LTC4370 是一款雙電源均流二極管 “合路” 控制器,用 MOSFET 構成理想二極管。以這種方式,LTC4370 可主動地平衡兩個電源的輸出電流,甚至是那些輸出電壓不相等的電源。就兩個電壓不相等的輸入電源而言,控制電壓較高的電源之二極管正向電壓,以平衡均分的負載電流。最大可允許壓降由 LTC4370 RANGE 引腳端的一個電阻器設定。
通常情況下,用 LTC4370 均分兩個電源的輸出電流,當一個電源降至低于 LTC4370 RANGE 引腳設定的共享電壓門限時,另一個電源能夠提供全部負載電流 (參見配文)。
然而,在非冗余系統中,仍然能夠實現使用均流功能的優勢,這時兩個電源的負載電流之和等于或超過負載所需電流。
在正常運行時,LTC4370 允許電壓較高的電源提供全部負載電流,但是在另一個電源不能提供全部電流的情況下,必須防止這樣運行。本文介紹了在這種情況發生時,一種停用下游負載的解決方案。
運 行 規 則
在正常運行時,LTC4370 監視兩個電源的電流。通常情況下,使用一個完美的二極管時,電壓較高的電源會向負載提供全部電流。LTC4370 通過線性地控制電壓較高電源的 MOSFET 來防止發生這種情況,以提供與電壓較低電源相等的電流。所允許的最大壓差由 RANGE 引腳和地之間的電阻器決定。
當輸入電源電壓之差增大至超出設定范圍時,LTC4370 停用均流功能。有兩個報警輸出,各自監視每個 MOSFET 柵極的控制電壓。在正常運行時,如果任一 MOSFET 關斷 (表明電壓差超出設定范圍),與其相關的 FETON 信號就設定為邏輯低。
理論上,看似如果這些信號通過一個邏輯 AND 功能電路,那么就可用來控制下游負載,從而當 MOSFET 關斷時 (表明均流失效) 停用下游負載。然而,當通過 MOSFET 的電流為零時,這些信號都返回邏輯低狀態。在這種情況下,隨著下游負載被停用且不吸取電流,系統會無限期保持這種狀態。
這里介紹的解決方案檢測輸入電壓差,并在檢測到設定的電源電壓之差時,停用下游負載。這個電壓差設定為低于 LTC4370 的最大電壓門限。如果檢測到失衡情況,那么下游電源就被停用。為了防止發生震蕩情況,電路進入打嗝模式,電源每隔 3.2 秒周期性接通 200ms。方框圖如圖 1 所示。
圖 1:電流求和電路的方框圖
如方框圖所示,兩個比較器用于檢測什么時候電源輸入 VINA和 VINB 之間差異的絕對值超過了實現正確均流所允許的數值。當發生這種情況時,假真 “或”(OR) 門為邏輯高電平,從而使能打嗝電路。正常情況下,打嗝電路的輸出為邏輯高電平,以使能下游負載。當檢測到超出范圍的故障情況時,打嗝電路被激活,從而引起一個邏輯低電平以停用下游負載。打嗝電路在 200ms 的導通周期里監視電壓差動,并在故障情況被清除時停用。
電 路 介 紹
圖 2 顯示了完整的解決方案。在圖 2 中,U2 和 U3 是用來檢測 VINA和 VINB電壓差的 LT1716 Over-The-Top? 電壓比較器。
圖 2:完整的負載均分設計
比較器的門限偏移電壓由電流吸收晶體管 Q5 和 Q6 結合 R8 和 R9 提供。Q5 和 Q6 的集電極電流用晶體管 Q1、Q2、Q3 和 U6 穩定在 100μA,U6 是 LT6650 電壓基準。在這種情況下,R8 和 R9 設定為 3.01k,從而產生 300mV 偏移。這些電阻器的值可以更改,以提供不同的偏移,與 LTC4370 的偏移電壓相匹配。
當比較器 U2 或 U3 達到該偏移決定的門限時,它們的輸出就變成邏輯低,從而啟動打嗝電路。
U4 是 74HC132 四通道 CMOS NAND 門控電路,每個輸入都具遲滯。U5 是 74HC163 4 位可編程 CMOS 計數器。
當 VINA 和 VINB 在 R8 和 R9 設定的門限以內時,U4A 的輸出為邏輯低。當VINA 和 VINA 超出這一門限時,相應的比較器輸出變為邏輯低,導致 U4A 的輸出變為邏輯高。
U4A 的一個邏輯高電平輸出由 U4B 進行反相,因而在 NOR 門 U4C 的一個輸入端上產生一個邏輯低電平。U4C 的合成邏輯高電平輸出導致計數器 U5 開始計數。第一個計數為零,致使 TC (終止計數) 引腳變至邏輯低電平。由于從其輸出至 NOR 門 U4C 的另一個輸入之反饋的原因,該輸出在接下來的 15 個計數中保持低電平,這與來自 U11B 的輸入無關。在進行第 16 個計數時,TC 變至高電平并持續 200ms 的時間。在此期間,下游負載被使能。如果比較器確定電壓差在限值范圍之內,則計數器停止計數 (TC 輸出保持邏輯高電平),從而使能負載。倘若電壓差不在限值范圍之內,則計數器重新開始計數,并計數到 15 (TC 輸出為邏輯低電平)。這樣,負載每 3.2 秒使能一次,持續時間為 200ms,直到故障情況被清除為止。
時鐘由 U4D 提供,U4D 是一個遲滯張弛振蕩器,周期為 200ms,由 R14 和 C7 設定。
U1 是 LTC4370,提供均流功能。其門限由 R1 設定為 300mV。這個器件的運行在數據表中有介紹。
結論
LTC4370 主要用作面向兩個冗余電源的均流二極管 “合路” 控制器。采用幾個額外組件,該器件就能夠作為一個堅固的負載均分控制器,非常容易地用于非冗余電源環境,這時有必要用兩個電源支持整個負載。本文介紹的解決方案提供了這種功能。
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原文標題:需要用兩個電源的電流之和支持負載時,可采用均流控制器
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