提高电源冗余度的结构分析

为了提高冗余度，不少使用"或"运算二极管的电源都可接入同一个负载。在维护期间，当你拆去任何一个电源时，希望负载的电源骚动尽可能最小。为了补偿"或"运算二极管两端的电压降，你必须在"或"运算二极管之后，在负载处连接电源反馈线。因此，所有参与电源的反馈连接是通用的（图1）。

图1 电源模块的标准冗余配置都在输出端使用"或"运算二极管。

因为每一个电源都会发生自然变化，所以只有VOUT最大的电源才是有效的。其他检测"高电位"输出的电源都试图降低其输出，从而有效地中止稳压功能。如果从与图1类似的设置中去掉"有效的"电源模块，就会使VOUT下降（图2）。

图2 当你从冗余配置中去掉一个电源时，就会引起输出电压的下降（a）和瞬时波动（b）。

图2a适用于由两个输出电压各为3.339V和3.298V的稳压器组成的线性电源模块。两个稳压器的负载都是由一个10Ω左右电阻和一个100μF电容并联组成的。图2b适用于由两个输出电压各为5.08V和4.99V的稳压器组成的升压电源模块，其中每个稳压器的负载是由一个2.5Ω左右电阻和100μF电容并联组成。输出电压下降并发生瞬时波动的原因是，两个稳压电源启动和开始稳压的时间上有所延迟。价格昂贵的电源模块都用电流共用技术来解决这一问题。电流共用技术将输出电流大致相等地分配给所有的电源模块，从而使所有电源模块都是有效的。图3所示的配置给电源系统增加的成本不多。但这种配置在性能上的改进从代表两类冗余电源模块的图4a和图4b中可看出来是十分明显的。

图3 增加一个仪表放大器和几个无源元件，就可防止冗余配置输出电压下降和瞬时波动。

图4 线性稳压器（a）和升压稳压器都使用了图3所示的电路来消除输出电压的下降和瞬时波动。

仪表放大器IC1测试并产生一个与输入稳压器的电流成正比的电压VC。VC又控制VOUT，从而使稳压器进入工作状态。对于大多数可调的控制器来说，VOUT=VREF（1+RA/RB），式中RA和RB在模块1中分别为R1A和R1B。如果没有电流流过RSENSE，则IC1的输出接近于地电位，使得R1B与D12、R11和R12三者的电阻并联，从而使RB更小，VOUT1更高，VOUT1的增高只需补偿配置相同的电源模块之间的VOUT变化。这种变化只有几个百分点。如果流入负载的电流增大，则VC也会增加，从而减少流过D12的电流，结果使VOUT1下降。当IC1的输出电压上升并与VFB之差小于D12两端的直接电压降，则D12中就没有电流流过。因此，对于任何较大的电流来说，VOUT都保持上述公式规定的数值。只要R3（仪表放大器的增益设定电阻器）选择得当，其他电源模块的R1和R2均利用所有电源为负载提供所需的电流，从而保证所有电源处于工作状态。