电信热插拔参考设计有效解决输入瞬间过压及掉电问题.
基于JW7221的通信电源热插拔保护电路设计
基于JW7221的通信电源热插拔保护电路设计
蒋国庆;王晖;冯宇飞;刘华
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2024(37)4
【摘要】通信电源在进行热插拔维护作业时,会产生浪涌电流冲击和母线过欠压问题,为保证后级通信设备能够不间断稳定运行,电源供电背板应具有热插拔功能,避免因浪涌电流和异常母线电压对下游元件和线路造成冲击和烧毁。
为此,设计了一种基于JW7221的热插拔保护电路,其集成了热插拔功能、交直流输入切换、输入防反接保护、输入过/欠压保护、输入过电流保护、MOSFET功率保护及自动重启功能。
通过样板测试验证了该热插拔保护电路设计的正确性和有效性,可有效提高通信设备的可靠性和快速维修性。
【总页数】4页(P146-148)
【作者】蒋国庆;王晖;冯宇飞;刘华
【作者单位】天津农学院工程技术学院;蓝天太阳科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.带功率因数校正器和热插拔功能的通信电源
2.德州仪器最新集成热插拔电源管理控制器满足新一代无线、计算与通信系统要求
3.基于TPS2491的热插拔保护电路
设计4.模块化电源保护电路设计--谈DC-DC模块电源相关保护电路设计的问题5.电信系统实用可热插拔电源模块接口电路设计
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低速信号热插拔保护电路设计方案
低速信号热插拔保护电路设计方案低速信号热插拔保护电路设计方案一、背景•近年来，随着电子产品的快速发展，低速信号的应用越来越广泛。
•低速信号热插拔时容易产生电压尖峰、静电击穿等问题，需要进行保护。
二、问题分析•低速信号热插拔过程中存在以下主要问题：1.电压尖峰：插拔时产生的短暂高电压会对接口电路造成损害。
2.静电击穿：插拔时产生的静电会导致电路元件受损。
3.信号干扰：插拔动作会引起信号干扰，对传输质量造成影响。
三、设计方案•为了解决低速信号热插拔的问题，提出以下设计方案：电压尖峰保护•采用电容器并联保护电路，以吸收电压尖峰。
•选择合适的电容器，使其能够快速充放电，有效限制电压尖峰的幅值。
•将保护电路并联到信号线上，以提高抗干扰能力。
静电击穿保护•在接口电路中加入静电保护二极管，以限制静电暂时放电电流。
•选择合适的二极管参数，使其能够快速反应，有效保护电路元件。
•使用细金属丝或电阻连接二极管的两极，以加强保护效果。
信号干扰抑制•在插座和插头之间增加金属屏蔽罩，以避免外部信号的干扰。
•确保金属屏蔽罩与地线连接良好，以降低信号干扰的发生概率。
•选择合适的屏蔽材料，使其能够有效吸收和屏蔽外部信号。
四、实施方案•根据以上设计方案，进行电路的布局和连接。
•选择合适的元件和材料，确保设计方案的可行性。
•进行实验验证，优化设计方案。
五、总结•通过采用电压尖峰保护、静电击穿保护和信号干扰抑制等措施，可以有效解决低速信号热插拔过程中的问题。
•此方案可用于各种低速信号接口，提高了设备的稳定性和可靠性。
六、风险与挑战•在实施方案时，可能会面临以下一些风险与挑战：1.元件选择：选择合适的电容器、二极管和屏蔽材料是确保方案有效的关键。
2.花费：一些高品质的保护元件和材料可能会增加成本。
3.实验验证：在实验验证过程中，可能会遇到电路不稳定、信号干扰等问题。
七、未来展望•随着技术的不断进步，对低速信号热插拔的保护需求会进一步增加。
热插拔过压过流 -回复
热插拔过压过流-回复热插拔过压过流是电子设备中常见的故障问题，也是我们在日常生活中常常遇到的问题之一。
本文将从热插拔、过压和过流三个方面逐步解释这些问题，并提供解决方案。
首先，热插拔是指在设备工作状态下进行设备插入或拔出操作。
在现代化的电子设备中，热插拔功能是为了方便用户在设备工作状态下更换或添加插件或模块。
然而，热插拔操作可能导致设备内部电路短路或过载，从而引发电器火灾事故。
因此，正确的热插拔操作十分重要，以避免安全隐患。
进行热插拔操作时，首先要确保设备处于关闭状态。
