智能負(fù)載切換有助于實(shí)現(xiàn)可靠的熱插拔系統(tǒng)
熱交換模塊連接器的電源引腳通常不會(huì)直接連接到模塊的內(nèi)部電源總線。更普通的方案是用MOSFET或其他類型的電源開關(guān)器件隔離總線電源,如圖1所示。通過MOSFET M1,該電路控制+12V單總線電源連接至板端電壓www.cechina.cn,這個(gè)電路采用了萊迪思半導(dǎo)體公司的ispPAC-POWR-1014可編程電源管理器件。該電路其他部分實(shí)施的獨(dú)立功能包括:
圖1——熱插拔控制器通常采用一個(gè)功率MOSFET(M1),在內(nèi)部板正確插入插槽后,將總線電源和內(nèi)部板供電系統(tǒng)連接。萊迪思的ispPAC-POWR1014通過可編程邏輯和模擬功能可根據(jù)應(yīng)用需求提供智能化的控制。
1. 電壓監(jiān)控——通過電阻分壓器R1/R2和R7/R8
2. 電流檢測(cè)——通過RSENSE和一個(gè)ZXCT1009差分放大器
3. 高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)器——ispPAC器件的CHARGE_PUMP信號(hào)是方波,用于加在C2兩端的高電壓(> +12V),可以用來完全開啟N溝道MOSFET M1。通過Q2的緩沖SHUT_DOWN信號(hào)控制M1的柵極電壓。
采用了最少的內(nèi)部電容,模塊消耗少量的功率,可以簡單地通過開啟M1至低阻的開狀態(tài)(硬開關(guān))來使這個(gè)模塊迅速上電。然而,模塊擁有更大功率的要求時(shí)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,這將導(dǎo)致大的開啟電流瞬間通過M1,因?yàn)楫?dāng)CL在充電過程中,在電源和地之間將出現(xiàn)瞬時(shí)的短路電流。由此產(chǎn)生的瞬間電流會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)問題:首先,它可以導(dǎo)致總線電源電壓下降,有可能影響其他共享總線電源模塊的操作;其次控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,敏感性降低,瞬變電流可能會(huì)損壞MOSFET,其結(jié)果是降低了長期的可靠性或完全失敗。
通過MOSFET或其他純電阻器件,充電電容(C)上升到電壓源(V)時(shí)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,消耗在MOSFET上的總消耗能量為CV2/2,與最終被儲(chǔ)存在電容中的能量相同。這獨(dú)立于MOSFET導(dǎo)通電阻或需要充電的時(shí)間。而消耗的總能量是不容協(xié)商的,它消散的速率——瞬時(shí)功率是可以控制的。例如,使用小導(dǎo)通電阻的MOSFET在短時(shí)期間形成大功率的耗散,而有較大導(dǎo)通電阻的器件將經(jīng)歷一個(gè)較長時(shí)間的更低功率耗散。在最大功率耗散和需要充電模塊的本地電容之間作出平衡的關(guān)鍵,是有效的實(shí)現(xiàn)熱插拔設(shè)計(jì)?!?BR>
圖2 MOSFET的安全工作區(qū)域(SOA)圖說明了器件在漏極-源極電壓和漏極電流組合下的安全極限。不同的控制策略可以用來避免當(dāng)MOSFET用作熱插拔負(fù)載開關(guān)時(shí)被過分驅(qū)動(dòng)。
根據(jù)安全工作區(qū)(SOA)圖(見圖2),安全耗散給定的功率數(shù)額的MOSFET時(shí)間通常在器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)上進(jìn)行了說明。根據(jù)不同組合的漏極到源極電壓(VDS)和漏電流(ID),SOA圖表說明了MOSFET仍然可以安全保持偏置的最大時(shí)間。在這個(gè)SOA圖中,重疊的VDS和ID的“軌跡”對(duì)應(yīng)要討論的控制方案。
如果迅速地開關(guān)MOSFET(圖2所示的黑色“硬開關(guān)”曲線),就會(huì)最初化至VDS的最大值,ID只受到溝道電阻和寄生阻抗的限制,諸如PCB走線和電感。當(dāng)負(fù)載電容充電時(shí)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,MOSFET的工作點(diǎn)向左移動(dòng)到更有利的情況。如果工作點(diǎn)不能夠迅速地轉(zhuǎn)變,MOSFET可能損壞或毀壞。而即使選擇了一個(gè)具有足夠大功率耗散功能的MOSFET,初始浪涌電流可能會(huì)破壞總線電源的問題仍然存在。
相關(guān)推薦
技術(shù)專區(qū)
- FPGA
- DSP
- MCU
- 示波器
- 步進(jìn)電機(jī)
- Zigbee
- LabVIEW
- Arduino
- RFID
- NFC
- STM32
- Protel
- GPS
- MSP430
- Multisim
- 濾波器
- CAN總線
- 開關(guān)電源
- 單片機(jī)
- PCB
- USB
- ARM
- CPLD
- 連接器
- MEMS
- CMOS
- MIPS
- EMC
- EDA
- ROM
- 陀螺儀
- VHDL
- 比較器
- Verilog
- 穩(wěn)壓電源
- RAM
- AVR
- 傳感器
- 可控硅
- IGBT
- 嵌入式開發(fā)
- 逆變器
- Quartus
- RS-232
- Cyclone
- 電位器
- 電機(jī)控制
- 藍(lán)牙
- PLC
- PWM
- 汽車電子
- 轉(zhuǎn)換器
- 電源管理
- 信號(hào)放大器
評(píng)論