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(yíng)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(gè)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(huì )大幅提高，電源的壽命也可得到延長(cháng)。然而，許多調節電源的負載共享電路受到了環(huán)路振蕩的困擾。與電源變化互動(dòng)的負載共享控制環(huán)路使問(wèn)題變得復雜了。在這里利用理想二極管概念可以解決問(wèn)題。通過(guò)調節理想二極管壓降，補償電源電壓之差，可以使兩個(gè)理想二極管的輸出電壓相等。在這兩個(gè)相等的點(diǎn)和共享負載之間加入檢測電阻器，可確保兩個(gè)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(gè)電源的均流方法（參見(jiàn)圖3）。這種方法可補償高達600mV的電源電壓之差，這意味著(zhù)兩個(gè)12V電源具有±2.5%的容限，或兩個(gè)5V電源具有±6%的容限。


圖3：LTC4370在兩個(gè)二極管“或”連接的12V電源之間均衡10A負載電流。通過(guò)調節MOSFET壓降來(lái)補償電源電壓失配，以實(shí)現均流。

不同的電源

在上述的服務(wù)器例子中，兩個(gè)電源相同時(shí)，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(lèi)系統中，輸入來(lái)自電池、交流適配器或5V USB電源，也就是說(shuō)，這些電源的標稱(chēng)電壓差異甚大。在有些情況下，還會(huì )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(jiǎn)單地通過(guò)衡量電源電壓高低來(lái)工作。這種解決方案稱(chēng)為優(yōu)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(gè)優(yōu)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(gè)確定的有效電壓范圍（以檢測該電源的存在）和優(yōu)先級。如果某種電源存在，就會(huì )按照它的優(yōu)先級考慮是否用它給系統供電。LTC4417優(yōu)先級選擇器根據3個(gè)電源的有效電壓窗口和優(yōu)先級作出選擇，僅將其中之一連接到輸出（參見(jiàn)圖4）。小心切換以免將兩個(gè)電源連到一起，僅在輸出電壓低于輸入電壓時(shí)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(shí)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(yōu)先級供電處理器。

結論

視系統中采用的電源種類(lèi)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?？蛇x擇的方案是二極管“或”（有或沒(méi)有負載共享）和優(yōu)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(gè)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(lái)回振蕩性地切換。本文介紹的這些解決方案以簡(jiǎn)練的方法解決了這些問(wèn)題。