引言
---CompactPCI（簡(jiǎn)稱cPCI）是由PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造協(xié)會(huì)（PICMG）擬定的一種開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn),PICMG是一個(gè)在工業(yè)領(lǐng)域中將PCI平臺(tái)用于嵌入式應(yīng)用的公司聯(lián)盟。
---cPCI電源的標(biāo)準(zhǔn)是PICMG2.11。該標(biāo)準(zhǔn)主要定義了cPCI電源的電氣和機(jī)械要求,還定義了電源和系統(tǒng)背板間的機(jī)械接口及信號(hào)接口。在機(jī)械方面,cPCI電源必須符合標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)架尺寸,其面板與IEEE 1101.10兼容。在電源設(shè)備中安裝了Positronic的一種47管腳的標(biāo)準(zhǔn)連接器,用于輸入/輸出功率和信號(hào)接口。在電氣方面,cPCI電源要符合電壓和電流、輸出電流均流及輸出遠(yuǎn)程檢測(cè)等電氣性能要求。
 ---圖1給出了cPCI電源的機(jī)械結(jié)構(gòu)。通常,PCI系統(tǒng)中采用3U和6U機(jī)架。3U單元一般要提供大約200～250W的輸出功率,6U單元一般要提供大約400～500W的輸出功率。圖1還給出了Positronic47管腳的功率和信號(hào)接口連接器（型號(hào)PCIH47M400A1）的剖面圖,表1是每個(gè)管腳的電氣定義。
---圖2給出了3U和6U cPCI電源的典型電氣性能標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于電信和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,電源的輸入電壓通常為48V。對(duì)于計(jì)算機(jī)和工業(yè)應(yīng)用,輸入電壓一般為110～220Vac。PICMG2.11沒(méi)有規(guī)定每個(gè)輸出的最大負(fù)載、全載和最小負(fù)載的要求;也沒(méi)有規(guī)定一個(gè)3U電源模塊要裝配200W功率,一個(gè)6U電源模塊要裝配400W功率。3U和6U機(jī)架內(nèi)的總功率主要依賴于cPCI電源的效率和PCI系統(tǒng)的可用冷卻方式。當(dāng)前的趨勢(shì)是在3U單元內(nèi)集成更大功率,盡可能減小cPCI電源在系統(tǒng)機(jī)架內(nèi)所占空間,從而為cPCI應(yīng)用線路板騰出更大的空間。
---每個(gè)cPCI電源都有四個(gè)接口信號(hào)：其中兩個(gè)信號(hào)（EN#、INH#）從cPCI系統(tǒng)背板產(chǎn)生,用來(lái)開(kāi)啟或關(guān)閉電源。另兩個(gè)信號(hào)（DEG#、FAIL#）是從cPCI電源產(chǎn)生的,它們將向cPCI系統(tǒng)提供電源的工作狀況。這些信號(hào)定義如下。
---EN#（Enable,管腳27） EN#是最短的管腳（最后接通,最先斷開(kāi)）,要開(kāi)啟電源它必須要連接到地。EN#通常通過(guò)一個(gè)上拉電阻接到+12V Vcc。
---INH#（Inhibit,管腳39） INH#信號(hào)要關(guān)閉電源需要連接到地。低INH#信號(hào)優(yōu)先于低EN#信號(hào)。INH#通常通過(guò)一個(gè)上拉電阻接到+12V Vcc。
---DEG#（Degrade,管腳38） 當(dāng)電源溫度處于內(nèi)部過(guò)溫停機(jī)溫度20℃的范圍內(nèi)時(shí),DEG#信號(hào)拉低。該信號(hào)由電源產(chǎn)生。
---FAIL#（Fail,管腳42） 當(dāng)電源的任何輸出超出了可調(diào)范圍、過(guò)壓或過(guò)流時(shí),FAIL#就會(huì)拉低。該信號(hào)也由電源產(chǎn)生。
