刘广缘：大家好！欢迎大家早上来参加电子元件技术网和我爱方案网联合举办的这新型节能技术研讨会，我是怀格公司的刘广缘，怀格公司做一些高新电源模块，高功率密度、很精良的电源模块。怀格公司有一个子公司，叫Picor。 Picor是专门做芯片的，就是电源周边应用的必要器件，今天我们要讲的就是其中的一个在输出端很重要的芯片，就是“冷或门”功能管。这节课题主要是关于输出端需要注意的情况，会主要讲或门二极管，也会跟大家探讨动态负载及纹波课题。
需要”冗余”是因为对负载的供电需要很好、可靠的供电，不允许供电出现任何错误，但器件不可能不坏，就会要求要有冗余，需要备份，需要至少两台电源、两组输出但并在一起来供电。一组出现故障，一组还可以正常操作，这就是冗余的概念。这必须要用上或门二极管，比方有几个电源对负载供电，如果要冗余大家各自要串一个二极管，这个二极管现在已有更好的器件代替，那就是Cool-ORing，就是“冷或门”。图上这个冗余电源，一个从主电源来的，一个是电池过来，如果有一个出故障，另外一个还可以操作。另外这张图表示N 1的均流冗余系统。
这个上的情况就是正常操作的时候，二极管全面导通，就像没有作用一样，负载电流是三个电源，就是三个电源加起来、共起来的总电流，这是正常操作的情况。万一有一个电源坏掉了，如果没有二极管隔离，那就可能把负载拉低，不能对负载供电。比如这里出现输出短路，把整个输出短路，没办法对负载供电，这就需要二极管。如果发生什么故障的时候，二极管就能避免刚才发生把负载短路的情况。虽然应用简单，可提供足够的系统故障保护，但在正常工作状态下却有很多缺点。一般的二极管有0.45V的压降，而且体积比较大。
那什么是有源或门？就是用场效应管代替二极管的功能，他们的导通电阻很低，用场效应管代替二极管，功耗可以小十倍。这里有一个非常重要的概念,场效应管是双向导通的器件，所以用起来如果要达到二极管的功能，就有一个很重要的情况，就是发生故障的时候要关得很快速，这是一个重点。因为发生故障的时候，二极管自动隔离，而场效应管却是相向导通的，所以必须把它关得很快。关于二极管、场效应管等的详细资料建议了解。那里有比较全的信息！ 比方3.3V，20A的负载，如果有一个非常好的二极管，压降很低只有0.45V，那也有9W的功耗，那就要加一个很大的散热片，或者需要风扇，会占用很大的空间。用“冷或门”器件代替的话，功耗却只是0.8W。大家可以看到照片上的大小对比，用二极管占用的体积会小很多。这个型号是PI2121的“冷或门”功能。正常操作时，电流从两个电源A、B一起供电给负载，电流是大家加起来负载供电;能不能均流?均流不是或门二极管控制的；二个电源能不能均流?如果不能均流或者一定程度的均流，总的来说负载的电流就是两个电源A、B电流加起来的。如果发生故障和短路，就会有反向电流，这时候你需要“冷或门”控制器很快把它关闭，一定要关得很快，这是重点。如果是二极管会自动熄止，如果用场效应管代替二极管，就需要关闭得很快速。
这个没问题，不但完全得到二极管反向截止的好处，却只有很小很低的压降，很低的内阻、导通电阻很低的效果。要用到Cool-ORing的优点，就需要以下的条件，一个很快速的反向关熄，就要快速的放电，看到栅极放电电流达到4A，一旦发生故障就在200ns内关掉，这样就比较安全。冷或门内部会监察输入和输出的电压差，有几个毫伏就知道有没有反向电流，一旦有反向电流，就在200ns，一般是150ns就可以把它关掉。
除了刚才说的正向低压降导通，反向快速关闭外，还有很多小节，比如用电阻设定欠压点;检测反向电流:有多长时间出现反向电流才算是发生故障呢？那是可以编程的，到底多少时间才算出现故障是可以调动的,还有过温示警等等;还可以把它们并联起来，产生更大电流的应用。就是如果器件电流不够，一个Cool- Oring的电流不够，可以并联起来，用主从的方式并联起来，使电流达到100A。
我们有什么器件呢？现在器件并没有太多；两个概念：一个是控制芯片，只是控制芯片，只是控制芯片就是需要外置场效应管。另外一个是做好场效应管在里边，立即可以使用。这是一个控制的芯片，控制芯片需要您自己外加场效应管，它就可以很快速地把场效应管如果发生故障的时候，就把它关掉，达到等同二极管的反向截止功能;正常操作的时候场效应管要导通得非常好，外置的场效应管可以选择低导通电阻的场效应管。
