高牢靠性体系规划包含运用容错规划办法和挑选合适的组件，以满意预期环境条件并契合标准要求。
本文专门讨论完成高牢靠性电源的半导体解决方案，这类电源供给冗余、电路维护和长途体系办理。本文将杰出显现，半导体技能的改进和新的安全功用怎样简化了规划，并进步了组件的牢靠性。
高牢靠性电源体系的要求
在抱负的国际里，高牢靠性体系应该规划为可以避免单点失效，有办法在坚持运转 (但或许是在下降的功用水平上) 的状况下阻隔毛病。高牢靠性体系还应该可以按捺毛病，避免毛病传播给下流或上游电子组件。
内置冗余是一种解决方案，这可以选用并联电路以主动分管负载或许在毛病产生之前以备用办法等候。在每一种内置冗余办法中，完成毛病检测和办理都需求额定的电路开支，这进步了总的杂乱性和本钱。有些体系还建立了不同的并联电路，以添加多样性，避免产生相同毛病机制这种风险，某些飞翔操控体系便是这么做的。
进步体系杂乱性给电源功用造成了更大担负，因而高转化功率和杰出的热量办理变得至关重要了，由于结温每上升 10°C，IC 寿数大约削减一半。正如咱们将看到的那样，现在新功用丰厚的电源 IC 和专用电源办理功用增强了对 IC 自身及其周围体系的维护。
电源稳压器的安全功用
电压稳压器的电流约束越来越精确，办法也越来越杂乱，以避免过大的输出电流损坏器材自身或下流组件。内部维护电路也恰当常见，包含电池反向维护、电流约束、热量约束和电流反向维护。
LTC7801 DC/DC 开关操控器便是一个改进了工艺技能和安全功用的产品实例。该器材可安全地接受高达 150V 的输入电压，并供给一种维护功用，以在输入电压上升至高于可编程工作范围时，制止切换。这种功用简化了输入电源瞬态维护电路，削减了组件数并减缩解决方案尺度。运用针对电压过冲供给维护的过压比较器，也可以很好地维护输出，一同折返电流约束器在过流和短路毛病状况下可操控功耗。
图 1：LTC7801 高压降压型 DC/DC 操控器
宽引脚距离可避免相邻高压和低压引脚之间产生风险的电弧，通过供给这样的封装挑选，也增强了物理封装方面的安全性。击穿电压跟着气压下降而下降，因而非正常气压的飞机使用可以挑选 LTC3895，该器材供给与 LTC7801 相同的功用和功用，可是供给具 0.68mm 双倍引脚距离的封装挑选。别的，还可选用一些具有契合所谓 FMEA (失效办法和影响剖析) 标准之引出脚装备的产品，比方容错型 LT3007 线性稳压器，在此类引出脚装备中，假如相邻的引脚短接在一同或某个引脚被浮置，则输出维持在或低于调理电压。
操控多个输入电源
含有一个主电源和一个冗余备份电源一同或许还有一个外部辅佐电源的电源体系需求一种裁定体系，以确认哪个电源有优先权并监督这些电源的状况。此外，还有必要维护体系，避免在电源切换时产生穿插传导和反向馈送。比如 LTC4417 等单芯片 %&&&&&% 供给一种解决方案，即针对每个输入验证用户界说的电源门限，依此主动挑选电源。
另一种办法是由两个一同运转的输入电源分管负载，然后通过减轻每个电源的担负进步牢靠性，假如每个电源都通过恰当调整，可以支撑满负载需求，那么这种办法一同还能在一个电源产生毛病时供给维护。曩昔，或许一向选用简略但功率低的二极管 “合路” 电路，但这种电路要求每个电源都装备有源操控以平衡负载。图 2 显现，现在怎样才能用单个芯片解决方案来完成这种操控。LTC4370 是一款均流操控器，具反向阻隔，避免一个电源产生毛病导致整个电源体系宕机。
图 2：LTC4370 双冗余电源均分
瞬态和电路维护
