基于iba的电源解决方案需要系统级保护
在计算和通信的许多应用中，带有非隔离式负载点(nipol)转换器的中间总线架构(iba)正不断取代传统的分布式和集中式电源解决方案。这个趋势的关键推动因素包括：不断增加的系统电压数量、更高的输出电流、更严格的规范要求以及更低的系统总成本。在满足这些要求的同时，许多iba/nipol解决方案摒除了某些保护机制，而这些机制是以前传统方案的标准配置。
例如，输出过压保护(ovp)和过热保护(otp)在电力系统设计中非常必要。但许多nipol转换器，不管是买来的组装件还是分立设计，均不包括完整的ovp和otp电路。虽然把这种保护机制加入每个nipol转换器是可行的，但在系统层面上解决这个问题将更胜一筹。
为从系统层面上理解电源保护，让我们看看iba/pol解决方案的一个典型电源系统方框图(图1)。在这里，12v的中间总线电压由ac/dc电源提供。除了主输出外，还有一个用于电源管理电路的小功率常开(always-on)辅助电源。这个电路利用设定开/关状态的使能信号来控制中间总线和各个nipol转换器，并利用v-ok信号监视电压。这个电源管理电路的其它功能还包括电压排序、复位信号、状态指示led和其它与宿主系统的接口。
由于该中间总线为所有下游转换器(以及风扇、硬盘驱动器或其它负荷)供电，所以它通常具有大功率输出。该总线可以提供200w到1kw之间的功率，具体值取决于系统。如果某个故障导致这个电源集中在单个器件上，比如集中在一个损坏的半导体上，那么局部过热很可能导致燃烧和其它不良效应。
有待利用的关键特性是电源管理电路关断中间总线的能力。在过热或过压的危急情况下，合理的处理方法就是关断电源。因此，该设计方案旨在向电源管理电路提供信号，该信号可使电源管理电路在出现上述某种故障状态时闭锁中间总线。
图1：典型的iba/pol架构包括电源管理电路，以使总线和下游转换器有效，并监视电压。
过热保护
集中式电源系统(例如多输出ac/dc电源)具备内部温度传感器和风扇速度监视器，可防止出现内部或外部过热故障状态。传统隔离式dc/dc“砖块”转换器也可提供过热保护。
相比之下，大多数nipol转换器并无过热保护这个标准特性，某些控制器ic在其裸片温度过高时会被关断。但这可能无法检测和防止mosfet等功率元件出现过热现象。对于电源系统与控制器具有热隔离的分立nipol设计而言，尤其如此。
为提供系统级过热保护，不妨思考一下电源系统出现过热情况的原因。假定转换器被设计用来避免出现过电流状态，那么剩下的两个关键原因就是环境温度过高和空气流通不畅。大多数系统设计都包括环境温度传感器和风扇速度监视器。电源管理电路可以监视这些信号。如果温度和风扇速度超过阈值，电源管理控制器就会锁闭总线转换器，并给出故障状态指示。
此外，系统可能还有处理器、硬盘驱动器和asic等元件，这些元件对热故障的敏感度高于功率转换器。系统设计中可能已经包含了针对这些器件的热监视器，它们可以向电源管理电路提供其它热故障信息。全面的系统合格性测试通常包括验证这一环节。
如果电源系统需要更多的热监视功能，可用一个低成本的简单方案来实现这点。将一个正温度系数(ptc) 热敏电阻放置在板上某个关键位置，当被连接到图2桥接配置中的比较器时，该电路可由辅助电源供电，且无需任何参考电压(图2a)。另一个简单方案采用硅温度传感器，它在温度超过阈值时产生一个数字信号(图2b)。这些信号可被送到电源管理电路，以指示热故障状态。应仔细选择温度阈值，以在避免不在正常工作状态下动作的同时保护系统各个元件。
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