关机后，将设备插头从电源插座中拔出。
对于插件或模块的插拔，需要先确保设备与电源之间没有电流流动，也就是设备的电源指示灯熄灭。
然后按照设备说明书或产品标签上的图示或文字指导进行插拔操作。
在插拔操作中要遵循插头与插座相对深度适配的原则，确保插头与插座之间的金属接触良好。
成功插入后，应该能够感觉到插头与插座之间的卡扣卡紧，确保稳定连接。
接下来，我们来探讨过压问题。
过压是指电路电压超过设备设计或允许的最大工作电压。
过压情况一旦发生，会导致设备内部电路元件短路、烧毁或甚至起火。
过压可能是由电力系统的突发电压上升、雷击、接地故障等各种因素引起的。
为了防止设备受到过压的损害，可以采取以下措施：1. 安装过压保护设备：在电源输入端或设备内部添加过压保护装置，可限制输入的电压在设备所能承受的范围内。
2. 使用稳压电源：通过选择带有稳压功能的电源，可以保证设备所需的电压在稳定范围内，从而避免过压问题。
3. 避免雷电伤害：在电气设备周围设置避雷装置，避免雷电对设备的直接击中或感应引起的过压。
最后，我们来谈谈过流问题。
过流是指设备电流超过其设计或额定工作电流的情况。
过流可能是由于负载突然增加、电路损坏、短路等问题引起的。
设备在过流情况下会受到严重破坏，甚至引发火灾。
为了避免过流问题，可以采取以下解决方案：1. 定期检查电路：定期检查电路的连接情况，排查损坏的电线、插座或接插件。
工程技术基础-热插拔知识详解及案例分析
目录第一章热插拔概述 ----------------------------------------------------------------------------------- 21.1历史-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21.2热插拔常见问题 ---------------------------------------------------------------------------------------- 2第二章热插拔导致的闩锁效应及其防治 -------------------------------------------------------- 42.1闩锁效应及其机理------------------------------------------------------------------------------------- 42.2闩锁的产生条件 ---------------------------------------------------------------------------------------- 62.3闩锁的常见诱发原因---------------------------------------------------------------------------------- 62.4热插拔诱发闩锁的原因分析 ------------------------------------------------------------------------ 62.5闩锁的预防措施 ---------------------------------------------------------------------------------------- 7第三章热插拔导致的静电问题及其防治 -------------------------------------------------------- 83.1静电产生 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 83.2静电放电失效机理------------------------------------------------------------------------------------- 9第四章热插拔导致的浪涌问题及其防治 ------------------------------------------------------- 114.1浪涌说明 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 