关于冗余电源知识全在这里！

qllvphevrj

冗余电源

一、冗余电源的定义
冗余电源是指多个电源（N+1方式）同时给同一或多个设备供电，当其中1个电源出现故障时，其他电源可以不受其影响，不中断设备的正常运行。
二、冗余电源的分类

类型		类型定义	应用优弱分析
一	冗余冷备份	电源由多个功能相同的模块组成， 正常时由其中一个供电，当其故障 时，备份模块立刻启动投入工作	这种方式的缺点是电源切换存在时间间隔， 容易造成电压豁口，从而导致系统停机。
二	并联均流的N＋1 备份	电源由多个相同单元组成，各单元 通过或门二极管并联在一起，由各单元同时向设备供电	这种方案在1个电源故障时不会影响负载供电，但负载 端短路时容易波及所有单元
三	冗余热备份	电源由多个单组成，并且同时工作 ，但只由其中一个向设备供电，其 他轻载	主电源故障时备份电源可以立即投入，输出电压波动很 小，电源成本投入大

三、冗余开关电源的应用
冗余电源常用于一些需要长时间不间断操作、高可靠的系统，如基站通 信设备、监控设备、服务器等，往往需要高可靠的电源供应。冗余电源 是其中的关部分，在高可用系统中起着重要作用。

隔离设计方案及线路分析

一、传统冗余电源隔离方案：
1、优点：由2个或多个电源通过分别连接二极管阳极，以“或门”的方式并联 输出至电源总线上，工作可靠性高，不会出现电源间相互干扰

2、缺点：由于二极管本身压降Vf值较大，从 而会引入两个缺点：


二、采用分离器件+MOS管方式做冗余电源隔离方案：
1、线路图及工 作原理：


A、当顺流时Va=Vc+Vd=Vq+Vr,因为Q2导通条件：Va-Vb>Vd,但这里Va-VbVc，单机状态下均流电路不误动作
（3）、RB31的选择
RB31决定均流电路完全动作时机台最大调节电压
（四）、线路调试过程中的问题及改进：
1、取样线路元件内部差异引起均流效果误差大：
（1）引入补偿
（2）采样高精度的采样元件

2、引入负电平补偿后引起快速AC ON\OFF时CS-BUS干扰问题
通过及时清除单机均流母线电压及通过PG信号启动单机均流线路的方
式，达成改善均流母线在ACON\OFF产生干扰问题。
采用TI 的UC3902或ST 的L6615均流控制器方案：

UC3902线路解析：
（1）、信号采样线路(A)电流互感器方式（B）Sense电阻
（2）、CS-BUS信号的采样线路：
（3）、CS-BUS信号补偿线路：
（4）、反馈环路调整线路：

冗余电源设计的几个注意事项

一、可调电阻在冗余电源线路上的应用：

A、由于可调电阻本身构造的问题请勿在单回路中使用，使用可调电阻时请在其线路上并一电阻以提高其可靠性。
B、可调电阻不管是SMD类还是DIP类请勿过锡炉，防止高温变形和松香干扰。
C、可调电阻在线路中调试OK后请勿记点胶固定，防止运输抖动干扰。
二、连接器设计在冗余电源插拔时序上的应用：
1、不良现象：
单机带电快速插拔瞬间，偶尔出现其他运行机台停机现象
2、原因分析：
机台插拔瞬间，所插拔机台的信号线瞬间断开，环路反馈开路引起插拔机台输出电平异常，从而干扰其他运行机台。

3、时序改善状况：
接触时序：电源地----信号连接点-----输出电平点-----PS-ON点
脱离时序：PS-ON点----输出电平点-----信号连接点------电源地
通过以上改善后就可以做到：接触OK后开机；关机后再脱离。
三、冗余电源报警系统的设计（蜂鸣器及LED灯线路）：
1、冗余电源报警要求：
电源在工作运行中，当单机或整机出现任何不良信息时，电源要作出故障报警动作，包括声音和显示。
2、冗余电源报警线路：

四、冗余电源防静电设计：
1、冗余电源防静电设计的重要性：
由于冗余电源工作时在多机情况下工作，在机台连接中就不免会出现连接器，连接器上的信号线（如报警信号线、保护反馈线、PG线，数据通顺线等）会常常暴露在外面，这些信号线一般都是通过连接器跟其他机台联系在一起才形成一个回路，当单机拔出后就可能形成一种开路状态，在这种情况下很容易受到静电的伤害。
2、设计建议：
（1）、冗余电源线路设计时所有连接信号线请不要出现环路开路状态，如不能加电阻请加稳压管替代（如PG信号线路加一稳压管到地）。
（2）、在设计验证时要对连接器上所有连接临近端点进行短路实验。
五、冗余电源风扇控制及报警线路设计：

（1）三线风机其风扇速度靠三极管去控制电压来完成，功率损耗大，控制元件发热量高
（2）四线风机其风扇速度靠外部电平高低进行控制，容易控制转速，控制元件少，功耗小。
六、冗余电源可调电压的选择：
为何产线在生产时要精调电压（如12V要精确调到0.1V以内）
七、冗余电源单\多路平均流线路设计的优\缺点：

冗余服务器的模块化设计

一、接功率大小定电源主架构：

功率数	建议架构
450W以下	双管正激
450W到800W	半桥LLC
800W以上	全桥LLC或移相全桥

二、均流线路的模块储备：

冗余电源的应用前景

1、架构及工作方式：


2、难点分析：
由于主板上有较多的固态电容，在其中的单主板开启瞬间，其瞬态阻抗很小，瞬间电源承受负载电流很大，但正常运行中的电源瞬态反应跟不过来引起输出电压快速下降，从而导致整个系统全部停机。
3、尝试解决方案：
A、前面冗余电源模块输出电压比主板需求最高电压还高，后段采用DC TO DC方式来完成给主板供电。
B、通过IC创建一个软启动线路。
该线路通过CPO悬空使芯片不能快速通断MOSFET，依靠欠压检测使GATE引脚在上电后延迟开通MOSFET，由R1、C组成的阻容网络使电源输出的电压上升速度减慢，从而达到产生软启动的效果。
二、冗余电源在大LED屏显示和大型LCD屏上的应用：
1、优点：
（1）、可靠性高、稳定性强
（2）、方便客户进行维护
2、难点分析：
（1）、电源需要承受更大动态的电流相应速度
（2）、整个系统内部布线更为复杂
（3）、露天需要更可靠的防水设计