MicroTCA 電源系統(tǒng)設計中必備的要素
兩個冗余備份的單輸入電源模塊-這是一個1+1電源冗余備份的方式。電源源A輸入到一個電源模塊,電源源B輸入到另一個電源模塊。兩個電源模塊都僅有一路電源輸入,而只需要一個電源模塊就可以對整個系統(tǒng)負載供電。這樣無論是直流/直流變換器和輸入電源源都有了冗余備份。這個解決方案是針對第一個方案中無法對直流/直流變換器進行冗余的改進。
兩個冗余備份的雙輸入電源模塊-這個解決方案同上述的區(qū)別在于,兩路電源源都進到了兩個電源模塊中,同時要求兩個電源模塊都有支持雙輸入的能力。和前一個方案一樣,這個解決方案對于單個直流/直流變換器和電源源的故障都進行了冗余。對于多點故障,它還提供了更多的保護,實際上這個方案對于輸入源的故障提供了1+3的冗余,電源電模塊的故障提供了1+1的冗余。當多點故障同時發(fā)生時,這個方案也能起到保護作用。例如在電源分配單元(PDU)同時有最多三個保險絲和電纜故障,或同時有一路輸入源和一個直流/直流變換器故障。也許會有一些系統(tǒng)會需要這樣級別的備份保護,但許多MicroTCA的應用可能只需要針對一種故障情況進行保護。
圖17 - 雙電源輸入建立
一般來說應是系統(tǒng)設計者會針對特定的應用情況來做出上述的方案選擇。從我們的觀點來看,許多MicroTCA系統(tǒng)會采用第二種保護方式。對于輸入源故障和直流/直流變換器故障都提供了單一保護,同時又不需要雙輸入的電源模塊。這個分析僅僅適用于假定的1+1電源冗余備份。在其他情況下結論可能就不同了。例如在使用單輸入電源模塊的3+1備份系統(tǒng),一路電源源的故障意味著兩個電源模塊將下電,會導致剩下的兩個電源模塊出現(xiàn)過流情況。要求一個電源模塊提供支持雙輸入功能在成本、效率和尺寸方面的影響在下文中會涉及。系統(tǒng)設計者必須在對于多點故障的保護和這些因素影響方面做出平衡。
如圖18所示是關于單輸入和雙輸入電源模塊的比較。單輸入系統(tǒng)使用了有源器件和12毫歐的前饋電阻進行反極性保護。這個器件可看作是一個二極管同輸入電壓側直接相連(不需要外部的控制)。對于雙輸入來進行反極性保護就復雜多了,需要總共4個二極管來實現(xiàn)這個功能,又必須滿足MicroTCA的規(guī)范。兩者之間的功率損耗和效率差別是很大的,雙輸入模塊有10W的二極管損耗而單輸入模塊只有1W。雙輸入模塊的效率將降低2.7%。同時使用雙輸入電源設計將額外需要750平方毫米的PCB面積,增加12個成本單位。大多數(shù)增加的成本主要體現(xiàn)在另一個輸入電源連接器。在許多系統(tǒng)設計中,為了提高系統(tǒng)在多點故障的可靠性而采用這種方式同時又付出這
評論