这个器件里面可以允许你控制两个背对背的场效应管，这样就可以达到从负载、供电切断出来。这也需要控制得好;个别的型号没时间在这里详细探讨;但起码要知道一些概念，起码知道器件的大小是什么样，可以看到是很小的，3毫米×3毫米。这是带有场效应管的CoolORing，有24A、15A、12A。用的场效管耐压是8V、15V、30V，这是场效应管的最高电压，实际上用起来没有这么高，应该是5V、9.6V、12V母线的应用。电流12A、15A、 24A，大家可以看到这么小的器件，可以带这么大的电流，算是非常好了，还可以并联增加电流。利用这个代替二极管，效果是怎么样的？要做实验才知道，知道会是“冷”了很多，需否要加散热片?我们很多时候用电路板上的铜片做散热就足够了，功耗非常小。
看看这个图,在这个场合很难深入介绍，我们只能说说几个重点。首先我们看到导通电阻是2mΩ，图上这个就是场效应管，让你导通输出电流，里面其他的器件就是怎么控制这个场效应管。有几个功能:像内部的线路是要稳压供电的，所以自身具备稳压器,供电给内部器件，使操作正常。这里是可编程输入欠压及过压侦测，它会显示错误的信息，在正常的时候就会把错误除掉。这里有两个应对错误的概念，正常操作下当然没问题了，如果不正常，比如严重不正常，发生反向电流，就需要且能够把场效应管关掉;有一些情况是没有发生重要的问题，只是输出电流太低，就只需显示错误的状态，只有显示错误的信号而不需关掉，让你系统侦测到有什么问题、什么错误。总的来说，输入输出的范围不对，就有显示错误，如果有反向电流就立即关掉，这就是显示故障信号的情况。重覆看一看图上的功能:内置场效应管，非常低的内阻;内部自己有供电;欠压过压会显示信号;如果侦测到发生反向电流，就把场效应管关掉。
这是一个典型应用,是两个电源，每一个电源用冷或门配起来，供电负载。用上了五个PI2121，就可以达到100A电流。这张图看到关闭冷或门有延时的时间，内部有电荷要清除掉才能反向关闭。我们看到反向电流发生后在200ns可以关掉。发生故障必须要立即关掉，要非常快速，否则就不安全。用场效应管代替二极管，最重要的就是这一点:能不能很快速的关掉。如果你自己控制，场效应管可以自己选，可以加一些偏压，自己做就要考虑这个问题:能不能关得非常快速?
上的市场情报专讯我们可以了解到除了我们公司的PI2121以外，市面上还有其他的产品，大家的性能都大同小异，我们产品的差别是器件有一些地方比较理想，可以整体看看。功耗、体积是两个重点。大家能不能达到立即关掉的目的呢？都可以!关闭的时间大同小异，NIS611关掉的时间也非常快速，总的来说200ns就够了，我们的体积、功耗都是最小的。
我还有其他的内容要谈，但我想先播放一个录像，跟大家展示一下我刚才说的实验，里面有两个Cool-Oring，3.3V一路输出，3.3V另外一路输出，或门起来对负载供电。
（播放实验录像）
刚才在录像中可以看到，希望大家有一点印象，评估板里面有两个Cool-ORing，如果有一路电源坏掉，都不会影响负载的供电，而且正常操作的时候压降非常低。市场上运用的地方就是供电电源备份的地方都可以应用，高可靠的通信设计、伺服器都需要备份，备份需要二极管，如果用Cool-Oring代替二极管比较理想，功耗低、体积小，竞争的优势主要也是功耗低、体积小，因为功耗被传统的二极管小十倍。 Cool-ORing已经是大规模应用的器件，也有一些应用的文章可以告诉你它应该怎么布线，怎么达到可靠的效果。
我想补充一点点的是，Cool-Oring是用在输出端的。输出端需要考虑的东西，还有纹波和动态负载的课题，纹波和动态负载有很多内容要谈，但没办法在短时间内谈。我们只能在这里看看一个例子的结果，我们有一个QPO的东西，把纹波衰减，纹波衰减的目的是什么，就是使输出的纹波、负载的纹波都没有，这张图可以很直观的看到做了什么东西，在输入输出间建立了的压差－可以调节的压差，让纹波抵消掉。刚才实验的结果就是，上面的波型就是输入QPO的纹波，就是 DC-DC模块输出的纹波，也不是很高，80mＶ左右，QPO的输出纹波就低很多了。这是5A的负载情况；还有10A时的情况。除了纹波衰减以外，动态突变的电流也是重要的课题，负载突变而电源却不会立即能够停止或立即传递能量，所以输出就会有过冲抖动，电源模块能否在负载突变时，能量能不能立即传输、立即停止，是不可能的，所以肯定会发生输出抖动。假如我们要稳住负载电压，怎么稳住呢？靠能量吗？怎么传？我们只是一个电源模块，只是一台机器，机器只能是快一点、慢一点，如果负载突然发生，肯定不能立即补充能量，这时候就有压降。如果利用QPO就有这种帮助，就是把压降稀释掉。动态负载没有万全的办法，每一个情况都要独特的个别考虑,不能在此一一详谈, QPO对某些动态负载是有帮助的。另外，输出端除了QPO还有更大功率的纹波衰减模块，可以达到同样的结果。动态的负载是很重要的，因为抖动既会冲击电源，也会冲击负载，在通讯会发生错误、误差的问题，所以一定要尽量减少,就是要尽量减少动态负载引发的输出抖动,虽不能消除,但要尽量减少。 谢谢大家！
