工程師該如何選擇電源？

讓我們共享負載吧

二極管“或”是一種“贏家通吃”型系統，在這種系統中，電壓最高的電源提供全部負載電流。如果兩個電源均等地向負載供電，將熱量壓力一分為二共同承擔，那么電源系統的可靠性會大幅提高，電源的壽命也可得到延長。然而，許多調節電源的負載共享電路受到了環路振蕩的困擾。與電源變化互動的負載共享控制環路使問題變得復雜了。在這里利用理想二極管概念可以解決問題。通過調節理想二極管壓降，補償電源電壓之差，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）。這種方法可補償高達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負載電流。通過調節MOSFET壓降來補償電源電壓失配，以實現均流。

不同的電源

在上述的服務器例子中，兩個電源相同時，二極管“或”和負載共享方法非常適用。但是這些方法不適合電池供電系統，在這類系統中，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先級供電處理器。該解決方案的基礎是，電池供電系統的電源有一個優先順序。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）和優先級。如果某種電源存在，就會按照它的優先級考慮是否用它給系統供電。LTC4417優先級選擇器根據3個電源的有效電壓窗口和優先級作出選擇，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電源優先級供電處理器。

結論

視系統中采用的電源種類的不同而不同，首先需要為電源多路復用選擇合適的解決方案。可選擇的方案是二極管“或”（有或沒有負載共享）和優先級供電處理器。不論選擇哪種方法，選擇正確的電源給負載供電都需要仔細設計，以避免毀掉整個系統。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。