114.1.1概念 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 114.1.2产生原因---------------------------------------------------------------------------------------- 114.1.3影响 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 124.2浪涌防治 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 134.2.1交错引脚法------------------------------------------------------------------------------------- 134.2.2热敏电阻法------------------------------------------------------------------------------------- 144.2.3单芯片热插拔控制器 ------------------------------------------------------------------------ 15第五章总线热插拔 ---------------------------------------------------------------------------------- 175.1 I2C总线热插拔---------------------------------------------------------------------------------------- 175.2 I2C总线热插拔案例 --------------------------------------------------------------------------------- 185.3 74LVT16245在总线热插拔中应用 --------------------------------------------------------------- 195.5扩展知识CompactPCI总线热插拔------------------------------------------------------------- 21第六章热插拔最新解决方案-数字热插拔芯片 ------------------------------------------------ 246.1热插拔芯片的理念------------------------------------------------------------------------------------ 246.2典型应用框图 ------------------------------------------------------------------------------------------ 24第一章热插拔概述1.1历史热插拔（hot-plugging或Hot Swap）即带电插拔，是指将设备板卡或模块等带电接入或移出正在工作的系统，而不影响系统工作的技术。
热插拔控制器
不一样的热插拔控制器(图)作者：美国国家半导体公司 Neil Gutierrez 日期：2008-5-13 来源：本网热插拔的定义是在带电运行的背板中插入或移除电路板。
热插拔技术已被广泛应用到电信服务器、USB接口、火线(firewire)和C 背板的电压下，更换发生故障的电路板，并保证系统中其他正常的电路板仍可保持运作。
在工作中的背板上进行热插拔时，最大的造成一个低阻抗路径，从而引发大的浪涌电流。
浪涌电流可以损毁电路板上的电容、导线和连接器。
此外，系统电压亦可能会因浪使得其他连接着背板的电路板也无故重置。
热插拔控制器通过控制一个外加FET(见图1)来限制浪涌电流。
此外，这个控制器可在输出短路到接地或发生大型负载瞬变的情况时，通常都认为只要该FET能抵受DC电流负载和最大输入电压便足够。
