MicroTCA 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必備的要素
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
兩個(gè)冗余備份的單輸入電源模塊－這是一個(gè)1＋1電源冗余備份的方式。電源源A輸入到一個(gè)電源模塊，電源源B輸入到另一個(gè)電源模塊。兩個(gè)電源模塊都僅有一路電源輸入，而只需要一個(gè)電源模塊就可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)負(fù)載供電。這樣無(wú)論是直流/直流變換器和輸入電源源都有了冗余備份。這個(gè)解決方案是針對(duì)第一個(gè)方案中無(wú)法對(duì)直流/直流變換器進(jìn)行冗余的改進(jìn)。
兩個(gè)冗余備份的雙輸入電源模塊－這個(gè)解決方案同上述的區(qū)別在于，兩路電源源都進(jìn)到了兩個(gè)電源模塊中，同時(shí)要求兩個(gè)電源模塊都有支持雙輸入的能力。和前一個(gè)方案一樣，這個(gè)解決方案對(duì)于單個(gè)直流/直流變換器和電源源的故障都進(jìn)行了冗余。對(duì)于多點(diǎn)故障，它還提供了更多的保護(hù)，實(shí)際上這個(gè)方案對(duì)于輸入源的故障提供了1＋3的冗余，電源電模塊的故障提供了1＋1的冗余。當(dāng)多點(diǎn)故障同時(shí)發(fā)生時(shí)，這個(gè)方案也能起到保護(hù)作用。例如在電源分配單元（PDU）同時(shí)有最多三個(gè)保險(xiǎn)絲和電纜故障，或同時(shí)有一路輸入源和一個(gè)直流/直流變換器故障。也許會(huì)有一些系統(tǒng)會(huì)需要這樣級(jí)別的備份保護(hù)，但許多MicroTCA的應(yīng)用可能只需要針對(duì)一種故障情況進(jìn)行保護(hù)。
圖17 － 雙電源輸入建立
一般來(lái)說(shuō)應(yīng)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)者會(huì)針對(duì)特定的應(yīng)用情況來(lái)做出上述的方案選擇。從我們的觀點(diǎn)來(lái)看，許多MicroTCA系統(tǒng)會(huì)采用第二種保護(hù)方式。對(duì)于輸入源故障和直流/直流變換器故障都提供了單一保護(hù)，同時(shí)又不需要雙輸入的電源模塊。這個(gè)分析僅僅適用于假定的1＋1電源冗余備份。在其他情況下結(jié)論可能就不同了。例如在使用單輸入電源模塊的3＋1備份系統(tǒng)，一路電源源的故障意味著兩個(gè)電源模塊將下電，會(huì)導(dǎo)致剩下的兩個(gè)電源模塊出現(xiàn)過(guò)流情況。要求一個(gè)電源模塊提供支持雙輸入功能在成本、效率和尺寸方面的影響在下文中會(huì)涉及。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者必須在對(duì)于多點(diǎn)故障的保護(hù)和這些因素影響方面做出平衡。
如圖18所示是關(guān)于單輸入和雙輸入電源模塊的比較。單輸入系統(tǒng)使用了有源器件和12毫歐的前饋電阻進(jìn)行反極性保護(hù)。這個(gè)器件可看作是一個(gè)二極管同輸入電壓側(cè)直接相連（不需要外部的控制）。對(duì)于雙輸入來(lái)進(jìn)行反極性保護(hù)就復(fù)雜多了，需要總共4個(gè)二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，又必須滿足MicroTCA的規(guī)范。兩者之間的功率損耗和效率差別是很大的，雙輸入模塊有10W的二極管損耗而單輸入模塊只有1W。雙輸入模塊的效率將降低2.7％。同時(shí)使用雙輸入電源設(shè)計(jì)將額外需要750平方毫米的PCB面積，增加12個(gè)成本單位。大多數(shù)增加的成本主要體現(xiàn)在另一個(gè)輸入電源連接器。在許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了提高系統(tǒng)在多點(diǎn)故障的可靠性而采用這種方式同時(shí)又付出這
評(píng)論