工业以太网交换机电源系统电路设计详解 - 全文

　　目前主流的工业以太网交换机均采用双电源冗余供电，输入一般比较常见的输入的电压为直流24V、48V或者交直流110V，220V。通过模块电源（AC-DC，或者DC-DC）隔离变换到12V，由冗余芯片合并到一路接入片上DC-DC。

　　下面是一个冗余的电路的整体框图：

　　

　　工业以太网交换机隔离模块的选择

　　根据工业以太网交换机电源输入范围、温度范围、EMC性能、电源的基本性能、品牌知名度等选择。现在隔离电源模块主流的制造商主要有美国的Vicor，Power-one;瑞典的Ericsson;日本的Cosel，Tdk- lambda，Murata;***的P-duke，Arch，Meanwell，台达;中国大陆的深圳核达中远通，深圳瑞谷，深圳金威源，深圳东辰，广州金升阳等等。根据需求不同，选择适合厂家的电源。

　　工业以太网交换机片上冗余和片上DC-DC电源的选择

　　作为用于电力配网或者变电站的电源，未来保证系统的绝对可靠性，一般选择凌特、TI等厂家的电源芯片。LTC4352IMS#PBF和LTC3850GN组成的冗余电源和板上DC-DC作简单的介绍。LTC4352 采用一个外部 N 沟道 MOSFET 产生一个近理想的二极管。它可替代一个高功率肖特基二极管和相关联的散热器，从而节省了功率和电路板面积。理想二极管功能实现了低损耗电源 “或” 和电源保持应用。LTC4352 负责调节 MOSFET 两端的正向电压降，以在二极管 “或” 应用中确保平滑的电流转换。快速接通减小了电源切换期间的负载电压降。如果输入电源发生故障或被短路，则快速关断将最大限度地减小反向电流。

　　该控制器可采用 2.9V 至 18V 的工作电源。当电压较低时，需要在 VCC 引脚上布设一个外部电源。在欠压或过压条件下，电源通路被禁用。这款控制器还具有一个开路 MOSFET 检测电路，如果在接通状态中传输晶体管两端的电压降过大，则该检测电路将发出指示信号。一个 REV 引脚用于启用反向电流，在需要的时候可取代二极管的作用。

　　下面是两片LTC4352组成双冗余电路：

　　

　　采用此芯片既可以实现低压的双冗余输入，又可以大大的减小损耗。另外，LTC3850GN 是一款高性能、双通道同步降压型开关稳压控制器，用于驱动全 N 沟道功率 MOSFET 级。该器件所运用的一种恒定频率电流模式架构提供了一个高达 780kHz 的可锁相频率。通过使两个控制器输出级异相操作，最大限度地降低了功率损失和电源噪声。OPTI-LOOP补偿使得能够在一个宽输出电容和 ESR 数值范围内优化瞬态响应。LTC3850GN 具有一个精准的 0.8V 基准和一个电源良好输出指示器。其 4V 至 30V 的宽输入电源范围涵盖了大多数电池化学组成和中间总线电压。

　　用于每个控制器的独立 TK/SS 引脚负责在启动期间使输出电压斜坡上升。电流折返可以对短路条件下的 MOSFET 热耗散加以限制。MODE/PLLIN 引脚负责在突发模式 （Burst Mode） 操作、脉冲跳跃模式或连续电感器电流模式之间进行选择，并允许将该 IC 同步至一个外部时钟。

　　下面由一片LTC3850GN组成的DC-DC电路图：

　　

　　根据板上DC电压的路数和电流需求，可以由一片或者多片LTC3850GN组成多路DC-DC来满足板上的需求。同时可以根据需求每路可以输出0-20A的电流。

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