可是，如果控制器发生故障并且该控制器又是唯一可控制电作条件下都不能确保FET处于安全运作范围(SOA)内。
本文将比较两类控制器，一类只具备有电流限制的控制能力，而另一类是可同插拔控制器，如美国国家半导体的LM5069。
图1 LM5069热插拔控制器控制器图1所示为LM5069热插拔控制器。
当浪涌电流流经传感电阻器(Rsns)时会被感测到，而控制器只会容许一个预定的最大电压通过电压值时，控制器便会调整栅极电压，使其维持最大值电流一定的时间。
电流限制所容许的最长时间取决于故障检测电流、故障阈值和引脚来编程。
一旦TIMER到达故障的阈值，控制器便会关闭栅极，同时输出会脱离系统的输入电压。
系统欠压和过压会分别经由测。
这个组件可验证输入电压是处于指定范围，还是高出欠压阈值或低于过压阈值。
假如输入电压在指定范围以外，那栅极便会关电源正常引脚(PGD)是一个开放漏极输出。
当输出(VOUT)还有几伏便到达输入(VIN)时，开放漏极下拉器件便会被关闭，而PGD会上签下游电路以表示VOUT电压“正常”。
PWR引脚上的电阻会决定通过FET的最大功率极限。
理解热插拔技术：热插拔保护电路设计过程实例
理解热插拔技术：热插拔保护电路设计过程实例作者：Marcus O’Sullivan引言服务器、网络交换机、冗余存储磁盘阵列(RAID)，以及其它形式的通信基础设施等高可用性系统，需要在整个使用生命周期内具有接近零的停机率。
如果这种系统的一个部件发生了故障或是需要升级，它必须在不中断系统其余部分的情况下进行替换，在系统维持运转的情况下，发生故障的电路板或模块将被移除，同时替换部件被插入。
这个过程被称为热插拔(hot swapping)(当模块与系统软件有相互作用时，也被称为hot plugging1)。
为了实现安全的热插拔，通常使用带交错引脚的连接器来保证地与电源的建立先于其它连接，另外，为了能够容易的从带电背板上安全的移除和插入模块，每块印制板(PCB)或热插拔模块都带有热插拔控制器2。
在工作状态下，控制器还可提供持续的短路保护和过流保护。
尽管切断或开启的电流会比较大，但大电流设计的一些微妙之处却常常未得到充分的考虑。
“细节决定成败”，本文将重点分析热插拔控制电路中各部件的功能及重要性，并深入分析在设计过程中使用ADI公司ADM11773热插拔控制器时的设计考虑和器件选型标准。
热插拔技术常用的两种系统电源电压为-48 V和+12 V，它们使用不同的热插拔保护配置。
-48 V系统包含低端热插拔控制器和导通MOSFET；而+12 V 系统使用高端热插拔控制器和导通MOSFET。
-48V方案来源于传统的通信交换系统技术，如高级通信计算架构(ATCA)系统、光网络、基站，以及刀片式服务器。
48 V电源通常可由电池组提供，选用48 V是因为电源及信号能被传输至较远的距离，同时不会遭受很大损失；另外，在通常条件下，由于电平不够高，所以不会产生严重的电气冲击危险。
采用负电压的原因是，当设备不可避免的暴露在潮湿环境中时，在正极端接地的情况下，从阳极到阴极的金属离子迁移的腐蚀性较弱。
然而，在数据通信系统中，距离并不是重要因素，+12 V电压会更加合理，它常用于服务器及网络系统中。
热插拔抑制电路
热插拔抑制电路是一种用于防止热插拔过程中可能产生的电流浪涌和电压突变的电路。
热插拔是指在电路运行时插入或拔出电子器件（比如插卡、USB设备、热插拔硬盘等）的过程。
这种操作可能会引起突发的电流冲击或者电压不稳定，从而对其他电子器件造成损坏或干扰。
为了解决这个问题，热插拔抑制电路通常包括以下一些功能和特性：1. 电压稳定器：在热插拔过程中保持稳定的电压输出，防止因电压不稳定而影响其他设备的正常工作。
2. 电流限制器：限制热插拔过程中的电流浪涌，防止对其他设备产生过大的电流冲击。
3. 过压保护和过流保护：监测输入电压和电流，一旦超出设定范围就及时切断电路，防止造成损坏。
4. 脉冲抑制：通过特定电路设计，抑制瞬时脉冲，确保主电路的稳定。
热插拔抑制电路的设计需要考虑电子器件的特性、工作环境和接口标准，以确保对插入或拔出操作的快速响应和保护作用。
这些电路通常用于各种热插拔设备，以确保系统的稳定性、可靠性和安全性。
