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开关电源实现高可靠性的半导体解决方案
来源: | 作者:666power | 发布时间: 114天前 | 122 次浏览 | 分享到:
本文针对实现高可靠性开关电源的半导体解决方案进行探讨,本文将突出显示,半导体技术的改进和新的安全功能怎样简化了的设计,并提高了组件的可靠性。

开关电源的高可靠性系统设计包括使用容错设计方法和选择适合的组件,以满足预期环境条件并符合标准要求。高可靠性开关电源的系统的要求:
在理想的世界里,高可靠性系统应该设计为能够避免单点失效,有办法在保持运行 (但也许是在降低的性能水平上) 的情况下隔离故障。高可靠性系统还应该能够抑制故障,避免故障传播给下游或上游电子组件。内置冗余是一种解决方案,这可以采用并联电路以主动分担负载或者在故障发生之前以备用模式等待。在每一种内置冗余方式中,实现故障检测和管理都需要额外的电路开销,这提高了总的复杂性和成本。有些系统还建立了不同的并联电路,以增加多样性,避免产生相同故障机制这种风险,某些飞行控制系统就是这么做的。
开关电源实现高可靠性的半导体解决方案

本文针对实现高可靠性开关电源的半导体解决方案进行探讨,本文将突出显示,半导体技术的改进和新的安全功能怎样简化了的设计,并提高了组件的可靠性。

开关电源的高可靠性系统设计包括使用容错设计方法和选择适合的组件,以满足预期环境条件并符合标准要求。高可靠性开关电源的系统的要求:
在理想的世界里,高可靠性系统应该设计为能够避免单点失效,有办法在保持运行 (但也许是在降低的性能水平上) 的情况下隔离故障。高可靠性系统还应该能够抑制故障,避免故障传播给下游或上游电子组件。内置冗余是一种解决方案,这可以采用并联电路以主动分担负载或者在故障发生之前以备用模式等待。在每一种内置冗余方式中,实现故障检测和管理都需要额外的电路开销,这提高了总的复杂性和成本。有些系统还建立了不同的并联电路,以增加多样性,避免产生相同故障机制这种风险,某些飞行控制系统就是这么做的。

提高系统复杂性给开关电源性能造成了更大负担,因此高转换效率和良好的热量管理变得至关重要了,因为结温每上升 10°C,IC 寿命大约减少一半。正如我们将看到的那样,现在新功能丰富的开关电源的电源 IC 和专用开关电源的管理功能增强了对 IC 本身及其周围系统的保护。

开关电源的稳压器的安全功能
电压稳压器的电流限制越来越准确,形式也越来越复杂,以避免过大的输出电流损坏器件本身或下游组件。内部保护电路也相当常见,包括电池反向保护、电流限制、热量限制和电流反向保护。LTC7801 DC/DC 开关控制器就是一个改进了工艺技术和安全功能的产品实例。该器件可安全地承受高达 150V 的输入电压,并提供一种保护功能,以在输入电压上升至高于可编程工作范围时,禁止切换。这种功能简化了输入开关电源瞬态保护电路,减少了组件数并缩减解决方案尺寸。运用针对电压过冲提供保护的过压比较器,也可以很好地保护输出,同时折返电流限制器在过流和短路故障情况下可控制功耗。

宽引脚间隔可避免相邻高压和低压引脚之间产生危险的电弧,通过提供这样的封装选择,也增强了物理封装方面的安全性。击穿电压随着气压降低而下降,因此非正常气压的飞机应用可以选择 LTC3895,该器件提供与 LTC7801 相同的功能和性能,但是提供具 0.68mm 双倍引脚间隔的封装选择。另外,还可采用一些具有符合所谓 FMEA (失效模式和影响分析) 标准之引出脚配置的产品,比如容错型 LT3007 线性稳压器,在此类引出脚配置中,如果相邻的引脚短接在一起或某个引脚被浮置,则输出维持在或低于调节电压。