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集成电路为高可靠性电源提供增强的保护和改进的安全特性

高可靠性电源系统的要求
在理想世界中,高可靠性系统应该设计成避免单点故障,并提供一种隔离故障的手段,使得操作可以继续(性能水平或许降低)。它还应该能够遏制故障,避免其传播到下游或上游电子设备。
一种解决方案是内置冗余——可以是主动分担负载的并联电路,或者是在待机状态下等待,直到发生故障才起作用的电

    高可靠性电源系统的要求
    在理想世界中,高可靠性系统应该设计成避免单点故障,并提供一种隔离故障的手段,使得操作可以继续(性能水平或许降低)。它还应该能够遏制故障,避免其传播到下游或上游电子设备。
    一种解决方案是内置冗余——可以是主动分担负载的并联电路,或者是在待机状态下等待,直到发生故障才起作用的电路。每种情况下,故障检测和管理都需要额外的电路开销,致使整体复杂性和成本增加。有些系统还会创建不同的并联电路以增加多样性,避免故障机制相同带来的风险;一些飞机的飞行控制系统就是如此。
    增加系统复杂性会给电源性能带来更大负担,因此高转换效率和良好的热管理至关重要,要知道结温每上升10°C,IC使用寿命大约减半。我们将看到,新的功能丰富的电源IC和专用电源管理功能现在可为IC本身及周围系统提供更好的保护。
    电源调节器安全特性
    电压调节器的限流方式越来越  和复杂,可避免过多输出电流损坏器件本身或下游器件。内部保护电路也很常见,包括电池反接保护、限流、热限制和反向电流保护。
    控制多个输入源
    包含主电源和冗余备用电源,甚至可能还有外部辅助电源的电源系统,需要一个系统来决定哪个电源优先并监控其状态。此外,在电源切换期间,它必须防止系统交叉导通和反馈。
    另一种办法是在两个同时工作的输入源之间分担负载,通过减少每个电源的负担来提高可靠性,同时提供保护,其中一个电源发生故障也不会受影响——如果每个电源的大小合适,足以支持满负载需求。过去可能采用简单但低效率的二极管“或”装置,但它要求每个电源都能主动控制以平衡负载。
    瞬态和电路保护
    军用和航空电子必须符合瞬态保护规范,但是,任何高可靠性系统都需要防范电压浪涌、尖峰和纹波,而有些产品就专门提供该功能。
    还有各种各样的电路保护功能可供选择,可在电源电压过高、过低甚至为负电压时,以及正向和反向发生过流故障时提供保护。
    通过这些实例,我们可以了解到具有越来越复杂的保护和安全特性的新产品如何简化应用电路设计并减小解决方案尺寸。
    数字电源系统管理
    新产品既有模拟功率调节的优势,又有通过基于I2C的PMBus接口进行数字控制的优势,支持远程管理电源系统。遥测和诊断数据可用来监控负载状况,读取芯片温度,并以非常高的  执行微调和裕量调节,从而  限度地提高系统稳定性、效率和可靠性。关于数字电源管理,有一个担忧是软件太复杂,因而在简化设计的同时提供数字控制和监测的优势。
    这种能够  状态的系统为从基于时间的维护计划转向基于状态的维护提供了机会,并且能够在系统故障状态既遂之前突出显示性能降级。
    隔离系统
    高可靠性电源系统常常包括隔离屏障,用以保护电源总线免受下游线路可更换单元中的故障的影响。越来越多的传感器和执行器也推动了对更小局部隔离电源和数据接口的增加需求,以减少接地回路和共模干扰引起的噪声相关问题。现在有完整的电气隔离BG[**]模块解决方案可简化设计并提高可靠性。
    器件选择
    本文大部分内容都是讨论简化高可靠性电源设计的新功能,或是保护器件免受故障或不当处理影响的产品特性。然而,同样关键的是不能忽视器件质量以及针对预期环境条件选择正确等级器件的重要性。
    结论
    用户可编程特性、更复杂的片内保护机制和更高的集成度,使高可靠性电源设计得以简化,整体解决方案尺寸得以缩小。数字电源系统管理提供了远程监测和控制电源系统,以及进一步提高效率和可靠性的手段。  ,从信誉良好的供应商选择正确等级的器件将会降低出现质量和可靠性问题的几率。