電壓冗余電源方案設(shè)計(jì)
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最后，應(yīng)注意MOSFET的電流流動(dòng)方向是雙向的，不同于三極管的單向?qū)āτ贛OSFET的導(dǎo)電特性，大多數(shù)資料、文獻(xiàn)及器件的數(shù)據(jù)手冊中只給出了單向?qū)щ娞匦郧€，大多數(shù)應(yīng)用也只是利用了它的單向?qū)щ娞匦?；而對于其雙向?qū)щ娞匦?，則鮮有文獻(xiàn)介紹。實(shí)際上，MOS-FET為電壓控制器件，通過柵極電壓的大小改變感應(yīng)電場生成的導(dǎo)電溝道的厚度，從而控制漏極電流的大小。以N溝道MOSFET為例，當(dāng)柵極電壓小于開啟電壓時(shí)，無論源、漏極的極性如何，內(nèi)部背靠背的2個(gè)PN結(jié)中，總有1個(gè)是反向偏置的，形成耗盡層，MOSFET不導(dǎo)通。當(dāng)柵極電壓大于開啟電壓時(shí)，漏極和源極之間形成N型溝道，而N型溝道只是相當(dāng)于1個(gè)無極性的等效電阻，且其電阻很小，此時(shí)如果在漏、源極之間加正向電壓，電流就會(huì)從漏極流向源極，這是通常采用的一種方式；而如果在漏、源極之間加反向電壓，電流則會(huì)從源極流向漏極，這種方式很少用到。
在冗余電源的應(yīng)用電路中，MOSFET的連接方向與常規(guī)不同。以N溝道管為例，連接電路應(yīng)如圖3所示。如果電源輸入電壓高于負(fù)載電源電壓，即Vi>Vout，電流由Vi流向Vout。由于是冗余電源應(yīng)用，負(fù)載電源電壓Vout可能會(huì)高于電源輸入電壓Vi，這時(shí)由外部電路控制MOSFET柵極關(guān)斷源、漏通路，同時(shí)由于內(nèi)部二極管的反向阻斷作用，使負(fù)載電源不能倒流回輸入電源。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/181149.htm
如果需要通過控制信號直接控制關(guān)斷MOSFET通路，上述的單管就無法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)殛P(guān)斷MOSFET溝道之后，內(nèi)部的二極管還存在單向通路。這時(shí)需要如圖4所示的2個(gè)背靠背反向連接的MOSFET電路，只有這樣才能主動(dòng)地關(guān)斷電流通路。
5 幾種實(shí)用冗余電源方案設(shè)計(jì)
本文主要討論的是DC 5 V、DC 12 V之類的低壓冗余電源設(shè)計(jì)。針對不同的功能、成本需求，下面給出幾個(gè)設(shè)計(jì)方案實(shí)例。
5．1 簡單的冗余電源方案
使用Linear公司的LTC4416可以設(shè)計(jì)1個(gè)簡單的2路電源冗余方案，如圖5所示。圖中用1個(gè)LTC4416芯片連接2個(gè)外置P溝道MOSFET控制2路電源輸入，是非常簡單的方案。它使用2個(gè)MOSFET代替2個(gè)二極管實(shí)現(xiàn)了“或”的作用，MOSFET的壓降一般為20～30 mV，因此功率損耗非常小，不會(huì)產(chǎn)生太多熱量。
該電路的工作原理是，LTC4416在2路輸入電源的電壓相同(差值小于100 mV)時(shí)，通過G1、G2控制2個(gè)MOSFET同時(shí)導(dǎo)通，使2路輸入同時(shí)給負(fù)載提供電流。當(dāng)輸入電源電壓不同時(shí)，輸出電源電壓可能高于某路輸入電源電壓，這時(shí)LTC4416可以防止輸出向輸入倒灌電流。這是因?yàn)樾酒恢北O(jiān)測輸入與輸出之間的電壓差，當(dāng)輸出側(cè)電壓比輸入側(cè)電壓高25 mV時(shí)，芯片控制G1或G2立即關(guān)斷MOSFET，防止電流倒流。在防止倒流方面，其他控制芯片也是類似的原理。
LTC4416還有2個(gè)控制端E1、E2，可以用外部信號主動(dòng)控制2路電源的通斷，也可以通過電阻分壓來監(jiān)測輸入電壓的高低，來控制某路電源的導(dǎo)通。具體方法可參閱芯片數(shù)據(jù)手冊。該芯片也適合于1路輸入電源電壓高、1路輸入電源電壓低的應(yīng)用，如“電源+電池”的應(yīng)用。需要注意的是，要讓芯片主動(dòng)去關(guān)斷1路電源，外部MOSFET必須使用“背靠背”的方案，如圖4所示。
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