在设计热插拔抑制电路时，还可以考虑以下因素：1. 设备电流和电压不同的设备在插入和拔出过程中所需的电流和电压可能是不同的，因此需要为每个设备计算出所需的电流和电压，然后设计抑制电路来满足这些要求。
2. 阻抗匹配热插拔操作可能导致输入和输出端口之间的阻抗不匹配，这可能导致信号反射，并对系统的稳定性和可靠性产生不利影响。
因此，抑制电路需要考虑阻抗匹配问题，以确保信号传输的有效性。
3. 输入/输出电容输入和输出电容对于传输数据、功率和信号保持恒定电压很重要。
在设计热插拔抑制电路时，需要考虑电容的大小和类型，以确保插入和拔出设备时电容的稳定和可靠性。
综上所述，热插拔抑制电路是一种不可或缺的电路，能够防止插入或拔出设备时产生的电流和电压冲击对系统造成损坏。
适当地设计和实施热插拔抑制电路，可以提高系统的性能和可靠性。
带有热插拔功能的冗余电源设计
电源与节能技术电力供应1叶片电力供应2 2023年9月25日第40卷第18期121 Telecom Power TechnologySep. 25, 2023, Vol.40 No.18史志伟：带有热插拔功能的冗余电源设计靠背的方式连接的MOSFET ，系统检测发现过压情况之后，控制器会自动关闭MOSFET 栅极，并发出PG 信号，表明出现过压情况，若过压超过正向主体二极管电压，电源会向负载供应更高的电压方向流去，PG 状态输出发出信号，促使系统自动关闭已经失效的电源[3]。
采用并联方式连接的MOSFET ，其参数数据与相同部件号的器件之间存在差异，在冗余电源运行时容易出现负载不均衡的情况，且电源开启时会出现更明显的不均衡的情况[4]。
这就需要考虑MOSFET 因素，查询MOSFET 参数安全工作区，控制每个MOSFET 支持几十微秒负载[5]。
3.3 热插拔功能冗余电源设计的测试验证电源测试验证参数较多，设计人员列出较为重要的测试项目与结果。
在测试时，系统采用交/直流电的方式，在背板上合路2个电源单板的12 V 直流输出，以电子负载产生负载电流，并采用万用表、示波器检测搜集数据。
检测时，以不同电子负载产生不同负载电流，分别对交流电源板、直流电源板的电压V GS 进行测试，以此反映负载电流I D ，利用测试背板的输出电压计算负载调整率，得到测试结果如表2表2 基于不同背板负载电流的测试数据背板负载电流/A交流电源板MOS 管V GS 电压直流电源板MOS 管V GS 电压/V背板电压/V 01.590.0012.1122.292.1512.0142.372.2812.0062.442.3611.9882.522.4311.95102.612.5011.93122.692.5611.93142.812.6311.91162.972.7211.89所示。
表2内数据可知，随着负载电流的增加，电压V GS 逐步增加，通过MOS 管的负载电流也在逐渐增加，可以根据0～16 A 的电流负载数据，计算负载调整率为1.9%，小于电源模块产品手册中标称最大值，电路运行性能良好。
热插拔电路设计
热插拔电路设计热插拔电路设计一、热插拔概述热插拔是指在电子设备工作的情况下，对某些硬件进行更换或添加，而不需要关闭电源。
这种技术在现代计算机、服务器等设备中得到了广泛应用。
二、热插拔电路的设计要求1. 保证安全性由于热插拔过程中会有电流变化和电压波动，因此必须保证设计的热插拔电路具有良好的安全性能。
例如，在设计过程中需要考虑到防止过流和过压等问题。
2. 稳定性在进行热插拔操作时，系统必须能够保持稳定运行。
因此，在设计过程中需要考虑到硬件之间的相互影响，以确保系统能够平稳地完成操作。
3. 灵活性由于不同设备之间可能存在差异，因此在设计热插拔电路时应该考虑到灵活性。
即使替换了不同类型或规格的设备，也应该能够正常工作。
三、热插拔电路的实现方式1. 采用开关控制方式开关控制方式是实现热插拔电路的一种常见方式。
在这种方式下，可以通过控制开关来控制电流的流动，从而实现热插拔操作。
2. 采用保险丝保护方式保险丝保护方式是一种简单但有效的热插拔电路实现方式。
在这种方式下，可以通过设置合适的保险丝来防止过流和过压等问题。
3. 采用智能芯片控制方式智能芯片控制方式是一种高级的热插拔电路实现方式。
在这种方式下，可以通过智能芯片来监测电流、电压等参数，并根据设备类型和规格进行自动调整。
