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
5.1 保持電容
在典型的MicroTCA電源模塊中使用了相當(dāng)數(shù)量的大個(gè)的電解電容。它的作用是基于MicroTCA強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)之一所規(guī)定的，即當(dāng)輸入電源短時(shí)中斷時(shí)，如在輸入電壓母線上的短路情況，必須維持模塊運(yùn)作一段時(shí)間。
在標(biāo)準(zhǔn)中定義了最壞的情況，即輸入電壓最低跌落到5V，維持10毫米，要求電源模塊在這個(gè)期間維持工作。一般來(lái)說(shuō)電源模塊的設(shè)計(jì)者會(huì)在－48V輸入側(cè)，“或”二極管的后級(jí)加幾個(gè)保持電容。在正常的輸入電壓恢復(fù)之前，儲(chǔ)存在這些電容內(nèi)的能量可以維持電源模塊的正常工作。
這個(gè)需求規(guī)定可以通過(guò)圖9來(lái)理解，這是一個(gè)典型的MicroTCA系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)機(jī)柜和兩個(gè)機(jī)架組成。每個(gè)機(jī)架包含一個(gè)電源模塊，－48V輸入電壓是通過(guò)電纜從電源分配單元（PDU）得到的。如圖所示，假定短路情況發(fā)生在機(jī)架1的－48V輸入側(cè)，由于在PDU中每個(gè)電路是單路保護(hù)的，因此故障路的保險(xiǎn)或空氣開關(guān)加打開以隔離故障側(cè)電路同系統(tǒng)的聯(lián)系。但是故障發(fā)生和清除并不是及時(shí)的，在保險(xiǎn)啟動(dòng)隔離工作以前有一個(gè)極短的響應(yīng)周期，在這個(gè)期間短路大電流將把正常的－48V電壓拉低。也就是說(shuō)，機(jī)架2的電源模塊將工作在輸入電壓短時(shí)中斷的情況。因此在MicroTCA標(biāo)準(zhǔn)中就規(guī)定了電源模塊在最壞情況下，即輸入電壓只有5V，也需工作至少10毫秒。
圖9 － 短路造成的在輸入側(cè)電壓跌落
上述規(guī)范是為了確保有一個(gè)可靠性的系統(tǒng)。但在某些情況下即使少一些保持時(shí)間，即少一些保持電容，也可以達(dá)到同樣的可靠性系統(tǒng)的效果。例如：
· 如果在實(shí)際應(yīng)用中的機(jī)柜只有一個(gè)機(jī)架和一個(gè)電源模塊，那上述故障情況就不是對(duì)保持時(shí)間的要求了，因?yàn)樵诒ｋU(xiǎn)斷開后，電源模塊將不工作。在這種情況下，根本不需要保持電容。
· 系統(tǒng)設(shè)計(jì)者必須了解在PDU單元中器件是如何動(dòng)作來(lái)消除故障的。一般來(lái)說(shuō)保險(xiǎn)絲和空氣開關(guān)的動(dòng)作并不需要10毫秒。例如，如果設(shè)計(jì)能確保故障的響應(yīng)和消除時(shí)間在5毫秒，那就意味著保持電容數(shù)量可以減半。
· 在規(guī)范中假定在故障發(fā)生時(shí)電源模塊是工作在滿載情況下。但在大多數(shù)情況下，系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)留有裕量，電源模塊不會(huì)在滿載情況下工作。如果說(shuō)真正應(yīng)用情況下的最大負(fù)載比電源模塊的額定負(fù)載要小，那么要求電容的保持時(shí)間也可以相應(yīng)減少。
· 有些系統(tǒng)設(shè)計(jì)者采用一種叫“兩步高阻分布方式”（TS-HOD）技術(shù)。應(yīng)用這種技術(shù)，－48V電纜被預(yù)制了一個(gè)阻值。這會(huì)抑制短路電流增大，從而使輸入電壓不會(huì)降低到－40.5V以下，而這
評(píng)論