專利名稱：一種故障隔離電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)載計(jì)算機(jī)電源供電技術(shù)，具體涉及一種故障隔離電路。
背景技術(shù)：
在機(jī)載計(jì)算機(jī)電源余度供電時(shí)，為了隔離參與余度供電單元的故障，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)是采用大電流二極管進(jìn)行隔離。在早期的隔離技術(shù)中，常常采用快恢復(fù)二極管隔離，其導(dǎo)通壓降通常在I. 2V左右。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，肖特基二極管的壓降明顯降低，大約在0. 7V 0. 9V左右。對(duì)于幾百瓦甚至上千瓦的電源供電，其電流容量高達(dá)50A。顯然，采用 快恢復(fù)二極管隔離時(shí)，功耗高達(dá)60W ;采用肖特基二極管隔離時(shí)，功耗達(dá)到45W。對(duì)于如此大的功耗，首先，在采用風(fēng)冷散熱的條件下，大約需要130cm2以上的散熱面積。這樣不僅增加了體積重量，而且增加了產(chǎn)品成本；其二，導(dǎo)致供電系統(tǒng)的效率降低、增加了溫升、降低了供電的可靠性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種故障隔離電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)高功耗、高溫升等技術(shù)問(wèn)題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種故障隔離電路，由多路供電控制電路組成，輸入電源的負(fù)極(Vin-)和負(fù)載的電源負(fù)極共同接地；每一路供電控制電路包括均包括功率場(chǎng)效應(yīng)管、控制芯片和RC電路，其中，RC電路與負(fù)載并聯(lián)；功率場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)部是并聯(lián)的MOS管(Vl)和體二極管(V2)，其中體二極管(V2)作為隔離二極管，MOS管(Vl)的源極和體二極管(V2)的正端與輸入電源的正極(Vin+)連接，MOS管(Vl)的漏極連接至負(fù)載的電源正極；控制芯片的輸入端(Vin)連接至MOS管(Vl)的源極，控制芯片的輸出端(Votit)連接至MOS管(Vl)的漏極，控制芯片的驅(qū)動(dòng)端(GATE)與MOS管(Vl)的柵極連接，控制芯片的電源端(Vdd)與連接至RC電路的中點(diǎn)。上述功率場(chǎng)效應(yīng)管優(yōu)選增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管。本實(shí)用新型的低功耗故障隔離電路，與傳統(tǒng)的二極管故障隔離技術(shù)相比較，解決了聞功耗、聞溫升等關(guān)鍵問(wèn)題，從而提聞了機(jī)載電子廣品的可罪性。此外，還減小了體積、簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)、節(jié)約了成本。

圖I為應(yīng)用于余度供電(兩路電源)時(shí)本實(shí)用新型的基本框圖。圖2為對(duì)應(yīng)于圖I中一路電源的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
低功耗故障隔離電路由有源功率場(chǎng)效應(yīng)管(VI、V2)和控制電路(Ul)組成。隔離電路的原理是巧妙利用功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)的體二極管作為隔離二極管，在正常工作時(shí)，電流流過(guò)MOSFET的溝道電阻，將體二極管短路，降低功耗。當(dāng)供電電源故障時(shí)，控制電路能以0. 5 y S的關(guān)斷速度快速關(guān)斷M0SFET，由體二極管進(jìn)行故障隔離。附圖I為多路電源供電時(shí)的故障隔離電路原理框圖。附圖2是詳細(xì)的電路設(shè)計(jì)圖，在附圖2中，V1、V2構(gòu)成增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管，VI，V2并聯(lián)作為開(kāi)關(guān)使用。圖中顯示的二極管為增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管的體二極管。Vl的源極(s)連接到輸入電源(Vin+)，Vl的漏極(d)連接到用電設(shè)備(負(fù)載)，Vl的柵極(g)連接到控制芯片的輸出驅(qū)動(dòng)端(GATE)。