四、热插拔电路设计注意事项1. 需要考虑到设备之间的相互影响，并进行充分测试。
2. 在设计过程中需要考虑到设备规格和类型的变化，并进行相应调整。
3. 在选择热插拔电路实现方式时需要根据具体情况进行选择，并结合实际操作需求进行调整。
4. 在设计过程中需要考虑到安全性问题，并采取相应措施进行保护。
五、总结热插拔技术在现代计算机、服务器等设备中得到了广泛应用，因此热插拔电路的设计也变得越来越重要。
在设计过程中需要考虑到安全性、稳定性和灵活性等问题，并根据具体情况进行相应调整。
同时，在实现方式选择上也需要结合实际操作需求进行选择，并采取相应措施进行保护。
热插拔抑制电路
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热插拔过压过流 -回复
热插拔过压过流-回复热插拔过压过流是指在电子设备中，当插拔电源时出现的过电流和过电压现象。
这种情况对于设备的正常运行和安全性都会产生一定的影响。
因此，正确理解和处理热插拔过压过流问题对于保障设备的稳定运行至关重要。
本文将逐步解答与此相关的问题。
第一步：什么是热插拔过压过流？热插拔过压过流是指在电子设备中，当插拔电源时，电流和电压会短暂超过设备所能承受的范围。
这种情况可能导致电子元件烧毁、电路损坏甚至设备完全失效。
过电流和过电压的出现是由于电源插拔过程中的电磁干扰、能量波动等因素引起的。
第二步：为什么热插拔会引起过压过流？在插拔电源时，由于电源端和设备端的电容性负载，以及插头和插座接点之间的不良接触等原因，会产生瞬态电压和电流。
这些瞬态电压和电流与设备电路自身的阻抗和容抗产生交互作用，导致电流和电压超过设备的承受能力。
第三步：热插拔过压过流的危害有哪些？过流和过压会对设备造成严重的损害，并可能导致设备无法正常运行。
常见的危害包括：1. 元器件损坏：过大的电流和电压会使电子元件的绝缘层破坏，导致元件烧毁、短路或漏电现象。
如果关键元件损坏，设备将无法正常工作。
2. 电路故障：持续的过电流和过电压会对设备的电路造成损坏，可能导致电路板烧毁或其他故障。
这将需要昂贵的维修和更换成本。
3. 设备失效：如果过电流和过电压持续时间较长，设备可能完全失效，无法恢复正常工作。
这将导致生产中断、损失客户订单和声誉等一系列严重后果。
第四步：如何预防热插拔过压过流？为了预防热插拔过压过流现象，我们可以采取以下措施：1. 使用质量可靠的电源和设备。
选择知名品牌的电源和设备，确保其稳定性和可靠性，从根源上避免热插拔过压过流的问题。
2. 使用合适的电源线和插头。
使用符合设备需求的电源线和插头，避免因线材质量不良或不匹配导致的过电流和过电压。
3. 遵循正确的操作方法。
正确插拔电源，避免突然拉扯电源线或插头，以减少过电流和过电压的发生概率。
电信系统的热插拔设计避免拼凑、支持高效设计模板
电信系统的热插拔设计:避免拼凑、支持高效设计时间：2011-02-15 15:50:58 来源：作者：本应用笔记讨论了热插拔电路在常备系统中的重要作用和电路优化，本文以电信系统作为需要插入背板的微处理器板卡的例子。
“始终保持有效运转”的系统定义为不会因为维护或整修而断电的系统，本文涉及的“5个9”高度可靠系统几乎意味着零关断。
如此可靠运行的设备必须依靠热插拔电路，在不关闭整体系统电源的前提下插入或拔出维护板卡。
本文详细介绍了热插拔电路，对一些拼凑而成的热插拔方案加以分析，说明了这些方法中存在的缺陷。
本文还阐述了新一代高集成度控制器，这些热插拔控制器从根本上克服了早期设计的问题。
类似文章于2010年7月19日发表在Planet Analog网站。
引言与其它复杂的多卡系统类似，电信系统是由插入背板的微处理器板卡系统的集合。
这类“始终保持有效运转”的系统通常包括：专用交换机(PBX)、蜂窝基站(BTS)、刀片式中心(BCT)服务器、网络数据通信和存储系统。
系统一旦上电运行，将不允许断电中止服务或进行维护。
通常用“5个9”描述这些系统，即99.999%地保持有效运转，这意味着几乎为零的关断时间。
对于工作在这一级别的系统，必须允许在保持整个系统工作的状态下插入或拔出板卡，以便对系统进行维护、升级和配置，有时甚至是在不影响系统工作的状态下进行系统扩展。