---只有接口信號(hào)EN#為低和INH#開(kāi)路（高）時(shí)cPCI電源才會(huì)開(kāi)啟。表3給出了這些條件。
---除了EN#、INH#、DEG#、FAIL#以外,每個(gè)cPCI電源面板上還有兩個(gè)LED指示器。綠色LED表示當(dāng)前有輸入電壓接通,紅色LED表示電源有問(wèn)題。表4給出了與EN#、INH#、DEG#、FAIL#相關(guān)的LED狀態(tài)的詳細(xì)描述。
傳統(tǒng)cPCI電源電路
---本節(jié)主要論述的是應(yīng)用于電信方面的cPCI電源,其直流輸入電壓為+48V。除了交流輸入電源需要額外的二極管整流、功率因數(shù)矯正電路（PFC）和EMI外,交流輸入cPCI電源和直流輸入cPCI電源的電路很相似。交流電源比直流電源在安全性方面要求也更苛刻。圖2是傳統(tǒng)的直流輸入電壓cPCI電源的方塊圖。
  功率轉(zhuǎn)換器最常見(jiàn)的拓?fù)涫钦な酵負(fù)?它在大約150～200kHz的開(kāi)關(guān)頻率下運(yùn)行。這類傳統(tǒng)的cPCI電源在次級(jí)用前向和續(xù)流肖特基二極管,并且用低壓肖特基二極管作為輸出冗余二極管。每個(gè)功率轉(zhuǎn)換器的反饋通過(guò)光耦達(dá)到輸入和輸出的電氣隔離。另外還需要一個(gè)專用的均流控制芯片。這樣的cPCI電源的效率通常在75%左右。輸出為200W的話,大約有66W的功率損耗,在環(huán)境溫度為50℃、氣流為200～400LFM下,3U機(jī)架里的溫度會(huì)大幅上升。事實(shí)上,在cPCI系統(tǒng)機(jī)架內(nèi),為了保證電源工作的可靠性,需要給用戶提供一個(gè)類似于圖3的功率下降曲線圖。盡管每個(gè)功率轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)要求是為了提供更高的輸出電流,然而電源的總輸出功率要受工作環(huán)境溫度和系統(tǒng)中的總氣流量的限制。在400LFM和50℃環(huán)境溫度情況下,一臺(tái)效率為75%的3U電源最大輸出功率一般不會(huì)超出200W。為了提高3U機(jī)架的輸出功率,惟一的途徑就是減少功耗。這只能通過(guò)后面論述的同步整流技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 次級(jí)同步整流的改進(jìn)型cPCI電源
 ---最近幾年,功率MOSFET的性能得到了顯著提高,器件的價(jià)格降低很快。由于MOSFET的導(dǎo)通電阻變得很低,在許多低輸出電壓應(yīng)用電路里都利用了同步整流技術(shù)。為了提高電源的效率,設(shè)計(jì)者除了采用同步整流技術(shù)外別無(wú)選擇。和購(gòu)買其他類型的電源一樣,用戶總是想買到較新的并在現(xiàn)有的3U和6U機(jī)架內(nèi)功率更大的cPCI電源。3U機(jī)架內(nèi)傳統(tǒng)的cPCI電源只能提供200W輸出功率,如果電源的效率可以提高到85%～87%,理論上,就可以裝配400W輸出功率的電源。圖4給出了采用同步整流技術(shù)的cPCI電源的電路方塊圖。
---從圖4可以看出,每處都用功率MOSFET代替了傳統(tǒng)肖特基二極管。每個(gè)輸出的次級(jí)都接了一個(gè)次級(jí)同步整流控制器SC4910,它不僅用來(lái)控制次級(jí)同步整流MOSFET,還可以通過(guò)一個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)隔離變壓器來(lái)控制原級(jí)MOSFET。該次級(jí)控制器使控制系統(tǒng)負(fù)載和實(shí)現(xiàn)次級(jí)同步整流器以及負(fù)載均流非常簡(jiǎn)單。
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