控制芯片(Ul)通過(guò)檢測(cè)輸入電壓來(lái)控制Vl的導(dǎo)通或截止，它的輸入端(Vin)端連接到Vl的s極，它的輸出端(Vott)端連接到Vl的d極，它的驅(qū)動(dòng)端(GATE)端連接到Vl的g極，它的電源(Vdd)連接到RC濾波器的中點(diǎn)，它的GND接地。外圍的RC電路起到濾波作用，電阻R的一端連接到Vl的漏極(d)，電容的一端接地，RC的中點(diǎn)連接到Ul的Vdd端。輸出濾波電容C2起到濾波作用，兩端分別連接到Vtm+和VOT_。 加電初，輸入電壓還未上升到Ul能正常工作電壓時(shí)，Vl開(kāi)關(guān)關(guān)斷，體二極管導(dǎo)通給負(fù)載供電。當(dāng)輸入電壓上升到Ul正常工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)Vl導(dǎo)通，由于Vl的溝道電阻Rds(On)非常小(幾個(gè)毫歐姆)，電流流過(guò)VI，體二極管截止。當(dāng)輸入電源故障或短路時(shí)，即Vin =OV, Ul不會(huì)驅(qū)動(dòng)Vl導(dǎo)通。在附圖I中，VI、V2的體二極管反偏截止，不影響正常供電的一路(V3、V4)工作，起到故障隔離的作用。電路參數(shù)以及器件型號(hào)如下Rl = 100Q , Cl = 0. 1UF,50V, C2 = 10UF,50V, Ul TLC4357, VI, V2 :IPB011N04L。本實(shí)用新型基于低溝道電阻的MOSFET和控制電路設(shè)計(jì)，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單(僅需5個(gè)元器件)、易行；(2)與傳統(tǒng)的肖特基二極管隔離方法比較，對(duì)于IOA工作電流，功耗由9W減小到0. 055W 0. 11W，功耗減小98. 8%。對(duì)于50A工作電流，功耗由45W減小到1.38W，功耗減小96.9% ； (3)對(duì)于50A工作電流，低功耗隔離電路的溫升只有12°C左右，無(wú)需附加體積較大的散熱器。(4)由于功耗、溫升大大降低，所以，大大提高了電源故障隔離電路以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。
權(quán)利要求1.ー種故障隔離電路，由多路供電控制電路組成，輸入電源的負(fù)極(Vin-)和負(fù)載的電源負(fù)極共同接地； 其特征在于每一路供電控制電路包括均包括功率場(chǎng)效應(yīng)管、控制芯片和RC電路，其中，RC電路與負(fù)載并聯(lián)；功率場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)部是并聯(lián)的MOS管(Vl)和體ニ極管(V2)，其中體ニ極管(V2)作為隔離ニ極管，MOS管(Vl)的源極和體ニ極管(V2)的正端與輸入電源的正極(Vin+)連接，MOS管(Vl)的漏極連接至負(fù)載的電源正極；控制芯片的輸入端(Vin)連接至MOS管(Vl)的源極，控制芯片的輸出端(Vom)連接至MOS管(Vl)的漏極，控制芯片的驅(qū)動(dòng)端(GATE)與MOS管(Vl)的柵極連接，控制芯片的電源端(Vdd)與連接至RC電路的中點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的故障隔離電路，其特征在于所述功率場(chǎng)效應(yīng)管為增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種故障隔離電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)高功耗、高溫升等技術(shù)問(wèn)題。本實(shí)用新型的故障隔離電路由有源功率場(chǎng)效應(yīng)管(V1、V2)和控制電路(U1)組成。隔離電路是巧妙利用功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)的體二極管作為隔離二極管，在正常工作時(shí)，電流流過(guò)MOSFET的溝道電阻，將體二極管短路，降低功耗。當(dāng)供電電源故障時(shí)，控制電路能以0.5μS的關(guān)斷速度快速關(guān)斷MOSFET，由體二極管進(jìn)行故障隔離。與傳統(tǒng)的二極管故障隔離技術(shù)相比較，解決了高功耗、高溫升等關(guān)鍵問(wèn)題，從而提高了機(jī)載電子產(chǎn)品的可靠性。
文檔編號(hào)G06F11/00GK202372918SQ20112048825
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者孟穎悟 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司第六三一研究所