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冗余電源詳解

作者: 時間:2011-11-14 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

冗余是用于服務(wù)器中的一種,是由兩個完全一樣的組成,由芯片控制電源進(jìn)行負(fù)載均衡,當(dāng)一個電源出現(xiàn)故障時,另一個電源馬上可以接管其工作,在更換電源后,又是兩個電源協(xié)同工作。冗余電源是為了實現(xiàn)服務(wù)器系統(tǒng)的高可用性。除了服務(wù)器之外,磁盤陣列系統(tǒng)應(yīng)用也非常廣泛。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/178410.htm


  電源冗余一般可以采取的方案有容量冗余、冗余冷備份、并聯(lián)均流的N+1備份、冗余熱備份等方式。容量冗余是指電源的最大負(fù)載能力大于實際負(fù)載,這對提高可靠性意義不大。

  冗余冷備份是指電源由多個功能相同的模塊組成,正常時由其中一個供電,當(dāng)其故障時,備份模塊立刻啟動投入工作。這種方式的缺點是電源切換存在時間間隔,容易造成電壓豁口。

  并聯(lián)均流的N+1備份方式是指電源由多個相同單元組成,各單元通過或門二極管并聯(lián)在一起,由各單元同時向設(shè)備供電。這種方案在1個電源故障時不會影響負(fù)載供電,但負(fù)載端短路時容易波及所有單元。冗余熱備份是指電源由多個單元組成,并且同時工作,但只由其中一個向設(shè)備供電,其他空載。主電源故障時備份電源可以立即投入,輸出電壓波動很小。

  對于一些需要長時間不間斷操作、高可靠的系統(tǒng),如基站通信設(shè)備、*設(shè)備、服務(wù)器等,往往需要高可靠的電源供應(yīng)。冗余電源設(shè)計是其中的關(guān)鍵部分,在高可用系統(tǒng)中起著重要作用。冗余電源一般配置2個以上電源。當(dāng)1個電源出現(xiàn)故障時,其他電源可以立刻投入,不中斷設(shè)備的正常運行。這類似于UPS電源的工作原理:當(dāng)市電斷電時由電池頂替供電。冗余電源與UPS的區(qū)別主要是由不同的電源同時供電,而UPS則是一個電源供電另一個則隨時備用,有需要時自動切換。

  傳統(tǒng)冗余電源接法

  傳統(tǒng)的冗余電源設(shè)計方案是由2個或多個電源通過分別連接二極管陽極,以“或門”的方式并聯(lián)輸出至電源總線上。如圖1所示??梢宰?個電源單獨工作,也可以讓多個電源同時工作。當(dāng)其中1個電源出現(xiàn)故障時,由于二極管的單向?qū)ㄌ匦裕粫绊戨娫纯偩€的輸出。

圖1 傳統(tǒng)冗余電源方案

  在實際的冗余電源系統(tǒng)中,一般電流都比較大,可達(dá)幾十A??紤]到二極管本身的功耗,一般選用壓降較低、電流較大的肖特基二極管,比如SR1620~SR1660(額定電流16 A)。通常這些二極管上還需要安裝散熱片,以利于散熱。

  使用二極管的傳統(tǒng)方案電路簡單,但有其固有的缺點:功耗大、發(fā)熱嚴(yán)重、需加裝散熱片、占用體積大。由于電路中通常為大電流,二極管大部分時間處于前向?qū)J剑膲航邓鸬墓牟蝗莺鲆?。最小壓降的肖特基二極管也有0.45 V,在大電流時,例如12 A,就有5 W的功耗,因此要特別處理散熱問題。

  現(xiàn)在新的冗余電源方案是采用大功率的MOSFET管來代替?zhèn)鹘y(tǒng)電路中的二極管。MOSFET的導(dǎo)通內(nèi)阻可以到幾mΩ,大大降低了壓降損耗。在大功率應(yīng)用中,不僅實現(xiàn)了效率更高的解決方案,而且由于無需節(jié)散熱器,所以省了大量的電路板面積,也減少了設(shè)備的散熱源。應(yīng)用電路中MOSFET需要有專業(yè)芯片的控制。目前,TI、Linear等各大公司都推出了一些成熟的該類芯片。



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