热插拔冗余电源的设计

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/5 " + 的 电 流 源 充 电 ， (+#& 引 脚 的 电 压 上
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热插拔过程
热 插 拔 过 程 受 欠 压 引 脚 :";< 的 电 压 控
电源 模块
制 。当电 源 模 块 插 入 且 "; 引 脚 的 电 压 低 于 锁 定 电 压 /=005; 时 ， (+#& 端 输 出 为 !; ， 随 着 $ 22 引 脚 的 电 压 因 电 容 充 电 ,&# 关 断 。 而缓慢上升， "; 引 脚 的 电 压 也 随 之 升 高 。 当 该 电 压 高 于 /=00>; 时 ， ,&# 的 门 极 通 过
共享总线
负载的高压故障， 如果不需要超压保护， ,&#/ 可 以 省去；如果不需要短路到地的保护，可以省去
,&#0 。 但 二 者 不 能 同 时 省 去 。
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参考文献
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电流共享的实现
如果由 > 个电源模块组成的冗余电源阵列中，每个
电 源 模 块 分 担 全 部 负 载 电 流 的 ! J >， 则可认为电源模块之 间实现了电流共享。 电 流 共 享 的 实 现 原 理 如 图 # 所 示 。图 中： 取 样 电 阻 ! 6/36/ 用 于 测 量 电 源 的 工 作 电 流 。" 6/36/ 模 块 将 检 测 到 的 电 流 进 行 放 大 后 馈 至 ?,4$#%: 的 12-3 引 脚， 并 在 12-3 引 脚 外 接 电 阻 ! 12-3 上 形 成 取 样 电 压 。 / J 其输出 2" 模 块 将 取 样 电 压 与 共 享 总 线 的 电 流 进 行 比 较 ， 通 过 " +), 模 块 调 节 电 源 的 输 出 电 压 。 使 用 / J 2" 模 块 的 目 的 是 强 制 12-3 引 脚 的 电 压 与 67 引 脚 的 电 压 相 等 。当 系 统 中 所 有 ?,4$#%: 的 12-3 引 脚 的 电 压 与 67 引 脚 的 电 压 相 等 时 ， 负 载
热插拔冗余电源的设计
蚌 埠 市 安 徽 财 贸 学 院 电 教 中 心 !"##$%&’
摘 要： 热插拔冗余电源的基本概念、 设计思想和电路结构， 分析了热插拔和电流共享的原 热插拔 电流共享
理， 给 出 了 以 "#$%&’( 为 核 心 构 成 热 插 拔 冗 余 电 源 阵 列 的 设 计 示例 。 关键词： 冗余电源
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应用电路的设计
以 热 插 拔 负 载 共 享 控 制 器 ?#2>9@5 为 核 心 构 成 冗 余
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过.欠 电流
电 源 的 设计方 案 ， 具有设计和制造简单， 稳定可靠的特点。 图 > 是 一 个 输 出 电 压 为 @; 的 热 插 拔 冗 余 电 源 的 电 路 图 （ 与其并联的其它电源的结构与之相同） 。
?,4$#%: 采 用 !& 引 脚 66+5 封 装 ， 其 引 脚 功 能 如 表
内部结构如图 " 所示。 ! 所示，
!
冗余电源的电路结构
由 > 个 电 源 模 块构成 的 冗 余 体 系 ， 总 体 结 构 采 用输 入
表!
