理想二極管和熱插拔控制器實現(xiàn)電源冗余并隔離故障
來源：電子發(fā)燒友網(wǎng) 作者：春波綠影2013年07月17日 11:12
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[導讀] 凌力爾特公司的一個產品系列用外部 N 溝道 MOSFET 作為傳遞組件，最大限度地降低了功耗，從而在這些 MOSFET 接通時，最大限度地減小了從電源到負載的壓降，這個產品系列包括 LTC4225、LTC4227 和 LTC4228。當輸入電源電壓降至低于輸出共模電源電壓時，關斷適當?shù)?MOSFET，從而使功能和性能上與理想二極管匹配。
關鍵詞：熱插拔控制器凌力爾特二極管電源
用肖特基二極管實現(xiàn)多電源系統(tǒng)有多種方式。例如，μTCA 網(wǎng)絡及存儲服務器等高可用性電子系統(tǒng)都在其冗余電源系統(tǒng)中采用了肖特基二極管“或”電路。二極管“或”電路還用于采用備用電源的系統(tǒng)，例如 AC 交流適配器和備份電池饋送。問題是，肖特基二極管由于正向壓降而消耗功率，所產生的熱量必須用 PCB 上專門的銅箔區(qū)散出，或者通過由螺栓固定到二極管上的散熱器散出，這兩種散熱方式都需要占用很大的空間。
凌力爾特公司的一個產品系列用外部 N 溝道 MOSFET 作為傳遞組件，最大限度地降低了功耗，從而在這些 MOSFET 接通時，最大限度地減小了從電源到負載的壓降，這個產品系列包括 LTC4225、LTC4227 和 LTC4228。當輸入電源電壓降至低于輸出共模電源電壓時，關斷適當?shù)?MOSFET，從而使功能和性能上與理想二極管匹配。
如圖 1 所示，通過增加一個電流檢測電阻器，并配置兩個具備單獨柵極控制的背對背 MOSFET，LTC4225 憑借浪涌電流限制和過流保護提高了理想二極管的性能。這就允許電路板安全地插入或從帶電背板拔出，而不會損壞連接器。LTC4227 可以這樣使用：在并聯(lián)連接的理想二極管 MOSFET 之后，增加電流檢測電阻器和熱插拔 （Hot Swap） MOSFET，以節(jié)省一個 MOSFET。通過在理想二極管和熱插拔 MOSFET 之間配置檢測電阻器，LTC4228 比 LTC4225 有了改進，LTC4228 能更快地從輸入電壓欠壓中恢復，以保持輸出電壓不變。
圖 1：采用檢測電阻器和外部 N 溝道 MOSFET 的 LTC4225、LTC4227 和 LTC4228 的不同配置
* ADDITIonAL DETAILS OMITTED FOR CLARITY：* 為清晰起見，略去了一些細節(jié)
LTC4225-1、LTC4227-1 和 LTC4228-1 具備鎖斷電路斷路器，而 LTC4225-2、LTC4227-2 和 LTC4228-2 提供故障后自動重試功能。LTC4225、LTC4227 和 LTC4228 的兩種版本均分別采用 24 引腳、20 引腳和 28 引腳 4mm x 5mm QFN 以及 SSOP 封裝。
理想二極管控制
LTC4225 和 LTC4228 用一個內部柵極驅動放大器監(jiān)視 IN 和 OUT 引腳 （就 LTC4227 而言是 IN 和 SENSE+ 引腳） 之間的電壓，起到了理想二極管的作用，該放大器驅動 DGATE 引腳。當這個放大器檢測到大的正向壓降 （圖 2） 時，就快速拉高 DGATE 引腳，以接通 MOSFET，實現(xiàn)理想二極管控制。
圖 2：當 IN 電源接通時，拉高理想二極管控制器 CPO 和 DGATE 引腳
CPO 和 IN 引腳之間連接的外部電容器提供理想二極管 MOSFET 快速接通所需的電荷。在器件加電時，內部充電泵給這個電容器充電。DGATE 引腳提供來自 CPO 引腳的電流，并將電流吸收到 IN 和 GND 引腳中。柵極驅動放大器控制 DGATE 引腳，以跟隨檢測電阻器和兩個外部 N 溝道 MOSFET 上的正向壓降，直至 25mV。
如果負載電流引起超過 25mV 的壓降，那么柵極電壓就上升，以加強用于實現(xiàn)理想二極管控制的 MOSFET。在 MOSFET 導通時，如果輸入電源短路，那么會有很大的反向電流開始從負載流向輸入。故障一出現(xiàn)，柵極驅動放大器就會檢測到故障情況，并拉低 DGATE， 以斷開理想二極管 MOSFET。
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