提高电源冗余度的热插拔结构

为了提高冗余度，不少使用"或"运算二极管的电源都可接入同一个负载。在维护期间，当你拆去任何一个电源时，希望负载的电源骚动尽可能。为了补偿"或"运算二极管两端的电压降，你必须在"或"运算二极管之后，在负载处连接电源反馈线。因此，所有参与电源的反馈连接是通用的（图1）。

　　图1 电源模块的标准冗余配置都在输出端使用"或"运算二极管。
因为每一个电源都会发生自然变化，所以只有VOUT的电源才是有效的。其他检测"高电位"输出的电源都试图降低其输出，从而有效地中止稳压功能。如果从与图1类似的设置中去掉"有效的"电源模块，就会使V_OUT下降（图2）。

　　图2 当你从冗余配置中去掉一个电源 时，就会引起输出电压的下降（a）和瞬时波动（b）。
图2a适用于由两个输出电压各为3.339V和3.298V的稳压器组成的线性电源模块。两个稳压器的负载都是由一个10Ω左右电阻和一个100μF电容并联组成的。图2b适用于由两个输出电压各为5.08V和4.99V的稳压器组成的升压电源模块，其中每个稳压器的负载是由一个2.5Ω左右电阻和100μF电容并联组成。输出电压下降并发生瞬时波动的原因是，两个稳压电源启动和开始稳压的时间上有所延迟。价格昂贵的电源模块都用电流共用技术来解决这一问题。电流共用技术将输出电流大致相等地分配给所有的电源模块，从而使所有电源模块都是有效的。图3所示的配置给电源系统增加的成本不多。但这种配置在性能上的改进从代表两类冗余电源模块的图4a和图4b中可看出来是十分明显的。

　　图3 增加一个仪表放大器和几个无源元件，就可防止冗余配置输出电压下降和瞬时波动。

　　图4 线性稳压器（a）和升压稳压器都使用了图3所示的电路来消除输出电压的下降和瞬时波动。
　　仪表放大器IC₁测试并产生一个与输入稳压器的电流成正比的电压V_C。VC又控制V_OUT，从而使稳压器进入工作状态。对于大多数可调的控制器来说，V_OUT=V_REF（1+R_A/R_B），式中R_A和R_B在模块1中分别为R_1A和R_1B。如果没有电流流过R_SENSE，则IC₁的输出接近于地电位，使得R_1B与D₁₂、R₁₁和R₁₂三者的电阻并联，从而使R_B更小，V_OUT1更高，V_OUT1的增高只需补偿配置相同的电源模块之间的V_OUT变化。这种变化只有几个百分点。如果流入负载的电流增大，则V_C也会增加，从而减少流过D₁₂的电流，结果使V_OUT1下降。当IC₁的输出电压上升并与V_FB之差小于D₁₂两端的直接电压降，则D₁₂中就没有电流流过。因此，对于任何较大的电流来说，V_OUT都保持上述公式规定的数值。只要R₃（仪表放大器的增益设定电阻器）选择得当，其他电源模块的R₁和R₂均利用所有电源为负载提供所需的电流，从而保证所有电源处于工作状态。