MicroTCA 电源系统设计中必备的要素：性能，成本和可靠性

MicroTCA电源模块的控制部分叫做“加强的模块化管理控制器”（EMMC），是用来监控和管理系统配置的所有AMC卡，冷却模块和MCH模块中的有效载荷和管理部分所需的电源。

                          图6 － 典型的MicroTCA 电源模块内部框图

更详尽的描述真正的MicroTCA电源模块的示意图如图7。这个特定的电源是单宽、全高标准的模块，外形尺寸为73.5×186.6×28.9毫米。它可支持和管理电源为12个AMC模块，2个冷却模块和2个MCH模块供电，最多支持32个电压通道。

由于从ATCA载板的分布式供电架构转换成现在使用几个（1到4）集中供电的MicroTCA电源模块，导致了要求更高的电源功率密度，要求一些电源需输出600瓦。因此，高效的设计对于封装的考虑和出于对系统可靠性要求的考虑都是至关重要的。相较于在ATCA载板环境，在MicroTCA环境中进行输入电源瞬态抑制，EMI控制和保持电容的设计是很困难的。因为必须符合相同的标准，但功率却从200瓦提升到了600瓦。满足控制和管理的需求同样是有挑战性的，因为它必须同最多32个输出电压通道接口，还包括了MCH模块。

上述需求导致选择和设计好MicroTCA电源模块成为整个系统设计成功的关键因素。在下面的章节中我们将详细介绍一些电源模块设计的要点是如何帮助确保系统设计成功的。虽然MicroTCA系统也可被用作其它输入电压应用，如24V直流或全球范围交流输入，但下列讨论仅基于最通用的电信－48V输入电压情况。

                           图7 － MicroTCA 电源模块例子

　　5. MicroTCA 电源模块设计要素

在MicroTCA 的标准中实际上包含了三层不同程度的要求称谓，就如同我们每天的生活语言一样，“将”，“应该”，“可以”。也就是说，它定义了一层要求含义是必须满足的，另外两层要求含义是推荐和指南，保持了一定程度的灵活度。使MicroTCA 系统和元件的集成更适合实际的应用场合。对于系统设计者来说这个灵活度是个优点，因为在大多数情况下系统设计往往在整体性能，可靠性和成本之间进行平衡。MicroTCA 电源模块的设计和规格就是一个很好的体现这个灵活性的例子，因为有些情况下电源模块参数会不同但仍然满足MicroTCA 的标准。爱立信在一些参数方面进行了深入的研究，以确定电源模块的最终性能对其他方面如成本的影响。对于OEM 系统设计者在定义和选择MicroTCA 电源模块时这些信息也是重要的。在本文中讨论的设计要点包括保持电容，输入电压，冗余和双输入备份。

这个研究的硬件平台是基于爱立信开发的355 瓦的MicroTCA 电源模块，如图8 所示。基本的规格和参数如下表所示：

                       图8 － 爱立信MicroTCA 电源模块 ROA 117 5078/1

用“成本单位”这个名词来定义成本。基于我们的样机在2007 年第二季度时的成本估算整个的材料成本（BOM）为400 个成本单位。如果说设计改变导致20 个成本单位的减少，就意味着5％的材料成本的降低。在本文中得出的一些成本方面的结论，虽然使用了相对的成本单位的概念，但对于系统设计者来说在确定电源模块规格和平衡各方面因素时可以作为参考。

　　5.1 保持电容

在典型的MicroTCA电源模块中使用了相当数量的大个的电解电容。它的作用是基于MicroTCA强制标准之一所规定的，即当输入电源短时中断时，如在输入电压母线上的短路情况，必须维持模块运作一段时间。

在标准中定义了最坏的情况，即输入电压最低跌落到5V，维持10毫米，要求电源模块在这个期间维持工作。一般来说电源模块的设计者会在－48V输入侧，“或”二极管的后级加几个保持电容。在正常的输入电压恢复之前，储存在这些电容内的能量可以维持电源模块的正常工作。