热插拔功能的电源模块应用与热插拔运行中的安全控制

电源与新能源 时间:2012-03-05 来源:网络
由图1可知,第二代DC-DC转换器模块上的PR脚是一个双向端口,它可连接并联均流母线。该端口可以接收或传输同步脉冲信号,可控制转换器模块传输同步工作,所有其他模块均接受同步脉冲,保证所有模块同频率工作。PC(初级控制)脚也是一个双向端口。该端口用作模块状态输出,在转换器工作过程中,该脚直流电压为6Vdc,在故障状况下,比如过热或输出过压时,PC脚将变为低电平(对负输入脚-Vin的电压接近0V)。在故障继续存在的情况下,PC脚周期地转变为高电平并尽力使转换器模块重新起动。只有故障状态消除后,PC脚才可能保持高电平。PC脚也可作使能/关断输入脚,如果PC脚外接低电平,转换器则关断。PC脚维持低电平时,输出电流接近2mA。为了完成使能/关断功能,可采用开路集电极或漏极晶体管开关(见图1所示的Q3)。
取样脚S用于提高输出终端电源母线电压的稳定精度,通常电源系统的负载都接在输出终端电源母线上。终端取样闭合调整控制回路,调整转换器输出电压Vout,以便补偿输出母线Vout(在图1左端扦件上)上产生的电压降。取样脚终端接法是维持输出电压控制所必须的。在故障容限并联冗余系统中,每台转换器模块的输出端Vout到电源母线(在图1左端扦件上)必须串入一只二极管。在输出母线上二极管的共阴极,总输出电流为各DC-DC转换器之和。这样任何模块出现包括输出短路的任何故障状态时,都可确保母线和电源系统可靠工作。当模块的输出电压降低时,串联二极管承受反向电压,因此,可简单地实现电源母线与转换器隔离。每台模块的取样线必须接在串联二极管的前面,并且最好接在热插拔插头的前面,可以确保电源模块插拔过程中,转换器控制回路不会出现任何瞬间开路。该电阻的最佳阻值为24Ω/V,也就是说,该电阻的阻值决定于输出电压。例如,输出电压为5V时,最好选用120Ω电阻。
总之,具有热插拔功能的电源模块应具有以下特点:拔出前电源模块应当关断;插入时,电源模块应处于暂时关断;电源模块应能限制浪涌电流。

3.2 IAM48模块的应用
IAM48输入功率调整模块Vin为36V-76V、10A,而Vout为+75V~-75V,其效率为97%。
IAM48模块含有一只串联FET开关,可以实现48V母线到DC-DC转换器输入的通断控制。通断控制脚on/off(见图1中IAM48模块的引脚) 内部有上拉电路,并且为了将48V母线与DC-DC转换器模块接通,通断控制器必须拉到低电平。该模块内两输出端(+Vout与-Vout)之间还有一个并联开关。当通断控制脚对48V母线负极为高电平(断开)时,该并联开关处于导适状态。当48V母线关断时,母线上的保持电容可通过并联开关迅速放电。除了通断控制功能外,IAM48模块还具有限制浪捅电流的功能,并且与Filt Mod模块或EMI滤波器模块配合,还可完成瞬变过电压保护。通信设备中为了满足EMC{电磁兼容)标准,通常都采用IAM48和Filt Mod模块(见图1中Filt Mod模块与IAM48模块的连接)。在通信设备中,都要求电源模块具有热插拔功能,因此,应选用lAM48电源模块或其他可限制浪涌电流的模块。

3.3 Filt Mod模块特征
VI-IAM(即Filt Mod模块)输入衰减模块是一只元件级的DC输入前端滤波器,它的特点是占用很少的空间,同时提供最大的保护效能,适用于精密的电子系统。VI-IAM可与Vicor的24V、48V或300V输入模块配套使用,组成高效率、高功率密度的电源系统。系统的输出电压由1V至95V,功率达400W(可扩展至800W)。利用VI-IAM可组成体积少、高效及可靠的电源系统,满足电讯和工业应用的最高要求。

3.4 电源模块插入电源母线时的起动顺序
首先,除了短引脚外,接插件的所有引脚都按无规律的顺序接通,此外,转换器并不能起动。因为通断控制短引脚并未接通,该脚通过晶体管Ql使IAM48模块维持关断状态。同时,晶体管Q3还把DC-DC转换器模块的PC脚拉到低电平,因此,转换器模块处于关断状态。当所有其他引脚都接好以后,短引脚才接通。IAM48模块的通断脚被拉到低电平,因此IAM48模块导通,48V电源母线上的电容器开始以可控的速率充电,母线电压开始沿斜坡上升,这样可把浪涌电流限制在安全值以内。1AM48模块导通后,DC-DC转换器模块得到使能信号,但是当母线电压达到欠压封锁门限值(约34V)以前,DC-DC转换器模块不能起动。母线电压达到欠压封锁值以后,由于DC-DC转换器模块具有软起动特性,所以至少还需经过100ms后,转换器模块才开始吸入电流,并且输出电压开始逐渐上升。最后,当转换器模块输出电压上升到使串联在输出端的二极管正向偏置时,该转换器模块才输出均衡的负载电流。

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关键词:热插拔电源模块分布式均流控制

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