高供應能力應用，例如行動通訊基地台與工業控制系統，使用備援電源供應，當主電源發生故障時，可以消除系統當機。傳統上，備援電源設計使用‘ORing’技術，可以輸出2個或更多電源組合，建構備援電源供應系統。

傳統上，‘ORing’技術設計於每個電源端使用‘ORing diode’，當其中一個電源發生短路時，用以保護備援電源電壓，當電源至接地線發生短路時，這個二極體可以防止逆向電流，因此，系統可以隔離故障電源，然後由備援電源接替供應。

遺憾地，二極體先天的正向電壓較高，當正常作業時，功率損耗相對較高，這樣可能為設計者帶來一系列問題，特別是功率損耗造成熱量乃是新興高功率、高零件密度設計應用之主要問題，熱量管理是主要的挑戰，通常這意味著”穿孔”與散熱器乃是必要的設計，因而製造上增加相當的複雜程度。電壓故障甚少發生，而二極體依然存在；當系統正常操作時，它代表一種效率與熱量相關的成本費用，影響系統效能與設計。

因此，設計使用金屬氧化半導體場效電晶體（MOSFET）代替二極體，而且外部IC提供金屬氧化半導體場效電晶體（MOSFET）閘道驅動訊號，這項技術結合速度與二極體保護功能以及同步整流器效能。因為金屬氧化半導體場效電晶體（MOSFET）大幅改善正向傳導功率損失，所以一般可以使用小型表面黏著（SMT）安裝的金屬氧化半導體場效電晶體（MOSFET）。

Active Oring控制驅動IC

有關該設計流程圖，如(圖一)所示，(圖二)顯示電路設計圖。相較於一般Schottky diode ORing電路，運用IR5001S active ORing IC結合特定功率的最適外部金屬氧化半導體場效電晶體（MOSFET）之系統，可以減少基板的功率損耗(最大降低約85％；其體積相較於二極體設計至少縮小約50％。

IR5001S active ORing控制器IC適用於廣泛的active ORing電路，包括電信級-48V/-24V（輸入） active ORing通訊設備，備援AC-DC 整流使用的24V/48V （輸出），多點輸出DC-DC and AC-DC 使用的12V（輸出），備援電壓調節器模組（VRM）DC-DC處理器電源使用的低電壓輸出。在12V（輸出）系統中，使用4個IRF6609 Direct FET MOSFETs並聯，ORing電路能夠處理電流100A。另外，IR5001S可以使用於48V/24V系統防止反極性電源（reverse polarity），取代大型D2Pak二極體與成本高昂的繼電器。

當使用IR5001S 與100V IRF6655 DirectFET MOSFET可以解決功率30W~60W的問題。IRF6655小型設計相較於SO-8解決方案，可以節省體積50％，而且適用於低功率應用。100V IRF6644 DirectFET MOSFET中型設計可以使用於高功率應用（功率250W－300W），無需並聯許多SO-8裝置或使用大型單一裝置。

IR5001S增加一個簡單的充電泵浦電路，它可使用於ORing/-48V，符合高階通訊運算架構(ATCA)規範。

IC電路應用

透過量測外部金屬氧化半導體場效電晶體（MOSFET）的汲極（drain）與源極（source）有關電壓與極性之差異，輸入端（INN and INP）用以決定輸出電壓。IC輸出電壓驅動外部金屬氧化半導體場效電晶體（MOSFET）的閘道，如果發生逆向電流時，IC將降低Vout電壓，迅速關閉active ORing MOSFET。IR5001S關閉延遲一般約需130nS，而FET關閉延遲約需20ns。關閉延遲時間相當重要，因為MOSFET不像二極體，其傳導通道容許雙向電流，因此，如果輸入電流源極（source）發生故障，則可能發生逆向電流，此時，輸入電壓將開始下降，可能牽動拉下備用電源的電壓。為了Active ORing解決方案發揮效用，控制IC必須監視系統狀態，當發生逆向電流，控制IC必須能夠迅速關閉金屬氧化半導體場效電晶體（MOSFET）。

IR5001S IC包括診斷引腳（ET Check“FETch”and FET Status“FETst”）用以確定active ORing的狀態，這對於較長啟動時間之系統尤其重要。當傳送邏輯訊號至FET Check pin，其IR5001S電壓輸出或閘道驅動MOSFET，將拉下電壓關閉MOSFET，這個暫時關閉期間將促使MOSFET的汲極與源極電壓增加，因為電流從MOSFET通道轉向流至汲極二極體。如果電壓增加大約從<100mV－700mV(對於汲極二極體而言，此時，MOSFET功能正常；但是如果電壓增加不能超過門檻值300mV時，表示MOSFET發生短路。FET狀態引腳輸出訊號至系統，端視外部金屬氧化半導體場效電晶體狀態而定，這項功能啟動系統等級監控active ORing電路，提供定期維修，而不會造成系統隨機當機造成不方便。

非對稱補償電壓防止在輕負載時產生輸出震盪，提高系統可靠度；可以從通用通訊電壓36V to 75V或從外部偏壓電源或從偏壓電阻彈性設計，啟動IR5001S。IR5001S也能承受持續閘道短路狀況，同時持續承受輸入引腳電壓最高至100V，提升系統可靠度。

結論

使用IC/MOSFET-based Active ORing設計，提供設計者透過表面黏著安裝方法，實現高效率功率解決方案，無需體積大的穿孔與散熱器設計。另外，透過Active ORing解決方案與2個SO-8設計－其中一個為IC，另外一個為MOSFET－可以節省零件體積。通常防止逆向電流極性保護安裝於系統機架或面板上，可以大幅簡化系統設計。另外，有許多應用卡需要備援電源，新型IC 電路設計搭配Active ORing解決方案，可以降低系統耗電數百瓦特。

（International Rectifier公司，市場行銷部經理Carl Smith）

《圖一設計流程圖》

《圖二 電路設計圖》

??

??

??

??

4