CN101001299A - 一种控制单板上电顺序的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信传输设备中母板和单板的连接，特别公开了一种控制单板上电顺序的方法与装置。本发明的控制单板上电顺序的装置具体为：当母板和M个单板相接时，母板中的每个插槽的N个第一插针分别和相应单板的N个第一插孔相连，母板中的第二插针和单板中的第二插孔相连；其中对于M个单板而言，被选择与电源的一端相连的第一插针所对应的电阻的阻值不全相同，由此导致M个单板的电源缓启动电路按照不全相同的时间启动。本发明也相应提供了一种控制单板上电顺序的方法。本发明有效解决了现有技术方案需要单独使用一套电路来控制单板上电顺序造成成本高和用软件集中控制带来的可靠性低的问题。

Description

一种控制单板上电顺序的方法与装置

技术领域

本发明涉及通信传输设备中母板和单板的连接，特别公开了一种控制单板上电顺序的方法与装置。

背景技术

通信系统通常由不同的子系统机架、插框组成。每个插框都包含一个母板、至少一个主控板、一路或多路电源以及各种业务单板。不同单板通常由母板相连，电源由电源总线提供给各主控板和各单板所在母板的插槽。

如果系统在运行过程中需要更换模块，则需要考虑热插拔需求。热插拔又称带电插拔(Hot Swap，Hot Insertion or Live Insertion)，是指将一块单板安全地插入正在运行的系统中，或者从正在运行的系统中安全地拔出，而不对插入的单板造成损坏或损伤，也不对系统供电及系统正常工作产生干扰或影响。

单板输入端大多数都有较大的滤波电容，当一块放了电的容性负载单板带电插入母板时，会产生较大的过冲电流(或称浪涌电流、上电冲击电流，Inrush Current)，从而引起输入电压跌落、连接器插针打火等现象，可能引起干扰、电源连接器触点腐蚀甚至引起其他电路复位，因而在电路的输入端需要有一个电源接口电路来控制电压或电流的上升斜率或幅值，以缓解或消除热插拔(或系统上电时)可能带来的不良影响，这就是我们通常所说的电源缓启动电路。

电源缓启动电路的基本功能是限制单板上电时的缓启电流。通常，电源缓启动电路在上电时都会设置一定的延时时间，以消除连接器插针或触点弹跳而引起的电源抖动(即防抖动，或称去抖或消抖，Debouncing)。电源缓启动电路根据元器件的集成度分为分立元件电路和专用热插拔集成控制芯片电路两类，根据单板输入电压又可分为-48V电源和低压(如±5V、3.3V等)两类电路。

缓启动电路通常是通过控制电路中串联的功率MOS管栅源电压来实现可变电阻，从而控制后级负载的输入电压和电流。通常希望将缓启电流控制在较小的范围内(因而缓启时间也相应较长)。

通讯系统设备中的各单板、主控板在需要缓启动的同时，也需要控制其各设备单板上下电的顺序，其原因是：

1、当电信设备的功耗非常大时，比如电压为48V，功耗大于6000W时，如果在设备上电时，所有单板都同时上电，那么瞬间的冲击电流会超过160A。工作电流从0A在极短时间内上升到160A左右，这种电流冲击对系统电源、电源连接器、以及配电系统都会造成较大的伤害，影响其可靠性。

2、单板在热插拔过程中，电源连接器的插针还没有完全接触好单板就开始上电，接触电阻较大。由于单板功率很大，冲击电流对单板连接器的使用寿命有很大的影响。虽然在单板上增加电源缓启动电路能够降低这种冲击强度，但并不能完全避免冲击损害。

3、电信设备的单板都非常昂贵，出现单板硬件的损坏带来的损失就很大。而单板在出现工作异常时(例如检测的温度超过致命门限、电压异常等情况)，如果能及时给单板下电就能避免故障的升级，从而起到保护硬件的作用。

图1为现有技术中控制单板上电顺序模块图。如图1所示，一个电信设备通常包括多块单板(单板1、单板2、......单板n)，每块单板上都包括一个电源模块和一个上下电控制模块。现有技术为在电信设备的母板上通过专门的一套控制总线传输控制信号去控制单板上的上下电控制模块，来实现电源模块的关断或打开，从而来控制各单板电源的上下电顺序。控制这套总线需要一套单独的电路和专门的软件去控制上下电控制模块。

由上述分析可以看出，现有技术在控制单板上电顺序的系统中，上下电控制模块需要单独使用一套电路，也需要运行软件通过控制总线来控制，从而增加了电信设备的成本，而且还由于使用软件带来了可靠性低的问题。

