高牢靠性体系规划包含：选用容错规划办法、挑选适宜的组件以满意预期环境条件要求和契合技能标准要求。
本文专心于评论完结高牢靠性电源的半导体解决方案，这类电源包含冗余电路、电路维护和远端体系办理。文中还将要点评论简化规划、进步组件牢靠性的最新产品功用。
高牢靠性电源体系要求
在抱负情况下，高牢靠性体系应该规划成能够防止单点毛病，供给毛病阻隔手法，以在产生毛病时使体系能够持续运转，但功用或许有必定程度的下降。高牢靠性体系还应该能够操控毛病，防止毛病传播到下流或上游电子组件中。
内置冗余电路是一种解决方案，这种解决方案或许采纳主动分管负载的并联电路方式，或许在毛病未产生时处于备用等候情况。在每种情况下，毛病检测和办理都需求额定的电路体系开支，因而添加了整体复杂性和本钱。有些体系还选用了不同的并联电路，以增强多样性，下降共有毛病机制危险，有些飞机的飞翔操控体系中会选用这样的电路。
高复杂性体系进步了电源功用要求，高转化功率和杰出的温度办理至关重要，由于结温每升高 10°C，IC 的寿数就大约削减一半。正如咱们看到的那样，功用丰厚的最新电源 IC 和专门的电源办理功用现在增强了对 IC 自身及其周围体系的维护。
电源稳压器安全功用
输出电流约束
这不是一种新功用，可是其完结现已变得越来越精确和先进，跟着用户可编程功用的添加，灵活性也进步了。例如，图 1 所示的 LT3667 是一款 40V、400mA 降压型开关稳压器，具有两个毛病维护的低压差线性稳压器。内部维护电路功用包含电池反向维护、电流约束、热约束和电流反向维护。该 IC 的开关稳压器部分供给开关电流约束和箝位二极管电流约束，这样在输出短路等毛病情况下，就能够操控输出电流。两个线性稳压器还具有独自的用户可编程电流约束，在图 1 所示的运用比如中，由 R7 和 R8 设定为 100mA。
假如呈现毛病，这些办法不只维护器材自身，还能维护下流电子组件。
图 1：LT3667 毛病维护、开关和线性稳压器
输入电流约束
这种功用在用光伏电池搜集能量之类的电路中常见，在这类电路中，高阻抗源要求有必要细心操控电流，以防止电源电压溃散。除了维护上游电子组件免受过载影响，输入电流约束还可作为备份电源的安全功用运用，如图 2 所示，在备份电源中，有必要维护大型电容器，并对其安全充电。LTC3128 供给精确度为 ±2% 的可编程均匀输入电流约束。在图中所示运用中，输入电流约束设定为 3A，超级电容器备份电路仅汲取主负载经过降压-升压型转化器未耗费的“剩下”电流。
图 2：根据 LTC3128 的超级电容器备份电路
过热维护
过热维护大部分用于具有内部功率晶体管的电源稳压器 IC。在上述选用 LTC3128 的情况下，大约在 165°C 时触发过热停机，在温度降至大约 155°C 之前，该器材一向被制止。不过，该产品还包含一个热稳压器，以在用大电流给十分大的%&&&&&%器充电时，防止器材进入过热停机情况。当芯片温度超越 135°C 时，该稳压器经过逐渐下降均匀电流约束发挥作用。比如 8 输出降压型稳压器 LT3375 等产品可供给一个芯片温度输出，用户能够挑选设定为 3 种芯片温度门限之一。
操控多个输入源
包含一个主电源和一个冗余备份电源、或许还有一个外部辅佐电源的电源体系需求一个判别体系，以决议哪个电源具有优先权，并监督这些电源的情况。此外，判别体系有必要在电源切换时防止电源体系呈现穿插传导和反向馈送。LTC4417 等单芯片 IC 供给了一种解决方案，可根据用户为每个输入界说的电源门限进行验证，然后主动挑选电源。
另一种办法是由两个一起运转的输入源分管负载，这样能够下降每个输入源的担负，进步牢靠性，一起假如两个输入源每个的巨细都适宜支撑整个负载的需求，那么分管负载这种办法还能够在一个输入源出毛病时供给维护，这也能够进步牢靠性。曩昔有或许选用一种简略但功率较低的二极管“或”解决方案，可是这种解决方案要求每个电源都供给有源操控，以平衡负载。图 3 显现，现在能够用单芯片解决方案完结这个使命。LTC4370 是一款均流操控器，供给反向阻隔，防止一个电源的毛病导致整个电源体系溃散。
图 3：LTC4370 双冗余电源分管负载
瞬态维护
军用和航空电子产品有必要契合瞬态维护标准要求，例如 MIL-STD-1275 (车辆) 和 MIL-STD-704 / DO-160 (飞机)。不过，任何高牢靠性体系都需求抵挡电压浪涌、尖峰和纹波，并且已有专门供给这种功用的产品。虽然半导体工艺技能进步现在答应稳压器 IC 以 100V 乃至更高的输入电压作业，可是专门的瞬态维护 %&&&&&% 供给更多功用和更强的操控能力。在图 4 中，LTC4364 供给 27V (用户可编程) 箝位输出，以维护下流稳压器免受电压瞬态影响，一起在输入短路或断接 / 复位情况下坚持输出。
图 4：瞬态维护和输出坚持
数字电源体系办理
新的产品正经过一种根据 I2C 的两线式 PMBus 数字接口协议来逐渐整合模仿功率调理和数字操控两者的优势，以完结电源体系的远程办理。遥测和确诊数据可用于监督负载情况、读取毛病记载和供给至 ±0.25% 精确度的修整和裕度调理，然后最大极限地进步体系功率和牢靠性。此类体系为把维护方案从根据时刻转向根据情况供给了关键，并或许在体系毛病条件建立之前凸显出功用下降。
阻隔型体系
高牢靠性飞机电源体系包含一个阻隔势垒，以防止飞机电源总线遭受下流线路可替换单元 (一般额定在几百或几千瓦) 中的毛病之危害。别的，日渐增多的传感器和执行器也推动了关于较小部分阻隔型电源和数据接口的需求，旨在削减源于接地环路和共模搅扰的噪声诱发性问题。现在，现已有了可简化规划并提高牢靠性的完好电流阻隔型 BGA 模块解决方案。
无线功率传输领域中的近期开发效果包含一款选用 LTC4120 的 2W 电池充电体系，其由凌力尔特与 PowerbyProxi 公司共同开发并运用了后者的动态谐波操控 (DHC) 专利技能，该技能可在最大的发送 (TX) 至接纳 (RX) 线圈间隔和方位偏差下完结高效非触摸式充电，而不会产生选用无线电源体系经常见的任何热问题或过压问题。
图 5：数字电源体系办理
组件挑选
本文探讨了许多简化高牢靠性电源规划的最新功用以及维护器材免受毛病或乱用影响的产品功用。不过，至关重要的是，针对所预期的环境条件，不要忽视组件质量的重要性以及挑选正确等级组件的重要性。例如，凌力尔特的军用塑封级器材 100% 经过测验，在 -55°C 至 +125°C 的温度范围内功用有确保，因而无需耗时吃力地为预期环境条件十分严格的运用电路挑选组件或界说组件的特性。
定论
经过用户可编程功用以及更先进的内置维护机制，高牢靠性电源规划现已得到简化。数字电源体系办理为电源体系的远端监督及操控供给了手法，进一步进步了功率和牢靠性。最终，挑选诺言卓著的供货商供给的适宜等级的组件，可大大削减呈现质量及牢靠性问题的时机率。
