次级同步整流及输出均流的集成控制器

作者：时间：2011-03-20来源：网络收藏

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/162281.htm

2 传统cPCI电源电路

本文主要论述的是应用于电信方面的cPCI电源，其直流输入电压为＋48V。

如图2所示，一个传统的cPCI电源在一个3U或6U机架内通常包括＋5V、＋3.3V、＋12V输出的3个并行的功率变换器，而－12V输出一般从＋12V功率变换器得到。功率变换器最常见的拓扑是正激式，它在150～200kHz的开关频率下运行。传统的cPCI电源在次级用续流肖特基二极管，并且用同样的肖特基二极管作为输出冗余二极管。每个功率变换器的反馈通过光耦达到输入和输出的电气隔离。另外，还需要一个专用的均流控制芯片。这样的cPCI电源的效率通常在75％左右。输出为200W的话，大约有66W的功耗；在环境温度为50℃、冷却空气流速为1～2m/s时，3U机架里的温度会大幅上升。事实上，在cPCI系统机架内，为了保证电源工作的可靠性，需要给用户提供一个类似于图3的功率下降曲线图。尽管每个功率变换器的设计是为了提供更大的电流，然而电源的总输出功率要受工作环境温度和通过电源的总气流量的限制。因此，对于3U机架在冷却空气流速为2m/s，环境温度为50℃情况下，效率为75％的最大输出功率一般不会超出200W。为了提高3U机架的输出功率，唯一的途径就是减少功耗。这只能通过同步整流技术来实现。

图2 传统cPCI电源电路原理框图

图3 功率下降曲线(气流降低造成输出功率降低)

3 次级同步整流cPCI电源

由于MOSFET的通态电阻很低，为了提高电源的效率，在许多低输出电压应用电路里都利用了同步整流技术。3U机架内传统的cPCI电源只能提供200W输出功率，如果电源的效率提高到85％～87％，理论上，在同样的机架内就可以装配400W的电源。表1列出了cPCI电源模块典型电气规格。图4给出了采用同步整流技术的cPCI电源的电路方块图。

图4 同步整流技术cPCI电源电路图

从图4可以看出，用功率MOSFET和次级同步整流控制器SC4910代替肖特基二极管，而SC4910不仅用来控制次级同步整流MOSFET，还可以通过一个栅极驱动隔离变压器来控制原级MOSFET，使控制系统实现次级同步整流以及负载均流非常简单。

每个cPCI电源都有4个接口信号：其中EN＃，INH＃从cPCI系统背板产生，用来开启或关闭电源；DEG＃，FAIL＃由cPCI电源产生，它们将向cPCI系统提供电源的工作状况。

——EN＃(Enable,管脚27)最短的管脚(最后接通，最先断开)，开启电源它必须接地。EN＃通常通过一个上拉电阻接到＋12VVcc。

——INH＃(Inhibit,管脚39)关闭电源INH＃信号须接地。低INH＃信号优先于低EN＃信号。INH＃通常通过一个上拉电阻接到＋12VVcc。

——DEG＃(Degrade,管脚38)当电源温度处于内部过热停机温度20℃的范围内时，DEG＃信号拉低。该信号由电源产生。

——FAIL＃(Fail,管脚42)当电源的任何输出超出了可调范围、过压或过流时，FAIL＃就会拉低。该信号也由电源产生。

只有接口信号EN＃为低和INH＃开路(高)时cPCI电源才会开启。表2给出了这些条件。

表2 电源工作条件

INH＃	低	低	开路	开路
EN＃	低	开路	低	开路
电源状态	关闭	关闭	开启	关闭

除了EN＃,INH＃,DEG＃,FAIL＃以外，每个cPCI电源面板上还有两个LED指示器。绿色LED表示当前有输入电压接通，红色LED表示电源有问题。表3列出了与EN＃,INH＃,DEG＃,FAIL＃相关的LED状态的详细描述。

表3 LED指示器状态

信号条件	模块状态	功率LED	故障LED	FAIL＃信号	DEG＃信号
INH＃=高，EN＃=低，输入/输出正常	开启	开启	关闭	开路	开路
INH＃=高，EN＃=高，输入正常	关闭	开启	开启	低	开路
INH＃=低，EN＃=低，输入正常	关闭	开启	开启	低	开路
INH＃=低，EN＃=高，输入正常	关闭	开启	开启	低	开路
INH＃=高，EN＃=低，低AC或DC输入	关闭	关闭	开启	低	开路
INH＃=高，EN＃=低，输入正常，输出过压	关闭	开启	开启	低	开路
INH＃=高，EN＃=低，输入正常，输出短路/过载	关闭	开启	开启	低	开路
INH＃=高，EN＃=低，输入/输出正常，内部工作温度在限制范围以内	开启	开启	关闭	开路	低