實(shí)現(xiàn)電源冗余的最基本方法是并聯(lián)兩個(gè)穩(wěn)壓輸出，每個(gè)輸出都采用二極管連接。例如，可以將兩個(gè) TPS7H4011-SP 降壓轉(zhuǎn)換器器件配置為向單個(gè)電源軌供電。二極管設(shè)計(jì)可確保如果一個(gè)電源發(fā)生故障（如由于輸出電容器的接地短路），另一個(gè)電源將不受影響并繼續(xù)供電。

TPS7H4011-SP 與其引腳兼容的耐輻射型號(hào) TPS7H4011-SEP 一樣，尤為適用于此配置，原因在于其集成的保護(hù)和監(jiān)測(cè)功能：

• 針對(duì)欠壓和過(guò)壓?jiǎn)栴}的電源正常輸出監(jiān)控
• 通過(guò) FAULT 輸入引腳實(shí)現(xiàn)靈活的故障管理
• 可選電流限制
• 熱關(guān)斷保護(hù)
• 可調(diào)輸入使能和電源正常輸出
• 單調(diào)啟動(dòng)進(jìn)入預(yù)偏壓輸出
• 可調(diào)斜坡補(bǔ)償和軟啟動(dòng)
• 差分遙感

在無(wú)需外部時(shí)鐘的情況下，該器件最多可配置四個(gè)并聯(lián)器件以提高電流能力；或者就 FDIR 而言，僅用于實(shí)現(xiàn)冗余并盡可能減少設(shè)計(jì)開(kāi)銷。

但是，穩(wěn)健的電源系統(tǒng)通常需要的不僅僅是無(wú)源二極管。為了防止故障反饋到主電源軌中，需要從其輸入端主動(dòng)斷開(kāi)故障轉(zhuǎn)換器。

這需要：

• 開(kāi)關(guān)元件來(lái)隔離故障器件
• 針對(duì)過(guò)流、欠壓、過(guò)壓或過(guò)熱事件的故障檢測(cè)邏輯
• 在根本原因消失后鎖存電路以保持故障狀態(tài)
• 用于實(shí)現(xiàn)具有適當(dāng)延遲和重試限制的重試邏輯時(shí)序機(jī)制
• 消隱周期，用于抑制上電浪涌或良性瞬態(tài)等事件期間的誤觸發(fā)

如果未精心設(shè)計(jì)，這些附加元件實(shí)際上會(huì)增加平均故障時(shí)間 (MTTF)，從而降低整體系統(tǒng)可靠性。因此，智能冗余需要一個(gè)經(jīng)過(guò)良好集成和測(cè)試的架構(gòu)。

簡(jiǎn)化復(fù)雜冗余控制的一種方式是使用高可靠性 MCU，例如 TMS570LC4357-SEP。如果器件已裝配到 PCB 并用于其他功能，僅需加裝少量電路即可管理電源故障響應(yīng)，從而在不增加元件數(shù)量或功率預(yù)算的情況下實(shí)現(xiàn)增值。

進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，圖 6-1 中所示的設(shè)計(jì)原則可在無(wú)點(diǎn)故障的情況下實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)，這意味著冗余方案中的任何單個(gè)元件在發(fā)生故障后，不會(huì)影響向下游系統(tǒng)的電力輸送。[2]

使用 TPS7H2221-SEP 作為負(fù)載開(kāi)關(guān)可進(jìn)一步提高穩(wěn)健性和可恢復(fù)性，這得益于集成的保護(hù)功能和機(jī)制：

• 短路保護(hù)
• 浪涌電流限制，可降低上游元件的應(yīng)力
• 具有自動(dòng)重啟功能的熱關(guān)斷
• 快速輸出放電 (QOD)，用于恢復(fù)下游鎖存負(fù)載（請(qǐng)參閱 圖 6-2）。

德州儀器 (TI) 和 STAR-Dundee [4] 聯(lián)合白皮書(shū)中介紹了優(yōu)化冗余的實(shí)際示例，詳細(xì)說(shuō)明了 Xilinx KU060 FPGA 的故障保護(hù)電源架構(gòu)（請(qǐng)參閱 圖 6-2），如應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào) STAR-Tiger SpaceFibre 路由交換機(jī)的電源設(shè)計(jì)所述。

白皮書(shū)展示了冗余電源輸入管理、正確的電源時(shí)序以及全面的故障檢測(cè)和隔離機(jī)制，僅需加裝少量元件。此設(shè)計(jì)采用 TPS7H2201-SP 智能負(fù)載開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)集成了過(guò)壓和欠壓保護(hù)、過(guò)流和電流檢測(cè)、熱保護(hù)以及內(nèi)部或外部控制負(fù)載切換功能。

以上兩個(gè)示例說(shuō)明了如何使用高性能航天級(jí)元件，為要求嚴(yán)苛的衛(wèi)星應(yīng)用構(gòu)建穩(wěn)健、容錯(cuò)的系統(tǒng)級(jí)電源解決方案。