本次为人人带来的是《应用现实二极管控制器的汽车使用冗余电源拓扑》。该文章将先容应用现实二极管控制器举行 ORing 和电源多路复用的观点和上风、分歧范例和架构，以及在汽车体系中应用现实二极管控制器完成 ORing 和电源多路复用的挑衅和解决计划。
弁言
冗余电源应用多个电源单位为负载供应所需的电源。它们有助于进步体系的可靠性和可用性，并在此中一个电源单位产生毛病时确保体系平安。在汽车体系中，冗余电源关于主动驾驶等平安关头型使用尤其首要，由于在这种使用中，断电可能会致使紧张的前因。
ORing 和优先级电源多路复用是在汽车体系中完成冗余电源的两种经常使用手艺。在 ORing 中，体系从多个输出中抉择最高电压的电源，而电源多路复用手艺同意体系依据优先级或其余规范在分歧的电源之间切换。设想职员曩昔会将肖特基二极管和/或 P 沟道场效应晶体管用于电源中的冗余电路。
现实的二极管控制器是能够操纵内部金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 来模仿现实二极管行动的集成电路 (IC)。与传统二极管相比，它们拥有多种上风，比方更低的功率耗散、更高的电流才能、反极性维护、反向电流阻断和负载突降维护。现实的二极管控制器还可供应浪涌电流限定以及过压和过流维护。
在本文中，咱们将接头应用现实二极管控制器举行 ORing 和电源多路复用的观点和上风、ORing 和电源多路复用电路的分歧范例和架构，以及在汽车体系中应用现实二极管控制器完成 ORing 和电源多路复用的挑衅和解决计划。
ORing 和电源多路复用手艺
ORing 和电源多路复用手艺都应用现实二极管将多个输出电源连接到单个输入负载，但它们在分歧输出源之间的抉择和切换体式格局有所分歧。图 1 表现了电源 ORing 和优先级多路复用的典范用例。
图 1：ORing 和优先级电源多路复用器解决计划的典范用例
ORing 电路有助于体系依据最高输出电压从多个输出中抉择最好可用电源。现实二极管充任开关，在输出电压高于输入电压时导通，并在输出电压低于输入电压时关断。如许，ORing 电路可确保拥有最高电压的输出源连接到输入端，并避免涌现反向电流和输出源之间的跨导。假如两个输出电源简直相称，则能够由两个电源同时为负载供电，而两个电源之间没有任何轮回电流。是以，反向电流阻断是完成 ORing 电路所需的首要特点。
电源多路复用电路同意体系依据电源优先级或输出电压可用性和幅度等规范在分歧的电源之间举行切换，而不论电压幅度若何。在该设置中，操纵电路需求开关每一个电源和负载之间的电源门路，详细由其本身的优先级逻辑或内部旌旗灯号（比方微控制器通用输出/输入引脚）操纵。电源多路复用电路确保在任一时辰惟独一个输出源连接到输入，并避免涌现反向电流和输出源之间的跨导。是以，在该设置中，电路需求拥有反向电流阻断和负载门路开关操纵性能，以使优先级电源能够为负载供电。
电源 ORing 的典范使用电路
ORing 电路普遍用于信息文娱、车身操纵模块、高等驾驶辅佐体系和照明模块等汽车子系统；它们可在电源涌现毛病或断开时供应冗余和可靠性。图 2 表现了接纳现实二极管控制器 IC 与内部 N 沟道 MOSFET 的分歧 ORing 拓扑。
无效的 ORing 解决计划需要以极快的速率事情，以便在其中一个电源涌现毛病时限定反向电流的继续时候和巨细。ORing 设置中的现实二极管控制器会不息检测阳极和阴极引脚（分别是电源（VIN1、VIN2）和大众负载 (VOUT) 点的电压电平）之间的电压差。只需 VIN – VOUT 降至指定的反向阈值（平日为几毫伏）如下，倏地比拟器就会在数毫秒内经由过程倏地下拉电阻将栅极驱动器关断。德州仪器现实二极管控制器拥有倏地反向电流检测比拟器和线性栅极稳压计划，可确保在产生输出电源丢失机完成零直流反向电流。
图 2：应用现实二极管控制器的典范 ORing 拓扑