本文讨论了板级工程师目前在设计热插拔电路时所采取的一些拼凑式方案，并在随后探讨了几种新一代热插拔控制的创新方案。
“热插拔”定义中重点强调了电压瞬变，文中介绍了拼凑式热插拔控制方案的一些负面影响。
文章最后介绍了近期推出的热插拔控制创新技术。
热插拔事件：理解瞬变图1. 多PCB基板系统热插拔事件：板卡插入、拔出时产生的浪涌电流尖峰热插拔表示在全速运转、没有断电的系统中插入或拔出板卡、电缆或其它装置。
利用合理的设计，带电插入板卡时不会在电源或系统的输入、输出信号上产生任何干扰。
电信系统实用可热插拔电源模块接口电路设计
电 子 测 量 技 术
・ ２０ ０ ２年
第 五 期
・２ ・ ３
电信 系 统 实 用 可 热 插 拔 电源 模 块 接 口 电路 设 计
陈 艳 峰 张 光 昭 中山大学 胡 乐 明 广 东省 电信科 学技 术研 究院
摘 要 文 中 以 Ｌ １４ Ｔ ６ ０热插拔 电源管 理器 及 ＶｃｒＤ ｉ Ｃ—Ｄ ｏ Ｃ电源模 块 为核 心设 计 了可热 插拔 电 源模 块的 接 口电路 ，并 详 细讨论
直 到 故 障 条 件 消 除 。 Ｐ ＲＧＤ（ Ｔ１ ４ Ｌ） 或 Ｐ ＲＧＤ ｗ Ｌ ６０ Ｗ
图 １ 数 字有线 电视机 顶盒前 端框 图 断 。 Ｓ及 Ｓ 引 脚 可 对 输 出 电 压 进 行 调 整 。 １ 中 Ｒ１ Ｃ 图 １～ Ｒ１ ７的 参 数 选 择 方 法 参 考 文 献 ”１ 。
为 高有 效 使 能 输 入 的 模 块 设 计 的 …。
护 。 通 过 控 制 一 个 外 部 Ｎ 一沟 道 通 路 晶 体 管 的 栅 极 电
压 ， 将 过 冲 电 流 限 制 到 一 个 可 控 的 值 ；电 子 电 路 断 路 可 器 可 防止 系 统 短 路 或 过 大 输 出 电 流 。在 欠 压 、 压 、 过 过
流 保 护 期 间 Ｌ ６ ０一 直 保 持 电 源 模 块 处 于 关 断 状 态 ， Ｔ１ ４
（ Ｔ ４ Ｈ）信 号 可 用 来 直 接 开 通 ／ 断 一 个 功 率 模 块 ， Ｌ １ ０ ６ 关
Ｌ ６ ０ 为 低 有 效 使 能 输 入 的模 块 设 计 的 ，Ｌ ６ ０ Ｔ１ ４ Ｌ Ｔ１ ４ Ｈ
１ １ 电 路 描 述 及 主 要 元 件 参 数 选 择 －
两种常见热插拔浪涌电流控制的方案(全文)
两种常见热插拔浪涌电流控制的方案(全文) 在平时的设计研发工作中,工程师们常常会用到热插拔浪涌电流控制电路,来进行滤波和充电电流限制。
而针对设计要求,合理选择热插拔浪涌电路的控制方案,也是非常重要的。
在今天的文章中,我们将会为刚刚开始从事电源设计工作的新人工程师们,科普两种常见的热插拔浪涌电流控制方案,大家一起来看看吧。
交错引脚法交错引脚法是目前最常用到的热插拔浪涌电流控制技术之一,有的工程师也习惯性的将其称为“预充电引脚法”。
可以说,这种方法是最基本的热插拔浪涌电流控制方案,从物理结构上引入一长、一短两组交错电源引脚,在长电源引脚上串联了一个预充电电阻,以此起到控制作用。
当板卡插入背板时,长电源引脚首先接触到电源,通过预充电电阻为插入板卡负载电容充电,并进行滤波和充电电流限制,板卡将要完全插入时,短电源引脚接入电源,从而旁路连接在长电源引脚的预充电电阻,为插入板卡供电提供一个低阻通道,信号引脚在插入板卡的最后时刻接入。
板卡从背板拔出时,控制过程正好相反,长电源引脚最后与背板分离,通过预充电电阻为板卡负载电容放电。
然而,这种最基础的热插拔浪涌电流控制方法,也同样具有较大的弊端。
在实际的应用过程中,交错引脚法不能控制负载电容的充电速率,除此之外,预充电电阻的选择必须权衡预充电流和浪涌电流,如果电阻选择不合理,会影响系统工作。
交错引脚方案需要一个特殊的连接器,这将会给选型设计带来一定的困难。
热敏电阻法接下来要为大家介绍的第二种常用到的热插拔浪涌电流控制方案,是热敏电阻法。
顾名思义,所谓的热敏电阻法指的是采用一个负温度系数(NTC)热敏电阻配合一个外部MOSFET使用,其工作原理是NTC热敏电阻置于功率MOSFET尽可能近,热敏电阻上的温度与功率MOSFET外壳的温度直接成正比,控制MOSFET栅极电压控制器的开关门限输入电平与热敏电阻上的温度成反比。
