将均流控制器与非冗余电源配合使用

ltc®4370 是一款 2 电源均流、二极管 oring 控制器,其使用 mosfet 来形成理想的二极管。这样,ltc4370 就可以主动平衡两个电源的输出电流,即使是输出电压不相等的电源。对于两个不等电压输入电源,较高电压电源二极管的正向电压用于平衡共享负载电流。最大允许压降由 ltc4370 的 range 引脚上的一个电阻器来设置。
典型的二极管or系统是赢家通吃的系统,其中最高电压电源提供整个负载电流。这种一次一个供应的方案没有充分利用这两种供应。另一方面,ltc4370 的均流二极管 or 解决方案则从两个电源获取和共享电流的优势:
如果每个负载承担一半的负载,从而分散供热并减少电源组件上的热应力,则电源寿命会延长。
由于较低电压电源始终处于工作状态,因此在过渡到可能已经静默失效的备用电源时,这在简单的二极管or系统中是可能的,这并不奇怪。
供应故障的恢复动态更平稳、更快,因为供应变化的数量级越来越少,而不是断断续续。
由两个以半容量运行的电源组成的dc/dc转换器比接近满容量运行的单个电源具有更好的整体转换效率。
通常,ltc4370 用于对两个电源的输出进行均流,当其配接降至由 ltc4370 的 range 引脚设定的均流电压门限以下时,其中任何一个电源都能够提供整个负载电流。
均流功能还可用于通过两个较低电流电源提供总负载电流,其组合电流等于或超过负载所需的电流。
然而,仍然存在一个问题,即在正常工作中,ltc4370 允许较高的电压电源供应所有负载电流。由于在这种情况下,剩余电源无法提供全电流,因此有必要防止此类操作。本设计说明介绍了一种在发生这种情况时禁用下游负载的解决方案。
运营负责人
在正常工作中,ltc4370 监视两个电源的电流。通常,对于完美的二极管,具有较高电压的电源会将所有电流源向负载。ltc4370 通过线性控制较高电压电源的 mosfet 以提供与较低电压电源相等的电流来防止这种情况。允许的最大电压差由range引脚和地之间的电阻决定。
当输入电源电压差上升到超出编程范围时,ltc4370 将停用均流功能。有两个报警输出,每个报警输出监视每个mosfet栅极的控制电压。在正常工作中,当任一 mosfet 关闭(表示电压差超出编程范围)时,其相关的 feton 信号设置为逻辑低电平。
从理论上讲,如果这些信号通过逻辑and功能,它们似乎可用于控制下游负载,在mosfet关闭时禁用它(指示均流丢失)。然而,当零电流通过mosfet时,这些信号都恢复到逻辑低电平。在这种情况下,在禁用下游负载且不消耗电流的情况下,系统将无限期地保持这种状态。
此处描述的解决方案可检测输入电压差,并在检测到电源之间定义的电压差时禁用下游负载。该电压差被编程为低于 ltc4370 的最大电压门限。如果检测到不平衡情况,则禁用下游电源。为防止振荡情况,电路进入打嗝模式,每3.2秒循环电源200ms。框图如图1所示。
如框图所示,当两个比较器用于检测电源输入之间的绝对值之差v时伊纳和 v国际投资银行超出了适当的均流所允许的范围。发生这种情况时,负真or门的输出为逻辑高电平,使能打嗝电路。通常,打嗝电路的输出为逻辑高电平,使能下游负载。当检测到超出范围的故障情况时,打嗝电路被激活,导致逻辑低电平以禁用下游负载。打嗝电路在200ms导通期间监视压差,并在故障条件清除时禁用。
电路说明
图 2 显示了完整的解决方案。在图 2 中,u2 和 u3 是 lt1716 过顶电压比较器,用于检测 v 之间的电压差异®伊纳和 v国际投资银行.
比较器的阈值失调电压由吸电流晶体管q5和q6与r8和r9组合提供。q5 和 q6 集电极上的电流由晶体管 q1、q2、q3 和 u6(lt6650 电压基准)稳定在 100μa。在这种情况下,r8和r9设置为3.01k,导致失调为300mv。可以更改这些电阻器值以提供一个不同的失调以匹配 ltc4370 的失调。
当比较器u2或u3达到失调确定的阈值时,它们的输出变为逻辑低电平,使能打嗝电路。
u4 是一款 74hc132 四通道 cmos nand 栅极,每个输入端都有迟滞。u5 是一款 74hc163 4 位可编程 cmos 计数器。
当v时,u4a的输出为逻辑低电平伊纳和 v国际投资银行在 r8 和 r9 确定的阈值内。当 v伊纳和 v国际投资银行超过此阈值时,相应的比较器输出变为逻辑低电平,导致u4a的输出变为逻辑高电平。
u4a 的逻辑高输出被 u4b 反相,在 nor 栅极 u4c 的一个输入处产生逻辑低电平。由此产生的u4c逻辑高输出导致计数器u5开始计数。第一个计数为零,导致tc(端子计数)引脚变为逻辑低电平。无论来自u11b的输入如何,该输出在接下来的15个计数中都保持低电平,这是由于其输出到nor门u4c的另一个输入的反馈。计数 16 时,tc 在 200ms 的时间内变为高电平。在此期间,将启用下游负载。如果比较器确定电压差在限值内,计数器将在tc输出保持逻辑高电平时停止,从而使能负载。如果电压差不在限值内,计数器将再次启动,计数至15,tc输出为逻辑低电平。这样,负载每3.2秒使能200ms,直到故障条件清除。
时钟由u4d提供,u4d是一个迟滞松弛振荡器,周期为200ms,由r14和c7确定。
u1 是 ltc4370,它提供了均流功能。r1将门限设置为300mv。该器件的操作在数据手册中进行了描述。
附加电路的功率来自v抄送的 ltc4370。
总结
ltc4370 主要设计为用于两个冗余电源的均流、二极管 or 控制器。只需几个附加组件,它就可以在非冗余电源环境中轻松用作可靠的负载均分控制器,其中两个电源都是支持整个负载所必需的。此处描述的解决方案提供了该功能。


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