电源冗余设计

只看该作者 · 2014-3-31 10:05

在现在很多应用场合中，许多客户使用到了冗余设计。一方面一只模块失效的话，另一只模块可以正常功能，提供足够的电能给后端的负载，保证系统的正常运行；另一方面，模块没有失效的时候还能够实现均流的作用。
而除了芯片实现之外，很多人工程师都在电源模块后面串接了二极管来实现冗余设计，下面将重点介绍一下串接二极管的情况。
串接二极管的电路请参考《DC-DC应用指南-2013版（修订）》中第13页关于模块的并联使用冗余应用接法1，为什么需要加这样一个二极管呢？下面给出了曾经做过的实验对比数据：
实验产品VRB2405YMD-6WR2和VRB2405D-10WR2，输出电流从100mA、200mA、500mA、800mA、1000mA，
两只产品输出直接相连的情况对应输出电流如下：
VRB2405YMD-6WR2:36mA、107mA、321mA、538mA、683mA；
VRB2405D-10WR2：64mA、93mA、179mA、262mA、317mA；
而输出端串联二极管后对应的输出电流如下：
VRB2405YMD-6WR2：55mA、114mA、252mA、415mA、512mA；
VRB2405D-10WR2：45mA、86mA、248mA、385mA、488mA；
由上面的数据可以看出，输出端串接二极管后输出的电流相对会均衡一些，而导致产品出现电流差异的原因在于虽然都是5V的输出，但是在更高精度上来说两只产品输出的5V还是有一定的差异的，有的输出为5.02V，有的输出为5.05V，但是就是因为这样的差距导致输出电流不均衡，而输出电压相对地些的产品输出的电流就更大一些；
诚然如果输出电压如果完全一致是可以实现均流的输出，但是开关电源的设计中输出部分都会使用基准源以及高精度的采样电阻，但是这不能保证产品输出的电压是一致的，肯定存在偏差，因此我们需要串联输出二极管，通过串联二极管之间的压降偏差来调节整个输出电压，以实现相对均流的特性。
之前在客户端也碰到使用LM7815来实现均流的情况，客户是煤矿行业，对内部器件的温升要求较高，而15V的供电需要100mA，该客户使用了4只LM7805来实现分流，但是由于LM7815批次的差异性，导致了单只LM7815的电流达到了近80mA，温度高达80多度，因此推荐了开关型的K7815-500R2。
冗余设计现在应用越来越广，只要我们能够注意通过二极管相互隔开，在整个系统的稳定性来说还是比较可靠的，且实现起来也比较方便。