发明内容

同一种或不同种单板，要求上电的时间也不一样。本发明针对上述成本高、可靠性低的问题，提出了一种控制单板上电顺序的方法与装置。

一种控制单板上电顺序的装置，包括母板和至少一个单板，

所述母板包括至少一个插槽，每个插槽内有N个连接端点，所述N个连接端点中仅有一个连接端点与电源端相连；每个所述单板包括一个电源缓启动电路、N个连接端点，所述电源缓启动电路包括N个阻值不完全相同的电阻，所述N个电阻分别连接单板上所述的N个连接端点；

当母板和单板相接时，每个单板上的N个连接端点与所对应的母板插槽内的N个连接端点相接；N为大于1的自然数。

本发明还提供了一种控制单板上电顺序的装置，包括母板和M个单板，

所述母板包括M个插槽，每个插槽内有N个第一插针和一个第二插针，所述N个第一插针中仅有一个插针与电源的一端相连，第二插针和电源的另一端相连；每个所述单板包括一个电路、N个第一插孔和一个第二插孔，所述每个第一插孔通过N个电阻中的一个电阻与所述电路的一个电源输入端相连，第二插孔和所述电路的另一个电源输入端相连；所述电路包括一个电容和一个MOS管，所述电容的一端和所述MOS管的栅极、电源的输入端相连，所述电容的另一端与所述MOS管的源极、电源的另一输入端相连；

当母板和单板相接时，每个插槽的N个第一插针分别和相应单板的N个第一插孔相连，第二插针和第二插孔相连；被选择与电源的一端相连的第一插针所对应的电阻的阻值不全相同，从而M个单板的电源缓启动电路按照不全相同的时间启动；所述M、N均为大于1的自然数。

本发明还提供了一种控制单板上电顺序的装置，包括母板和M个单板，

所述母板包括M个插槽，每个插槽内有N个第一插孔和一个第二插孔，所述N个第一插孔中仅有一个插孔与电源的一端相连，第二插孔和电源的另一端相连；

每个所述单板包括一个电路、N个第一插针和一个第二插针，所述每个第一插针通过N个电阻中的一个电阻与所述电路的一个电源输入端相连，第二插针和所述电路的另一个电源输入端相连；

所述电路包括一个电容和一个MOS管，所述电容的一端和所述MOS管的栅极、电源的输入端相连，所述电容的另一端与所述MOS管的源极、电源的另一输入端相连；

当母板和单板相接时，每个插槽的N个第一插孔分别和相应单板的N个第一插针相连，第二插孔和第二插针相连；其中对于M个单板而言，被选择与电源的一端相连的第一插孔所对应的电阻的阻值不全相同，由此导致M个单板的电源缓启动电路按照不全相同的时间启动；所述M、N均为大于1的自然数。

本发明还提供了一种控制单板上电顺序的方法，包括以下步骤：

A、设置包括有M个插槽、每个插槽内有N个第一插针和一个第二插针母板中的插针的位置，使得所述N个第一插针中仅有一个插针与电源的一端相连，第二插针和电源的另一端相连；

B、设置包括有一个电路、N个第一插孔和一个第二插孔的单板中的N个电阻的位置，使得所述每个第一插孔通过N个电阻中的一个电阻与所述电路的一个电源输入端相连，第二插孔和所述电路的另一个电源输入端相连；所述N个电阻的阻值不完全相同；

C、将单板插入母板的插槽中。

所述电路包括一个电容和一个MOS管，所述电容的一端和所述MOS管的栅极、电源的输入端相连，所述电容的另一端与所述MOS管的源极、电源的另一输入端相连。

由上述本发明提供的技术方案可见，本发明通过改变电信设备系统的母板插槽中插针或插孔与电源线连接位置的方法，实现了电信设备的同一种或不同种单板，当插入电信设备系统的母板上不同的槽位时，上电的延时时间不同，从而达到控制各单板的上电顺序的目的，有效解决了现有技术方案成本高和用软件集中控制带来的可靠性低的问题。

附图说明

图1为现有技术中控制单板上电顺序模块图；

图2为现有技术中的电源缓启动简化电路图；

图3为本发明的母板和单板连接简化示意图。

具体实施方式

图2为通讯设备业务单板中经常用到的电源缓启动简化电路示意图。该缓启动电路采用了分立器件的-48V电源，具有电路简单、成本低廉的特点，其利用了功率MOS管的开关特性达到比较精确控制瞬态电流的成熟技术，在业界应用很广。该缓启动电路不受MOS管的寄生电容特性影响，不受MOS管的厂家、批次不同带来的离散性影响。图2左面是电源输入部分，是单板的电源输入口，右侧输出端接单板的电源变换器件。

图2中G点的电压控制MOS管的开启，G点的电压与上升时间的计算公式是： $U\left(t\right)=48(1-e^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}}),$ 当U(t)达到7V的时候，MOS管就会完全导通，通过计算公式可以得出，R和C的取值越大，电压上升的越慢，MOS管需要的时间就会越长，单板上电就会越晚。

