什么是電源開關(guān)，它們在哪里使用？

電源開關(guān)有三種基本類型。第一個稱為低邊開關(guān)，因為該開關(guān)將負(fù)載接地。

圖1.低側(cè)電源開關(guān)

或者，可以將開關(guān)放置在電源軌中，稱為高邊開關(guān)。

圖2.高邊電源開關(guān)

最后，還有一種帶有可隔離電源開關(guān)的機械繼電器方法。繼電器可用于控制需要電氣隔離的負(fù)載，因為負(fù)載不與控制器共享公共接地電位。它們通常用于切換高電流和電壓。繼電器在短期電流和電壓尖峰的情況下也很堅固。

圖3.可隔離電源開關(guān)

自 1970 年代以來，已為點陣引腳驅(qū)動器和繼電器/電磁閥驅(qū)動器等應(yīng)用提供集成低側(cè)電源開關(guān)。圖 5801 所示的 MIC1 包括鎖存器，并集成了 5801 個驅(qū)動器輸出。鎖存器允許在相同的八條輸入線路上多路復(fù)用多個 MIC5801，每個 MIC<> 在其輸出需要更新時單獨選通。

圖4.MIC5801 鎖存低側(cè)驅(qū)動器

MIC5801 的輸出級如圖 5 所示。它是一個達林頓負(fù)-正-負(fù)（NPN）級，具有二極管保護功能，可防止低于地電位或高于負(fù)載電源的電壓瞬變。使用分立元件進行復(fù)制很容易，但使用集成電路 （IC） 可以節(jié)省空間和成本。

圖5.低側(cè)驅(qū)動器輸出級

衛(wèi)星通常受到功率限制，由太陽能和電池混合供電。因此，未使用的系統(tǒng)在不使用時會關(guān)閉電源。電源開關(guān)通常是高壓側(cè)，因為輸入和輸出以地為參考，并且不接地更簡單。此外，空間系統(tǒng)通常需要冗余，圖6所示的系統(tǒng)可能必須允許3.3V電源從死電源切換到工作電源。此外，模塊本身可能需要在發(fā)生故障時進行電氣斷開，以避免消耗不必要的功率。

圖6.高邊電源切換到模塊

AAHS298B 是一款用于空間的八通道高邊電源開關(guān)，經(jīng)過設(shè)計抗輻射處理。這意味著從設(shè)計的初始階段，我們就使用經(jīng)證明具有耐輻射性的特殊工藝、設(shè)備和設(shè)計技術(shù)。AAHS298B 包含 700 個獨立的 10 mA 電源開關(guān)，采用 75V 至 7V 的公共電源供電（圖 <>）。

圖7.AAHS298B

以下是商用高邊驅(qū)動器 MIC2981 與 AAHS298B 的比較。與前面討論的MIC5801低邊驅(qū)動器一樣，這些都是簡單的部件。AAHS298B 采用密封陶瓷小外形 （SO） 封裝，這是大多數(shù)空間應(yīng)用所需的。它仍然提供與商用塑料 SO 封裝相同的 1.27mm 引線間距。

AAHS298B 在輸入和輸出周圍具有更多保護功能，并具有熱關(guān)斷功能，但沒有過流保護。相反，AAHS298B 設(shè)計用于熔斷（如開路）輸出的鍵合線，以便在過載足夠長的情況下實現(xiàn)故障安全斷開。這可能發(fā)生在災(zāi)難性事件（如短路故障）期間。

圖8.MIC2981 高邊驅(qū)動器與 AAHS298B 的比較

災(zāi)難性事件可能是短期的，也可能是自我修復(fù)的，需要再次通電。或者，AAHS298B 輸出本身可能存在故障。無論哪種方式，電源開關(guān)都需要冗余，這意味著在發(fā)生故障時為負(fù)載供電的備用方式。

提供冗余電源開關(guān)的經(jīng)典方法是使用冗余電源開關(guān)，即兩個而不是一個，并通過二極管組合它們的輸出（圖 9）。

圖9.通過二極管進行冗余電源切換

二極管可防止電源總線通過損壞的驅(qū)動器反向驅(qū)動。例如，頂部驅(qū)動器損壞，可能是其輸出短路到地。通過底部驅(qū)動器（冗余路徑）到電源總線輸出的路徑很好。頂部二極管反向偏置，可防止損壞的頂部驅(qū)動器下拉電源總線（圖 10）。

圖 10.驅(qū)動程序故障阻止

還有另一個故障需要考慮，那就是二極管故障導(dǎo)致開路或短路。這就是我們的LX7710輻射抗輻射設(shè)計八對二極管陣列的目的。LX7710采用與AAHS298B相同的密封封裝。所有二極管的額定電流均為700 mA，與AAHS298B輸出相匹配。二極管成串聯(lián)，如圖11所示，通常用作兩對并聯(lián)。

圖 11.AAHS298B 與 LX7710 一起使用

每組四個二極管僅取代圖9和圖10中的一個二極管。冗余需要四個二極管。考慮單個驅(qū)動程序，如圖 12 所示。在正常工作時，電流流過兩對二極管。

圖 14.冗余二極管—一個短路二極管的電流

圖15顯示了一個冗余設(shè)置，其中包括電源驅(qū)動器，因此兩個AAHS298B通過二極管驅(qū)動相同的1個負(fù)載。例如，要打開 CH1 輸出，請將 SEL_CH1_VS1 或SEL_CH2_VS<>調(diào)高，或同時調(diào)高。二極管ORing可防止從一個通道反向驅(qū)動到另一個通道。二極管陣列使用兩個串聯(lián)，因此，如果一個二極管短路，其余二極管仍用作阻斷器件。因此，這種架構(gòu)可防止單點故障，因為如果一個二極管或一個驅(qū)動器發(fā)生故障，繼電器將被驅(qū)動。

圖 15.完全冗余驅(qū)動程序

審核編輯：郭婷