提高电源冗余度的热插拔结构

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。