少数子系统需要将负载与电源断开，以完成低动态电流或维护体系免受毛病前提的影响。图 2 中的拓扑 2 表现了接纳 德州仪器 LM7480-Q1 和 LM7470-Q1 器件且拥有通用负载断开操纵性能的典范双电源输出 ORing 使用电路。FET Q1 和 Q2 分别由 LM7470-Q1 和 LM7480-Q1 驱动，用于供应 ORing 性能，而由 LM7480-Q1 驱动的 Q3 FET 能够将负载与电源断绝。当 VIN1 大于 VIN2 时，LM7480-Q1 对 FET 的自力操纵同意 Q2 阻断反向电流，而 Q3 坚持导通，将 VIN1 连贯至 VOUT。图 2 中的拓扑 3 表现了 ORing 的典范使用电路，该电路拥有针对各个电压轨的负载断开性能，从而使体系设想职员能够为每一个电压轨指定分歧的负载断开规范。
图 3 和图 4 表现了 VIN1 = 12V 且 VIN2 = 15V 时两个电源轨之间的电源 ORing 切换功能。
图 3：电源从 VIN1 切换至 VIN2
图 4：电源从 VIN2 切换至 VIN1
优先级电源多路复用器设置
当主电源电压降至指定的阈值如下时，优先级电源多路复用器会主动将主电源转换为辅佐 (AUX) 或次级电源。假如可用且处于可接受限值内，主电源始终是为负载供电的首选电源。比方，假如配电单位中的下游智能保险丝在子系统的主电源上跳闸，则优先级电源多路复用器电路会主动将 AUX 电源连接到输入端，并从输入端断开主电源，以防止子系统运转涌现任何中缀。假如下游智能保险丝复位且主电源电压上升到可接受的阈值以上，则优先级电源多路复用器电路会主动将主电源连接回输入端并断开 AUX 电源。
电源多路复用器电路需求应用 LM74800-Q1 或 LM74900-Q1 等控制器来操纵每一个电源轨上的两个背对背 MOSFET。当主电源和 AUX 电源都存在且处于可接受的范围内，而且主电源正在为负载供电时，AUX 门路控制器必须在主电源电压高于 AUX 电源电压时阻断反向电流。异样，当主电源电压低于 AUX 电源时，AUX 门路控制器必需阻断正向电流。这确保拥有最高优先级的主电源为负载供电，而 AUX 电源与主电源和负载断绝。
LM74900-Q1 现实二极管控制器驱动和操纵内部背对背 N 沟道 MOSFET，从而模仿拥有电源门路开关操纵及过流和过压维护性能的现实二极管整流器。图 5 是在共漏极拓扑中应用两个 LM74900-Q1 器件的优先级电源多路复用器原理图。VAUX 门路中 LM74900-Q1 的过压引脚设置为当VPRIM由于任何缘故原由断开时，VAUX 电源即时连接到负载，并确保为负载继续供电。
电源多路复用器电路目标是在 VPRIM堵截超越可接受局限时，负载切换到由 VAUX 供电，同时输入电压保持在较低程度。为了在转换时期输入电压坚持较低程度，负载开关 FET (Q4)（由 VAUX门路中的 LM74900-Q1 驱动）必须在 VPRIM 的电源门路封闭经由过程关断 Q2时期异常倏地然则，HGATE 引脚设想供应 55μA 栅极电流完成慢启动供应浪涌电流限定，该电流过低无奈快速将 HGATE变成高电平。由一各电阻器(RCP)、一个晶体管 (Q5)和一个二极管 (D2构成的小电路能够增添 HGATE 拉电流此外能够经由过程将 Q5 的发射极连接到 Q4 的栅极增添栅极拉电流由于 Q5同意电荷泵电容器将 HGATE间接拉高或许能够经由过程转变RCP 的电阻值调理 Q4 栅极拉电流。D2 在 Q5四周供应了一条门路来关断 Q4。
图 6：电源多路复用器使用中的 VPRIM 到 VAUX 切换
图 7：电源多路复用器使用中的 VAUX 至 VPRIM 切换
表 1：适用于冗余电源拓扑现实二极管控制器列表
结语
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