利用理想二极管和热插拔控制器隔离电源故障

电源优先级

在传统的二极管“或”多电源系统中，由电压较高的输入电源给输出供电，同时挡住电压较低的电源。这种简单的解决方案满足了应用的需求，在这应用中，电源的优先权不仅是电压较高的电源就优先的问题。图5显示了一个备份电源系统，在这个系统中，无论何时，只要5V主电源(INPUT1)可用，就由该电源给输出供电，而12V备份电源(INPUT2)仅当主电源无法提供时才会使用。

只要INPUT1高于由ON1引脚端的R1-R2分压器设定的4.3V UV门限，MH1就接通，从而将INPUT1连接到输出。当MH1接通时，/PWRGD1变低，这又将ON2拉低，并通过断开MH2来停用IN2通路。如果主电源无法提供，且INPUT1降至低于4.3V，那么ON1就断开MH1，且/PWRGD1变高，从而允许ON2接通MH2，并将INPUT2连接到输出。在任何情况下，理想二极管MOSFET MD1和MD2都要防止一个输入到另一个输入的反向馈送。

图5：用 LTC4225实现以IN1作为优先输入的双通道电源优先级区分器
PRIMARY SUPPLY：主电源
BACKUP SUPPLY：备份电源

交换电源端和负载端的二极管和热插拔FET

LTC4225允许采用背对背MOSFET的应用将在电源端的MOSFET配置为理想二极管，在负载端的MOSFET配置为热插拔控制器(图 4)，反之亦然(图6)。图6中，在MOSFET的GATE和SOURCE引脚之间也许需要一个外部齐纳二极管来箝位，以在MOSFET的栅源电压额定值低于20V时防止MOSFET击穿。无论是按照那安排，LTC4225凭借理想二极管在IN和OUT引脚之间的“或”连接，都能平滑地在电源之间切换。

图6：用LTC4225实现在电源端具备热插拔MOSFET、在负载端具备理想二极管MOSFET的应用
BULK SUPPLY BYPASS CAPACITOR：降压模式电源旁路电容器
PLUG-IN CARD1：插入式板卡1
BACKPLANE：背板

双理想二极管和单热插拔控制器

图7显示了LTC4227的应用，其中检测电阻器放置在并联连接的双电源理想二极管MOSFET之后，检测电阻器之后是单个热插拔MOSFET。图中，在故障超时之前，LTC4227以1x电流限制调节过载输出，而不像LTC4225二极管“或”应用那样是以2x电流限制。因此，在过载情况下，功耗降低了。

图7：用LTC4227现具备热插拔控制和存在板卡的二极管“或”应用
BACKPLANE CONNECTOR：背板连接器
CARD CONNECTOR：板卡连接器

LTC4227还具有/D2ON引脚，这允许非常容易地确定IN1电源的优先级。例如，图8显示了一个简单的电阻分压器，该分压器将IN1连接到/D2ON引脚，这样IN1电源一直都是优先的，直至IN1降至低于2.8V为止，这时，MD2接通，二极管“或”输出从IN1端的主3.3V电源切换到IN2端的辅助3.3V电源。

图8：通过LTC4227的D2ON，插入式板卡的IN1电源控制IN2电源的接通
BACKPLANE CONNECTOR：背板连接器
CARD CONNECTOR：板卡连接器

在输入发生故障时，更快地恢复输出

在图4所示的LTC4225 μTCA应用中，如果一个输入电源出现故障，短暂接地，而另一个电源不可用，那么HGATE就被拉低，以随着IN电源降至低于欠压闭锁门限，而断开热插拔 MOSFET。当输入电源恢复时，允许HGATE启动以接通MOSFET。因为给HGATE和已耗尽的输出电容充电需要花一点时间，所以在此期间也许会出现输出电压欠压情况。

在这种情况下，LTC4228能更快地恢复以保持输出电压不变，所以比LTC4225有优势。如图9所示，检测电阻器放置在理想二极管和热插拔MOSFET之间，从而允许在输入电源出现故障时，靠输出负载电容暂时保持SENSE+ 引脚电压不变。这可防止SENSE+ 电压进入欠压闭锁状态，并防止断开热插拔MOSFET。输入电源在恢复的同时，给已耗尽的负载电容充电，并即时给下游负载供电，因为热插拔MOSFET仍然处于接通状态。

图9：用LTC4228实现为两个μTCA插槽提供12V电源的μTCA应用
BULK SUPPLY BYPASS CAPACITOR：降压模式电源旁路电容器
PLUG-IN CARD 1：插入式板卡 1
BACKPLANE：背板

结论

LTC4225、LTC4227和LTC4228通过控制外部N沟道MOSFET，为两个电源轨实现了理想二极管和热插拔功能。这些器件提供快速反向断开、平滑电源切换、有源电流限制以及状态和故障报告功能。这些器件具有严格的5%电路断路器门限准确度和快速响应电流限制，可保护电源免受过流故障影响。LTC4228能从输入电压欠压状态快速恢复，因此在面临此类事件时，可保持输出电压不变。