当板卡在背板上进行热插拔时,MOSFET在瞬时浪涌电流的作用下温度升高,NTC热敏电阻上的温度随着升高,栅极电压控制器开关门限电平下降,来达到对板卡热插拔时浪涌电流控制。
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电信热插拔参考设计有效解决输入瞬间过压及掉电问题
概述典型的电信系统必须能够满负荷工作在-36V至-72V两个电压源，另外还必须提供雷电感应、高压脉冲以及输入电压在几毫秒内跌落到0V情况下的保护措施。
可插拔线卡通常包含一个从高压到低压的DC-DC转换器，该转换器带有热插拔保护电路。
当线卡带电插入一个背板时，该电路可以限制浪涌电流，使其略高于满负荷电流。
板上滤波电容充满电后，热插拔电路还必须提供一个电源就绪信号(/PGOOD)，以开启后续的DC-DC转换器。
本文详细介绍了对热
概述
典型的电信系统必须能够满负荷工作在-36V至-72V两个电压源，另外还必须提供雷电感应、高压脉冲以及输入电压在几毫秒内跌落到0V情况下的保护措施。
可插拔线卡通常包含一个从高压到低压的DC-DC转换器，该转换器带有热插拔保护电路。
当线卡带电插入一个背板时，该电路可以限制浪涌电流，使其略高于满负荷电流。
板上滤波电容充满电后，热插拔电路还必须提供一个电源就绪信号(/PGOOD)，以开启后续的DC-DC转换器。
本文详细介绍了对热插拔电路的要求。
大部分要求与AdvancedTCA® (ATCA®)一级热插拔电路相同。
典型电信系统要求
输入电压范围：-43V至-72V
输入采用双二极管“或”逻辑
-32V至-36V关闭(二极管之前的电源)
80W (最大)输入功率，CLOAD = 680µF
耐压-150V，1ms过压脉冲¹
掉电支持，0V，从-43V输入电压开始16ms的瞬时掉电；在此期间/PGOOD必须保持低电平
43V启动时，浪涌电流≤ 1.5倍满负荷电流
参考设计特性和考虑
欠压闭锁(UVLO)上升门限可以设置到~43V，过压闭锁(OVLO)上升门限可以设置到≥ 72V。
安装在输入端的两个100V肖特基二极管实现两个独立电源的“或”逻辑。
UVLO下降门限可以设置到~32V，必须满足电信系统规范第6项，电压降低UVLO 下降门限时，/PGOOD保持有效，系统保持正常工作。
VIN = 43V时PIN= 80W，输入电流为1.86A。
对于U1、C3、C4和Q2，70V TVS二极管能够将输入电压钳位在一个安全电平。
这个二极管可以直接跨接在输入端，或MAX5921热插拔控制器的VDD–VEE引脚，并且串联一个5Ω电阻与VIN隔离。
从43V到32V跌落的16ms时间内，储能电容(C3)存储足够的能量支持80W负载的供电。
该电容通过一个电阻充电，以限制充电电流，使其保持在电信系统规范第7项中规定的输入浪涌电流的一小部分。
放电期间，肖特基二极管旁路这个充电限流电阻。
断路器最低触发门限可选，容许在43V时设置为2.8A，150%启动浪涌电流，电压低至32V时，保持2.5A满负荷工作。
电信热插拔参考设计
电信热插拔参考设计采用MAX5921热插拔控制器，如图1所示。
图1. MAX5921电信参考设计原理图
启动特性
ULVO上升电压门限由分压电阻² (R1+R2):R3设置为：
虽然输入UVLO上升开启门限由分压比(R1+R2):R3设定，输入UVLO下降关闭门限由分压比R2:R3设定。
因为启动期间，一旦产生输出电压，Q2会短接至R1。
输入电压缓慢上升到UVLO升压门限时，会产生图2所示波形。
这种情况发生在：
VIN - VS1 = VIN - VEE + VF(D1) ≈ 42.4V
栅极电压升至中间值，控制输出电压的摆率为 2.2V/ms，以此限制输出电容(C4)的充电电流。
输入电流(IC4+ IC3)峰值为1.75A。
当VOUT达到它的最终值，输入电流降至充电电流(IC3)。
图2. VIN上升时的导通特性
通过选择C2可以控制启动时的输入浪涌电流。
由此，浪涌电流限制在≤ 1.5倍的启动电流(43V输入时，1.86A)。
较小的C2会增大浪涌电流。
比如，如果C2 = 12nF，IINRUSH = 2.55A，接近所要求的
2.8A。
图2所示为输入浪涌电流。