MicroTCA 电源系统设计中必备的要素：性能，成本和可靠性

　　这篇技术文章可作为对于MicroTCA电源系统的通用指南，适合那些对于电源系统设计有全面了解但初次接触MicroTCA系统标准的工程师。它也适合那些已开始设计MicroTCA系统但想要详细了解电源系统设计和如何选择电源模块设计的工程师。

　　目录
　　1. 介绍
　　2. 历史回顾
　　3. 架构分析
　　3.1 AdvancedTCA
　　3.2 MicroTCA
　　4. MicroTCA电源模块概览
　　5. MicroTCA电源模块设计要素
　　5.1 保持电容
　　5.2 输入电压
　　5.3 冗余
　　5.4 双输入备份
　　6. 结论和小结
　　7. 术语表
　　8. 参考文献

　　1. 介绍

在当今信息和通行技术设备领域中，MicroTCA 还是一个全新的架构。虽然它是从ATCA的架构中演化而来，但无论从产品和应用领域来讲，还是有所不同的。本文在简单阐述了两者发展的历史背景和关系之后，着重介绍了MicroTCA 的供电架构以及电源模块的重要性。尤其是在MicroTCA 电源模块内设计要素对于整个系统中必须考虑的关于性能、成本和可靠性因素的影响。 本文内容对于OEM 厂家或准备采用MicroTCA 架构的使用者来说是有意义的，因为MicroTCA 标准和规范中本身就包含了一些对于电源模块要求的强制要求，如功能，接口，热设计和机械设计等。同时对于电源模块厂家来说，也提出了MicroTCA 电源模块设计的几个关键点供进一步讨论。总之，由电源厂家自身或由满足客户需求决定的设计方案最终会影响系统的整体性能。

这篇技术文章可作为对于MicroTCA电源系统的通用指南，适合那些对于电源系统设计有全面了解但初次接触MicroTCA系统标准的工程师。它也适合那些已开始设计MicroTCA系统但想要详细了解电源系统设计和如何选择电源模块设计的工程师。当然读者在确定设计方案之前，必须参考根据最新的市场动态需求而最新发布的MicroTCA的规范。文中的内容只代表我们的观点，当然也会有另外可行的方案存在。

　　2. 历史回顾

MicroTCA 标准是由PICMG 组织在2006 年7 月批准生效的，应用在信息和通信技术设备下一代开放式的设备平台架构。它基本来源于早期的ATCA 和AMC 架构和技术，但又进行和系统设计优化和改进以适应更低功率要求的设备应用，如CPE 和边缘，接入层的设备。ATCA的标准早在2002 年就存在了。ATCA 的载板采用分布式的供电架构，输入电压为-48V，在板的内部包含了功率控制和转换以及部分的二次电压变换。其他的二次电压变换是在AMC 板卡
内部实现的，而AMC 板卡又是插装在ATCA 载板上的。一个ATCA 系统机架中包含了一些载板。如在13U 高19 英寸机架中最多可插14 块载板，而符合ETSI 标准的600 毫米宽机架中可插16 块载板。

在MicroTCA 中，所有的负载实际就是AMC 板卡。对于已使用ATCA 架构的用户来说，采用AMC 板卡作为两种不同架构设备的通用中间介质，可以有效降低开发成本。单从AMC 板卡本身可生产性和成本角度考虑，经济利益也是可观的。由于不用再开发单独应用在MicroTCA 架构的AMC 板卡，减少了模块的种类，对于加快产品推向市场的时间以及将来减少备件成本都有积极意义。在MicroTCA 系统中最关键的是电源模块，由于并不在需要ATCA 架构中的载板，因此MicroTCA 电源模块承担了功率变换和控制的功能。MicroTCA 系统也可以安装在19 英寸系统中，最大可支持6U 高大系统，也可以是小系统。

图1表示了两种系统。AMC模块是两种系统中的通用模块，在MicroTCA系统中它将被直接插装在背板上，在ATCA系统中它将被插装在载板上，而载板是插在ATCA系统的背板上。在下节内容中将分别对两种架构的相同点和不同点进行阐述，以加深理解。

                 图1 － AMC 模块分别在ATCA 和MicroTCA 系统中的应用

3. 架构分析

下述内容提供了对于ATCA 和MicroTCA 两种系统关于架构和电源分配的基本介绍。实际的系统规范应随时参照最新发布的更详细的信息。

3.1 AdvancedTCA

图2 显示了ATCA 系统的典型电源架构。有些电源变换是在单独的载板之前发生的，如交流/直流变换和电池备份一般在集中供电的地方完成。－48V 电源功率被分配到单独的ATCA 机架。在每一层机架，电源输入模块（PEM）用来提供滤波和瞬态抑制。然后单独且备份的－48V 将联接到机架背板，背板是作为机架层的电源分配和每一个载板内的功率变换的接口。

在每一个载板内提供了保险，“或”二极管，瞬态电流抑制，滤波，保持电容和对于－48V 输入电压的检测。在每块