MicroTCA 电源系统设计中必备的要素：性能，成本和可靠性

供电。电源模块支持两个输入，当其中一个电源源故障时，可以起到冗余的作用，但当电源模块内部直流/直流变换器失效时，就没有冗余作用了。也就是说，直流/直流变换器成为了单一故障点而没有冗余备份。系统设计者可以决定这是否是可行的设计方向，但可以引起争论的是，电源源的故障率往往低于直流/直流变换器的故障率。如果是这样的话，下列的选项就更有吸引力了。

两个冗余备份的单输入电源模块－这是一个1＋1电源冗余备份的方式。电源源A输入到一个电源模块，电源源B输入到另一个电源模块。两个电源模块都仅有一路电源输入，而只需要一个电源模块就可以对整个系统负载供电。这样无论是直流/直流变换器和输入电源源都有了冗余备份。这个解决方案是针对第一个方案中无法对直流/直流变换器进行冗余的改进。

两个冗余备份的双输入电源模块－这个解决方案同上述的区别在于，两路电源源都进到了两个电源模块中，同时要求两个电源模块都有支持双输入的能力。和前一个方案一样，这个解决方案对于单个直流/直流变换器和电源源的故障都进行了冗余。对于多点故障，它还提供了更多的保护，实际上这个方案对于输入源的故障提供了1＋3的冗余，电源电模块的故障提供了1＋1的冗余。当多点故障同时发生时，这个方案也能起到保护作用。例如在电源分配单元（PDU）同时有最多三个保险丝和电缆故障，或同时有一路输入源和一个直流/直流变换器故障。也许会有一些系统会需要这样级别的备份保护，但许多MicroTCA的应用可能只需要针对一种故障情况进行保护。

                          图17 － 双电源输入建立

        一般来说应是系统设计者会针对特定的应用情况来做出上述的方案选择。从我们的观点来看，许多MicroTCA系统会采用第二种保护方式。对于输入源故障和直流/直流变换器故障都提供了单一保护，同时又不需要双输入的电源模块。这个分析仅仅适用于假定的1＋1电源冗余备份。在其他情况下结论可能就不同了。例如在使用单输入电源模块的3＋1备份系统，一路电源源的故障意味着两个电源模块将下电，会导致剩下的两个电源模块出现过流情况。要求一个电源模块提供支持双输入功能在成本、效率和尺寸方面的影响在下文中会涉及。系统设计者必须在对于多点故障的保护和这些因素影响方面做出平衡。

如图18所示是关于单输入和双输入电源模块的比较。单输入系统使用了有源器件和12毫欧的前馈电阻进行反极性保护。这个器件可看作是一个二极管同输入电压侧直接相连（不需要外部的控制）。对于双输入来进行反极性保护就复杂多了，需要总共4个二极管来实现这个功能，又必须满足MicroTCA的规范。两者之间的功率损耗和效率差别是很大的，双输入模块有10W的二极管损耗而单输入模块只有1W。双输入模块的效率将降低2.7％。同时使用双输入电源设计将额外需要750平方毫米的PCB面积，增加12个成本单位。大多数增加的成本主要体现在另一个输入电源连接器。在许多系统设计中，为了提高系统在多点故障的可靠性而采用这种方式同时又付出这些代价，将是得不偿失的。

从技术角度上讲当然可以允许采用MOS管用在双输入电源模块前级上，因而消除由于二极管而产生的功率损耗。这种实现方式将需要一个更复杂的控制系统，以确保MOS管在应该工作的时候才导通。更为重要的是，在需要MOS管不工作时，它们必须被及时地关断。可以确定的是在同时满足反极性保护和消除两路电源输入交叉影响的情况下使用MOS管是极大的挑战。因此使用二极管是基本可靠的。

                  图18 － 单输入和双输入电源模块

　　6. 结论和小结

在本文中很难对所有的议题都进行深入的阐述，因为MicroTCA 电源模块并不能被看作为单一的实体，而更应被视为整个系统中的重要部件之一。因此，应该根据实际的应用情况来做出相应的设计决定。同时系统设计者应该对如电源模块等的重要部件提出需求。本文的目的就是为了让系统设计者了解这些最终的决定会影响电源模块的成本，性能，效率和