引脚号 名 称
"#$%&’( 引 脚 功 能
总线、 负 载 总 线 和 共 享 总 线的 “ 三总线” 电路形式， 如图 ! 所 示 。其 中 电 源 ! 、 电 源 "、 ……电源 > 为热插拔电源， 4!、 … … 4> 为 控 制 模 块 ， … … 6> 为 控 制 模 块 控 制 的 4"、 6!、 6"、 电子开关并兼有类似于串联型稳压电源中调整管的作 用， 6/36/ ! 、 6/36/ " 、 … … 6/36/ > 为 电 源 检 测 信 号 ， ;7 为负载电压反馈信号。 上 述冗余供电方案实际上是电源模块、 控制模块和 电子开关三者的组合，其中控制模块是整个系统的核 心。系统正常工作时， 控制模块通过调整电子开关的导 通程度， 使系统均衡地使用多个以并联方式相连接的电 源模块， 每个电源模块向系统提供相同的电流。而当其 中某一电源模块出现故障时， 控制模块控制电子开关断 开 ， 使 故 障 电 源 自 动 从 系 统 中 隔 离 出 去， 实 现 对 故 障 电 源模块与负载总线的隔离， 并进行故障报警， 以通知维 护 人 员 更 换 电 源 模 块 。此 外 ， 它还是一个热插拔控制器， 可以防止在电源模块插入和拔出时对电源的负载总线 形成冲击。
鲁 卡 = 热 插 拔 控 制 器 构 成 限 流 电 路 = 电 子 产 品 世 界 :+ 版<， （ 055/ ； >）
(+1’ 引脚 ! (+1’
图9
2!340 引脚
电 流共 享 的 实 现
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《 微型机与应用》 !""! 年第 # 期
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在冗余电源系统中，多个电源模块同时承担系统负 荷， 一旦其中某个模块出现问题而停止供电时， 剩余的模 块 便 会 平 均 承 担 多 出 来 的 电 源 负 载 。服 务 器 、 交换机等关 键 设 备 的 供 电 系 统 常采 用 这 种 冗 余 结 构 来 消 除 电 源 系 统 的单点故障。冗余电源阵列中的各电源模块具有热插拔 特性， 可带电拆卸和安装， 因 此可 在 不 停 电 情 况 下 维 修 。
升， 斜 率 为 /5 " + . 2 ( 。 这种缓慢的充电过程
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负载 共享 总线 总线 （ $@;）
图 >
应用电路
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负载总线
(+1’ 引 脚 外 接 电 阻 ! (+1’ 用 于 调 节 从 精 密 电
冗余电源的结构
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《 微型机与应用》 !""! 年第 # 期
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充电泵
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允许电源输出以无缝的方式进入负载共享，防止了大的 浪涌电流进入电源系统。 当电源模块关闭或拔出时， ?#2>9@5 对 ,&# 的 门 极 进行快速放电， "; 引 脚 的 电 压 将 跌 落 至 /=005; 以 下 时 ， 使电源与负载隔离开来。 ,&# 关 断 ，
输入总线 负载总线
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意 义 意 义 引脚号 名 称 欠压信号输入 反馈信号输入 )* 9 ;7 过压信号输入 输出电压设置电阻 ! 6/, +* !: 电流输出 "+), ,-./0 定时器 !! 检测电阻负端 !< 12-3 增益控制 !" 检测电阻正端 != 4+.5" 比较器输出 !# 12,/ 门驱动电压输出 4+.5! 比较器输出 !$ 共享总线 6,2,)6 状态输出 67 !% 电源 # 44 138 地 !&
6! -3 +),
电源 ! 控制模块
6> -3 +),
电源 > 控制模块
电流就被共享了。
/ J 2! 模 块 将 负 载 总 线 的 电 压 与
参 考 电 压 K0/;L 进 行 比 较 。如 果 ;7 引
;7 6/36/> 4> 67
6/36/!
共享总线
4! 67
图!
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脚 的 电 压 低 于 参 考 电 压 ， 则 / J 2! 的 输出通过串联的二极管对共享总线进 行 驱 动 ； 如 果 ;7 引 脚 的 电 压 高 于 参
反转电流
?#2>9@5 使 用 %&’%& $ 信 号 加 载 到 电 源 上 来 实 现 对
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!$ !* "; / )&, !; 0 )&, $ 95P+
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电源输出电压的调节。 电 阻 ! !"# 和 ! %&# 用 于设 置 电 压 调 整 范围。 ! %&# 上 的 电 压 以 ! !"# . ! %&# 的 比 率 转 换 成 ! !"# 上 的 电 压。因此， 输 出 电 压 的 调 整 将 跟 踪 ) %&# 引 脚 上 的 电 压 。 在 电 源 输 出 端 短 路 到 地 期 间 维 持 芯 片 的 供 电 。(+#& 引 脚 外 接 / 只 容 量 为 5=/ " , 的 旁 路 电 容 " ( ， 使 功 率 ,&#