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冗余電源是高可用系統(tǒng)中關(guān)鍵的部分。在最簡(jiǎn)單的解決方案中，兩只電源可以利用二極管來通過或門輸出以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。這樣，這兩只電源既可以共同工作，也可以一只工作，一只備用。
場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET) ORing控制器是一款更實(shí)用的解決方案，因?yàn)樗苊饬硕䴓O管電壓降、功率損耗以及熱損耗。因此我們可以用低電壓損失MOSFET來配置新穎經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)。在這里我們將討論幾個(gè)服務(wù)器冗余電源配置的示例。
服務(wù)器的冗余電源技術(shù)
高可用系統(tǒng)的電源總線可能采用OR或者N+1配置，或者兩者同時(shí)采用。通常來說，因?yàn)榇嬖谡驂航导捌鋷淼臒釗p耗，所以在低電壓、高電流的應(yīng)用中我們不采用二極管。因此人們更傾向于采用FET ORing技術(shù)。然而，采用高度集成和分立式設(shè)計(jì)的MOSFSET控制器本身也存在很多不足之處。
在圖1中，MOSFET兩端的差分電壓VAC是由控制器監(jiān)控的，控制器是根據(jù)VAC來設(shè)置MOSFET的閘極電壓的。在MOSFET開啟和關(guān)閉時(shí)的實(shí)際開關(guān)點(diǎn)電壓以及控制的方法和速度決定了控制器成功地模擬二極管的性能和穩(wěn)定性。
TPS2410控制器是專門為服務(wù)器應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。服務(wù)器的負(fù)載通常是低電壓、相對(duì)穩(wěn)定的高電流，不允許出現(xiàn)流向失效電源(failed power supply)的反向電流。下面我們將討論一些有關(guān)冗余電源配置的示例。示例中采用了圖1中帶方框的二級(jí)管符號(hào)來表示N通道MOSFET和控制器的簡(jiǎn)圖。
圖 1、“帶框的二級(jí)管”表示控制器和MOSFET的簡(jiǎn)圖
OR配置
圖2顯示了一款簡(jiǎn)單的ORing電源控制器。通常，在刀片服務(wù)器上的主電源總線為正12伏。其他電源軌上的OR布線也是如此，甚至包括CPU的內(nèi)核電壓，它們通常是0.8到1.8伏。計(jì)算機(jī)內(nèi)核電壓太低，無法使用二極管。
圖 2、簡(jiǎn)單電源的OR
這個(gè)例子當(dāng)中的組件位置沒有標(biāo)出。設(shè)計(jì)人員可以把系統(tǒng)分區(qū)然后在電源或者刀片服務(wù)器上找到 ORing 電路。
并聯(lián)的MOSFET
控制器的柵極關(guān)斷電流足以驅(qū)動(dòng)MOSFET柵極。針對(duì)高電流應(yīng)用，MOSFET可以并聯(lián)方式連接，或者以背靠背(back-to-back)的方式連接來去除MOSFET主體二極管效應(yīng)。以并聯(lián)方式接入的MOSFET與相同部件號(hào)的器件有細(xì)微的參數(shù)上的區(qū)別。在并聯(lián)工作時(shí)，它們的負(fù)載會(huì)出現(xiàn)不均衡，且這種不均衡在開啟時(shí)比在恒定狀態(tài)下更為明顯。通常，一個(gè)MOSFET承載大部分的啟動(dòng)電流。此處是指只考慮通常選用的MOSFET的因素，但是對(duì)于并聯(lián)的MOSFET來說，則需要查詢MOSFET參數(shù)中的安全工作區(qū)(SOA)。單個(gè)MOSFET應(yīng)該能支持幾十微秒的負(fù)載。
背靠背的MOSFET
TPS2410控制器的功能突破了基本的ORing功能，其具有欠壓和過壓保護(hù)功能，而更簡(jiǎn)單的控制器（如TPS2412）只能提供基本的ORing功能。將檢測(cè)過壓的ORing控制器和背靠背MOSFET配置在一起使用可能會(huì)讓我們受益非淺。當(dāng)檢測(cè)到過壓情況以后，控制器就會(huì)關(guān)閉MOSFET柵極，且PG信號(hào)為false以表明出現(xiàn)了過壓的情況。如果過壓超過了正向主體二極管電壓，電源則不斷向負(fù)載供應(yīng)更高的電壓。PG狀態(tài)的輸出會(huì)發(fā)出信號(hào)讓系統(tǒng)電源控制器關(guān)閉失效的電源。背靠背MOSFET確�？刂破饕粰z測(cè)到過壓情況就立刻關(guān)閉輸出。
為電源總線供電
該控制器可以對(duì)電源和電源總線之間的熱插拔事件進(jìn)行管理。無論電源和總線處于什么狀態(tài)，電源都可以熱插拔到電源總線上。當(dāng)電源從電源總線上熱拔時(shí)，控制器會(huì)把MOSFET輸入端的電壓調(diào)至為0伏，從而盡可能地把裸露的連接器引腳電壓降至安全范圍。MOSFET需要負(fù)電壓控制器繼續(xù)驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O以使其保持開啟狀態(tài)，而負(fù)載電壓則通過MOSFET被映射(reflect back)到輸入連接器引腳之上。
電源總線到負(fù)載
像TPS2490這樣的熱插拔控制器應(yīng)該用在電源總線和刀片服務(wù)器之間。當(dāng)?shù)镀⻊?wù)器熱插拔時(shí)，輸入端大容量電容先被放電并產(chǎn)生很高的浪涌電流，浪涌電流會(huì)破壞總線連接器和電路板，進(jìn)而可以導(dǎo)致短暫的壓降并影響其他系統(tǒng)電子組件。熱插拔控制器可以管理浪涌電流并且在穩(wěn)定的狀態(tài)下發(fā)揮高速電路斷路器的作用，以保護(hù)系統(tǒng)組件。其還可以防止其他操作軟件出現(xiàn)故障。
