工程師該如何選擇電源？

讓我們共享負(fù)載吧

二極管“或”是一種“贏家通吃”型系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，電壓最高的電源提供全部負(fù)載電流。如果兩個電源均等地向負(fù)載供電，將熱量壓力一分為二共同承擔(dān)，那么電源系統(tǒng)的可靠性會大幅提高，電源的壽命也可得到延長。然而，許多調(diào)節(jié)電源的負(fù)載共享電路受到了環(huán)路振蕩的困擾。與電源變化互動的負(fù)載共享控制環(huán)路使問題變得復(fù)雜了。在這里利用理想二極管概念可以解決問題。通過調(diào)節(jié)理想二極管壓降，補(bǔ)償電源電壓之差，可以使兩個理想二極管的輸出電壓相等。在這兩個相等的點和共享負(fù)載之間加入檢測電阻器，可確保兩個電源流出的電流相等或成一定比例。LTC4370二極管“或”均流控制器采用了這種針對兩個電源的均流方法（參見圖3）。這種方法可補(bǔ)償高達(dá)600mV的電源電壓之差，這意味著兩個12V電源具有±2.5%的容限，或兩個5V電源具有±6%的容限。


圖3：LTC4370在兩個二極管“或”連接的12V電源之間均衡10A負(fù)載電流。通過調(diào)節(jié)MOSFET壓降來補(bǔ)償電源電壓失配，以實現(xiàn)均流。

不同的電源

在上述的服務(wù)器例子中，兩個電源相同時，二極管“或”和負(fù)載共享方法非常適用。但是這些方法不適合電池供電系統(tǒng)，在這類系統(tǒng)中，輸入來自電池、交流適配器或5V USB電源，也就是說，這些電源的標(biāo)稱電壓差異甚大。在有些情況下，還會涉及超級電容器備份電源。因此，需要一種更加通用的解決方案，而不是簡單地通過衡量電源電壓高低來工作。這種解決方案稱為優(yōu)先級供電處理器。該解決方案的基礎(chǔ)是，電池供電系統(tǒng)的電源有一個優(yōu)先順序。通常情況下，交流適配器排在最前面，只要存在交流適配器，系統(tǒng)就從交流適配器吸取功率。每一種電源都必須有一個確定的有效電壓范圍（以檢測該電源的存在）和優(yōu)先級。如果某種電源存在，就會按照它的優(yōu)先級考慮是否用它給系統(tǒng)供電。LTC4417優(yōu)先級選擇器根據(jù)3個電源的有效電壓窗口和優(yōu)先級作出選擇，僅將其中之一連接到輸出（參見圖4）。小心切換以免將兩個電源連到一起，僅在輸出電壓低于輸入電壓時才將電源連接到輸出。這最大限度地減小或消除了流回電源的反向電流。另外，這么做還實現(xiàn)了受控的快速切換，以限制輸出電壓下降和浪涌電流。


圖4：LTC4417 3電源優(yōu)先級供電處理器。

結(jié)論

視系統(tǒng)中采用的電源種類的不同而不同，首先需要為電源多路復(fù)用選擇合適的解決方案?？蛇x擇的方案是二極管“或”（有或沒有負(fù)載共享）和優(yōu)先級供電處理器。不論選擇哪種方法，選擇正確的電源給負(fù)載供電都需要仔細(xì)設(shè)計，以避免毀掉整個系統(tǒng)。流回到電源的反向電流和輸出電壓下降要盡量減小，以避免引起電源之間來回振蕩性地切換。本文介紹的這些解決方案以簡練的方法解決了這些問題。