应设计高可靠性系统，以避免单点失败，并提供一种隔离故障的方法，以至于操作可能会在降低的性能水平下继续进行。它也应该能够包含故障，以避免向下游或上游电子设备传播。
　　内置的冗余，要么以平行电路的形式积极地共享负载，要么在备用备用等待直到发生故障，这是一种解决方案。在每种情况下，故障检测和管理都需要额外的间接费用电路，以促进整体复杂性和成本。一些系统还会产生不同的平行电路，以增加多样性并避免出现共同故障机制的风险；某些飞机飞行控制系统就是这种情况。
　　增加的系统复杂性会给电源性能带来更大的负担，因此转化效率高，良好的热管理至关重要，因为在连接温度下每10°C每增加一个10°C，IC寿命大约减半。正如我们将看到的那样，现在，新型功能丰富的电源和专用的电源管理功能为IC本身和周围系统提供了更多的保护。
　　高可靠性系统的设计涵盖了耐故障设计技术的使用，选择合适的组件以满足预期的环境条件和遵守标准。本文着重于半导体解决方案，以实施高可易发电源，这是电力电子设备的一部分，包括冗余，电路保护和远程系统管理。它将强调半导体技术和新安全功能的改进如何简化设计并增强组件可靠性。
　　高可靠性电力系统的要求
　　在一个完美的世界中，应设计高可靠性的电力系统，以避免单点失败，并提供一种隔离故障的方法，以至于操作可能会持续下降。它也应该能够包含故障，以避免向下游或上游电子设备传播。
　　内置的冗余，要么以平行电路的形式积极地共享负载，要么以备用等待直到发生故障，这是一种解决方案。在每种情况下，故障检测和管理都需要额外的间接费用电路，以促进整体复杂性和成本。某些系统还会产生不同的并行电路，尤其是在电力电子中，以增加多样性并避免出现常见故障机制的风险；某些飞机飞行控制系统就是这种情况。
　　增加的系统复杂性会给电源性能带来更大的负担，因此转化效率高，良好的热管理至关重要，因为在连接温度下每10°C每增加一个10°C，IC寿命大约减半。正如我们将看到的那样，现在，新型功能丰富的电源和专用的电源管理功能为IC本身和周围系统提供了更多的保护。
　　电源调节器安全功能
　　电压调节器已经看到越来越准确和复杂的当前限制形式，以避免损坏设备本身或下游组件的过度输出电流。找到内部保护电路，包括反向电池保护，电流限制，热限制和反向电流保护也很常见。
　　LTC7801 DC/DC开关控制器是一个提供改进过程技术和安全功能的示例的产品。它可以安全地维持高达150V的输入电压，并实现一项保护功能，该保护功能在输入电压上升到可编程操作范围以上时会抑制切换。此功能简化了输入供应瞬态保护电路减少组件计数和解决方案大小。该输出还通过过电压比较器得到了很好的保护，该比较器可防止电压超出冲压，而折叠电流限制器控制在过电流和短路断层条件下的功率耗散。

　　图1。LTC7801高压向下降下DC/DC控制器
　　还可以通过提供广泛间隔的销钉的包装选项来解决安全的物理包装方面，以避免在相邻的高压和低压引脚之间施加弧形的危险。击穿电压以较低的气压降低，因此未压力的飞机应用可以选择LTC3895，该LTC3895提供的功能和性能与LTC7801相同，但具有0.68mm的双针间距套件。
　　某些产品（例如耐故障LT3007线性调节器）也可以使用所谓的FMEA（故障模式和效果分析）兼容的PINOUT，如果相邻的引脚短路或销脚引脚，则输出保持在调节电压下或低于调节电压。
　　控制电源系统中的多个输入源
　　包含主电源或电源电路的电源系统以及带有外部辅助供应的冗余备份需要一个系统来仲裁哪个供应有优先级并监视其状态。此外，它必须保护系统在源切换过程中免受交叉导向和反馈。单芯片IC（例如LTC4417）提供了一个解决方案，可以自动根据每个输入的用户定义的供应阈值验证来源选择源。
　　另一种方法是在两个输入源之间共享同时运行的两个输入源之间的负载，从而通过减少每个来源的负担来提高可靠性，同时提供一个适当尺寸以支持满载负载要求的源，从而提供防止失败的保护。
　　过去，可能已经采用了简单但效率低下的二极管或安排，但要求每个供应都具有主动控制以平衡负载。图2显示了如何使用单芯片解决方案来实现这一目标。 LTC4370是一个当前的共享控制器，其反向阻塞阻止了一个供应的故障，从而降低了电源系统。

　　LTC4370双冗余电源共享

　　图2。LTC4370双冗余电源共享
　　瞬态和电路保护
　　军用和飞机电子设备必须符合瞬态保护规格，例如MIL-STD-1275（车辆）和MIL-STD-704 / DO-160（飞机）。然而，在任何高可靠性系统中都需要防止电压，尖峰和涟漪，并且有产品和电涌保护设备专用于该功能，例如LT4364集成电路。
　　还有多种可用的电路保护功能，包括LTC4368（100V双向断路器）等产品，其中包括防止电源电压，可能太高，太低甚至是负面的，并且在正向和反向方向上都无法发生过电压。

　　LTC4368双向断路器带有保护

　　图3。LTC4368双向断路器带有保护
　　在这些示例中，我们可以观察到具有越来越复杂的保护和安全功能集的新的集成电路产品如何简化应用电路设计并降低解决方案尺寸。
　　数字电力系统管理
　　新产品将模拟功率调节的优势与对基于I2C的PMBUS接口的数字控制相结合，以实现电源电子电源系统的远程管理。遥测和诊断数据可用于监视负载条件，读取模具温度，并提供修剪和边缘的访问权限，以达到非常高的精度，化系统稳定性，效率和可靠性。
　　数字电源管理的一个问题是软件的复杂性，但是，LTC3815实现了简化的PMBUS“ Lite”命令集，而没有芯片上的非挥发性内存或微控制器，它简化了设计，同时提供了数字控制和监视的好处。
　　如前所述，良好的热控制对于可靠性至关重要，LTC3815具有两个级别的热阈值和两个响应水平。当内部模具温度超过150°C时，过时的条件被标记为PMBUS，警报销较低以提醒PMBUS主机。如果温度持续升高并超过170°C，则LTC3815会关闭所有电路，包括输出调节，直到过度过度的条件清除为止。
　　可以其状态的系统提供了从基于时间的维护时间表转变为基于条件的维护的机会，并有可能在系统故障状况下降之前突出性能退化。
　　高可靠性电源系统通常包括一个隔离屏障，以保护电动总线免受下游线路可更换单元的断层的影响。越来越多的传感器和执行器也在推动对较小的，本地隔离的电源和数据接口的需求，以减少地面环和共同模式干扰的噪声引起的问题。
　　现在有完整的电流隔离BGA模块解决方案，以简化设计并提高可靠性。 LTM9100隔离开关控制器是控制，保护和监视高压电源的多合一解决方案。 5KVRMS电流隔离屏障将数字界面与开关控制器分开，驱动外部N通道MOSFET或IGBT开关。通过I2C/ SMBUS界面访问负载电流，总线电压和温度的孤立数字测量值，从而使高压总线的功率和能量监测能够访问。

　　图4。LTM9100带有遥测的隔离开关控制器