军用和航空电子产品有必要契合瞬态维护标准，例如 MIL-STD-1275 (车辆) 和 MIL-STD-704 / DO-16 (飞机)。不过，人们期望任何高牢靠性体系都针对电压浪涌、尖峰和纹波供给维护，有些产品专门供给这种维护功用，例如 LT4364。
此外，还有多种电路维护功用可用，包含 LTC4368 这类产品。LTC4368 是一款 100V 双向电路断路器，针对电源电压过高、过低甚至为负、以及针对正向和反向过流毛病供给维护。
图 3：供给维护功用的 LTC4368 双向电路断路器
在这些比如中咱们可以观察到，具日益杂乱的维护和安全功用的新产品怎样简化了使用电路规划，并减小了解决方案尺度。
数字电源体系办理
模仿电源调理有自己的优势，通过根据 I2C 的PMBus 接口进行数字操控以支撑电源体系长途办理也有自己的优势，新式产品正在结合这两种优势。遥测和确诊数据可用来监督负载状况、读取芯片温度并以十分高的精确度进行微谐和裕度操控，然后最大极限进步体系稳定性、功率和牢靠性。
数字电源办理的一个引人关心问题是软件的杂乱性，但是，LTC3815 履行一种简化的 PMBus “Lite” 命令集，没有片内非易失性存储器或微操控器，它在简化规划的一同供给了数字操控和监督的优点。
正如之前说到的那样，杰出的热量操控关于牢靠性是十分重要的，LTC3815 供给两级过热门限和两级呼应。当内部芯片温度超越 150°C 时，过热状况被符号到 PMBus 上，ALERT 引脚拉低以向 PMBus 主器材宣布警报。假如温度持续上升并超越 170°C，那么 LTC3815 就关断一切电路，包含输出调理电路，直到过热状况铲除停止。
这类可以陈述其状况的体系为改动维护办法供给了时机，即从根据时刻的维护组织转变到根据状况的维护，并有或许在体系毛病构成之前，凸显功用下降问题。
阻隔式体系
高牢靠性电源体系一般包含一个阻隔势垒，以维护电源总线免遭下流线路可替换单元毛病的损坏。别的，不断添加的传感器和履行器数目也在推进着关于较小、部分阻隔式电源和数据接口的需求，旨在削减源自接地环路和共模搅扰的噪声感应问题。现在已经有了完好的电流阻隔型 BGA 模块解决方案，以简化规划和进步牢靠性。LTM9100 阻隔型开关操控器是一款一体化解决方案，用于操控、维护和监督高达 1000VDC 的高电压电源。一个 5kVRMS 电气阻隔势垒阻隔了数字接口和开关操控器，然后可驱动一个外部 N 沟道 MOSFET 或 IGBT 开关。通过 I2C/SMBus 接口可对负载电流、总线电压及温度进行阻隔式数字丈量，然后完成高电压总线的功率和能耗监督。
图 4：具遥测功用的 LTM9100 阻隔式开关操控器
组件挑选
本文大部分内容都专门用来讨论简化高牢靠性电源规划的新功用，或许针对毛病或粗犷运用状况维护器材的产品功用。但是，至关重要的是，不要忽视组件质量的重要性以针对预期环境条件挑选正确组件等级的重要性。例如 ADI 的军用塑料封装等级器材供给了通过 100% 测验和有确保的功用 (在 -55°C至 +125°C 温度范围内)，然后免除了对预期存在十分严格条件的使用电路中的组件进行贵重二次筛分或特性剖析之需。
定论
凭仗用户可编程特性、愈加精密杂乱的片内维护机理和减缩了全体解决方案占板面积的更高集成度，已使高牢靠性电源的规划得以简化。数字电源体系办理供给了办法以长途监督和操控电源体系以及进一步改进功率和牢靠性。最终，挑选一家诺言杰出供货商的正确组件等级将下降产生质量和牢靠性问题的或许性。
