Redundant (Yedekli) Smps Sistemi

[Endorfin35+]

Genellikle server bilgisayarlarda smps arızası nedeni ile sistemin aksamadan devam etmesini sağlayan sistem.

Normalde smpslerin ikiside aktif bir şekilde çalışır. Olası bir arıza durumunda sistem alarm/bildirim verir. Arızalı olan smps sistem kapatılmadan çalışırken yenisi ile (hot swap) değiştirilir.

Bir zorunluluk/kural olmamasına rağmen Smps lerin bağlantıları soketler yardımı ile gerçekleşir. Ortada herhangi bir kablo yoktur.

En basit yapısı ile iki smps birer diyot ile birleştirilerek ortak bir çıkış yaratılır. Smps çıkışları birleştirilmesinin öncesinde ise bir röle yardımı ile smps çıkışının aktif yada arızalı olduğu anlaşılır. Bu yöntem nispeten ilkel ve verimsiz olsada kullanılabilir bir yapıya sahiptir.

Bu şekilde smps lerin birleştirilmesi ile oluşturulan yapıya "Oring" denilmektedir.

Redundant sistemler endüstride de kullanılmaktadır. Yukarıda 10A kapasiteli iki smps i birleştiren modul görülmektedir. Verimsiz olmakla beraber etkin çalışmaktadır.

Yapı olarak nispeten daha kompleks ancak çok daha verimli olan diyot yerine mosfet kullanan sistemler geliştirilmiştir.



Not: Fırsat bulunca devam edecek

 

[Endorfin35+]

Sürücü entegreleri araştırırken bu entegreler ile yapılmış ideal diyot adında hazır moduller ile karşılaştım. Anladığım kadarı ile güneş panellerinin paralel bağlanmasında talep görüyorlar.

Mosfet sürücüsü olarak kullanılan birçok entegre modeli bulunmakta.

OR Kontrolörleri ve İdeal Diyotlar

OR Kontrolörleri ve İdeal Diyotlar kategorisi ürünlerimizi satın al. Karlı Çık.

www.ozdisan.com

Benim tercihim olabilecek modeller ise ISL6144 (9-75V) ve LTC4359 (4-80V) kodlu entegreler ve malesef şu an ülkemizde bulunmuyorlar.


Sürücü entegre kullanmadan da bu devre kurulabilir.

Simulasyon Linki


Bu devrelerin nasıl çalıştığını anlamaya çalışalım; Güç kaynaklarını birbirinden izole etmek için diyot kullanılması durumunda diyot üzerindeki düşen gerilim ve diyotun iletim direnci yüzünden akıma bağlı olarak ortaya çıkacak atıl enerji (ısı) diyot kullanımını özellikle yüksek akımlarda makul olmaktan uzaklaştırıyor. Bu nedenle mosfet kullanımı daha uygun olmaktadır.

Mosfet hakkında bazı temel bilgileri gözden geçirelim; Mosfetin Gate ile Source bacakları arasına VGS voltajını uyguladığımız zaman moset iletime gerçer. VGS voltajı sıfıra çekildiğinde mosfet kesime gider. Bununla birlikte Mosfetler içerisindeki body diode olarak tanımlanan yapı nedeni ile sadece bir yönde anahtarlama yapabilmektedir. Bu diyotun akım değeri mosfet kendi akım değerine eştir.

Ref : IRF9540N

Redundancy yapıda düğüm noktasından güç kaynaklarına ters akım gitmesi engellenmek istenir. Şartlar uygun ise güç kaynağından düğüm noktasına doğru akım akmasında bir sakınca yoktur. Bu nedenle mosfet alışageldiğimiz anahtarlama yönüne ters olarak çalışır. Başka bir ifade ide mosfet güç kaynağının çıkışını kesemez. Amaç olası ters yöndeki akımı kesmektir. Yine başka bir ifade ile N ch ve P ch mosfet olsun body diode (+) hat üzerine doğru polarlama ile bağlanmalıdır. Mosfet bu aşamada diyot gibi davransa da iç direnci hala yüksektir. Mosfetin düşük RDS-On direncinden yararlanmak için mosfete VGS voltajı uygulanmalıdır.

Temel olarak Düğüm noktasındaki voltaj seviyesi ile güç kaynağı voltaj seviyesi bir opamp ile karşılaştırılır. Düğüm noktasındaki voltaj yüksek ise mosfet kesime sokulur. Aksi durumda mosfet tam iletime geçirilir.


Sürücü Entegre kullanmanın avantajları vardır. Dahili charge pump ile N-Kanal mosfet kullanmak mümkündür. Geniş çalışma voltajı aralığına çıkabilirler. (Yukarıdaki opamplı devre 20V civarına kadar çalışabilir. Genellikle 20V üzerinde VGS voltajı üst sınır aşılır. 30-40V seviyesinde ise opamp voltajı aşılır...) Buna karşın entegreler çok da ucuz değiller

 

[Endorfin35+]

Bu devreyi 48V a uygun hale getirip bir deneme yapmak istiyorum. Aslında değişiklikleri yaptım birazdan eklerim.

Lm324 ü referans alarak difransiyel voltaj giriş değerini aşmamak için gerilim bölücü ile ölçüm voltajlarını 24v seviyesine indirdim. Yukarıdaki şemada 1k 1M ile mosfet üzerinde düşen gerilim dikkate alınmış benzer yapıyı bende kullandım. Vgs nin 20v u aşmamsı içinde opampın gnd bağlantı noktasını 33V seviyesine kaydırdım. Böylece opamp çıkışını gnd ye çekmek istediğinde aslında 33V civarına çekiyor. 48-33=15V seviyesinde bir vgs oluşuyor.

3n3 kondansatörün görevini tam açıklayamasamda mosfeti osillasyondan koruma amaçlı olduğunu düşüyorum. Daha kararlı çalışma sağlayarak mosfeti lineer bölgeden uzak tutuyor olabilir. Tam emin değilim.

Ne dersiniz denemeye değer mi? Hot swap için ek tedbir alınacak bir durum olabilir mi?

 

[Endorfin35+]