控制器使电源冗余更为方便

连接冗余电源的传统方法通常要将二极管与每个电源输出串联，并根据电源的正负在负载上连接阳极或阴极。

这通常称作二极管 OR-ing，尽管相当简单，却远不是理想的解决方案。其缺点包括功率损耗大、不可控的浪涌电流以及无过电流保护 (overcurrent control) 等。上述某些弱点可通过添加热交换控制器得到有效解决，但我们可以通过采用 TPS2350 而非采用 OR-ing 二极管来实现完整的解决方案。

另外一种方法是采用具备诸如欠压 (UV) 和过压 (OV) 限制、限流、电流转换速率、断路和故障定时器等可编程特性的电源，这些造成的功率损耗都比 OR-ing 二极管的典型功率损耗小得多。本文将介绍 TPS2350 如何将上述功能与智能选择器相集成，用最大电压级将电流从电源引出。总解决方案使用的外部组件不到十个，从而实现了占用面积及成本的最小化。

冗余电源--二极管 OR-ing 方法

图1 显示了冗余-48V 电信电源系统的传统实施方案。电源可能是电池、整流或补偿线路电压 (bucked line voltage) 或 DC-DC 转换器输出。

                                      图1：冗余电源的二极管OR-ing  

设计的主要功能可确保负载具有至少一个备份电源，而且各电源不会成为其他电源的负载。该设计可执行上述两种功能，但不会就"过大"电压与电流提供保护。二极管可方便的提供消除下行电子设备所需的电压和/或电流。

二极管OR-ing 方案中的二极管损失计算方法为：负载电流乘以一个二极管电压降。设计人员除了采用低正向压降的肖特基二极管之外，基本没有别的什么方法来降低损失。

二极管 OR-ing 解决方案中的 Ploss：

Ploss= ILOAD x VF diode  

如果用 FETS 和控制器替代二极管，那么损失就是负载电流的平方乘以 FET 电阻 (RDSON)。FET OR-ing 解决方案中的Ploss：

Ploss= I 2 LOAD x RDSON

现在我们来比较采用肖特基二极管的10 安培电源且 VF = 350 mV 情况下的损失，以及采用FET 的 RDSON = 8 mΩ 情况下 FET OR-ing 解决方案的损失。二极管OR-ing 解决方案中的 Ploss Ploss= ILOAD x VF diode = 10 x .35 = 3.5 W FET OR-ing 解决方案中的Ploss Ploss = I x RDSON = 102 x .008 = 0.8 W  

功率损耗的下降是显著的。FET 解决方案造成的损失不足二极管解决方案的四分之一，且不会降低性能。  

冗余电源--低损失，无二极管方法  

TPS2350 的工作电压范围介于-12 至-80 V 之间，除了要选择适当电源外，不管选择哪个通道都可提供完整的热交换保护。

正常工作期间，TPS2350 将使三个外部 FETS 中的两个保持在完全增强状态下，以便向负载供电，此处的情况则是 Q1 和 Q2，或 Q1 和 Q3，这要取决于所选定的电源是 VINA 还是VINB（见图 2）。不管选择什么电源，Q1 在通电或过载情况下都能提供电流斜坡和断路功能。Q2 和 Q3 仅用于选择电源，决不会同时打开。它们可执行在二极管 OR-ing 方案中二极管的功能。图 2 显示了典型的 TPS2350 配置，其带有必需的 Rs 与 Cs，可对所有保护功能进行编程。

                                 图2：TPS2350 的冗余电源控制  

TPS2350 电源选择电路的PLoss TPS2350 所控制冗余电源中的损耗是负载电流、RSENSE 以及外部 FET 的 RDSON 的函数。以下显示了 TPS2350 控制的 10Amp 电源的损耗，其中控制 FET 为 8 mΩ，Rsense 等于 10 mΩ。 Ploss= I2LOAD x ( RDSONQ1 + RDSONQ2+ RSENSE) = 102 x .026 Ω = 2.6 W  

如果该系统电源选择用的不是 FET，而是采用肖特基 OR-ing 二极管，且VF =350 mV，则功率损耗的计算如下： Ploss= ( ILOAD x VF diode ) + (I2 x (RSENSE + R DSON)) = 3.5 + 1.8 = 5.2  W

上例二极管 OR 解决方案损失了5.2 瓦特，是 TPS2350 解决方案损失的 2 倍。确定负载FET 的适当大小对控制 I2R 损失至关重要。如果 FET 大小不足，则在高电流情况下其造成的损失比二极管还高。幸运的是，低 RDSON FET 的选择不断做得越来越好，设计人员可以灵活选择最适合需要的任何 FET。如果设计要求更低的 RDSON，则可以并联第二个、第三个乃至第四个 FET。表 1 列出了目前可用的 FET 小样品。