图3为本发明的一个实施例的母板和单板连接简化示意图。通常母板上有多个插槽，图3只标明了三个插槽，每个槽也只标明了三个插针1、2、3。右侧为三个单板，每个单板上都有一个由三个电阻R1、R2、R3组成的电源缓启动电路。其中，G为MOS管，F为熔断器，C为电容，GND1、GND2、GND3分别为单板上的三个插孔，相应地，在图4中标有-48V、-48VIN两处的端点分别为一个插针和一个插孔。插槽上的电源(-48V，接地端为GND)为单板提供电源。

本发明采用的技术就是每个插槽提供的电源的插针位置各不相同，如图3所示。插槽1的三个电源插针的最下面的插针3和母板的接地端GND相连，上面两根插针悬空。当单板1插入插槽1的时候，单板1上的插孔GND1和母板的接地端GND接通，从而使单板1上的电阻R1导通，而R2和R3却不导通；插槽2的三个电源插针的中间的插针2和母板的接地端GND相连，上下两根插针悬空，当单板2插入插槽2的时候，单板上的插孔GND2和母板的接地端GND接通，从而使单板2上的电阻R2导通，而R1和R3却不导通；插槽3最上面的插针1和母板GND相连，下面两根插针悬空，当单板3插入插槽1的时候，单板3上的插孔GND1和母板的接地端GND接通，从而使单板3上电阻R1导通，而R2和R3却不导通。

由图2中的计算公式： $U\left(t\right)=48(1-e^{-\frac{t}{\mathrm{RC}}})$ 可知，随着电阻R阻值的变化，MOS管的导通电压U也随之发生变化。从对图4的描述中可以看出，当R1、R2、R3的阻值不同时，它们所在各单板上通过缓启动电路所输入的导通电压U的开始时间就不相同，从而达到了控制单板上电的顺序。

从以上的描述可以看出，在本发明中，并没有使用软件去控制单板的上电顺序，只是在硬件插针、插孔方面做了变化，就达到了控制单板上电顺序的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1、一种控制单板上电顺序的装置，其特征在于，

包括母板和至少一个单板，

所述母板包括至少一个插槽，每个插槽内有N个连接端点，所述N个连接端点中仅有一个连接端点与电源端相连；

每个所述单板包括一个电源缓启动电路、N个连接端点，所述电源缓启动电路包括N个阻值不完全相同的电阻，所述N个电阻分别连接单板上所述的N个连接端点；

当母板和单板相接时，每个单板上的N个连接端点与所对应的母板插槽内的N个连接端点相接；

N为大于1的自然数。

2、一种控制单板上电顺序的装置，其特征在于，

包括母板和M个单板，

所述母板包括M个插槽，每个插槽内有N个第一插针和一个第二插针，所述N个第一插针中仅有一个插针与电源的一端相连，第二插针和电源的另一端相连；

每个所述单板包括一个电路、N个第一插孔和一个第二插孔，所述每个第一插孔通过N个电阻中的一个电阻与所述电路的一个电源输入端相连，第二插孔和所述电路的另一个电源输入端相连；

所述电路包括一个电容和一个MOS管，所述电容的一端和所述MOS管的栅极、电源的输入端相连，所述电容的另一端与所述MOS管的源极、电源的另一输入端相连；

当母板和单板相接时，每个插槽的N个第一插针分别和相应单板的N个第一插孔相连，第二插针和第二插孔相连；被选择与电源的一端相连的第一插针所对应的电阻的阻值不全相同，从而M个单板的电源缓启动电路按照不全相同的时间启动；

所述M、N均为大于1的自然数。

3、一种控制单板上电顺序的装置，其特征在于，

包括母板和M个单板，

所述母板包括M个插槽，每个插槽内有N个第一插孔和一个第二插孔，所述N个第一插孔中仅有一个插孔与电源的一端相连，第二插孔和电源的另一端相连；

每个所述单板包括一个电路、N个第一插针和一个第二插针，所述每个第一插针通过N个电阻中的一个电阻与所述电路的一个电源输入端相连，第二插针和所述电路的另一个电源输入端相连；

所述电路包括一个电容和一个MOS管，所述电容的一端和所述MOS管的栅极、电源的输入端相连，所述电容的另一端与所述MOS管的源极、电源的另一输入端相连；

当母板和单板相接时，每个插槽的N个第一插孔分别和相应单板的N个第一插针相连，第二插孔和第二插针相连；其中对于M个单板而言，被选择与电源的一端相连的第一插孔所对应的电阻的阻值不全相同，由此导致M个单板的电源缓启动电路按照不全相同的时间启动；

所述M、N均为大于1的自然数。

4、一种控制单板上电顺序的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、设置包括有M个插槽、每个插槽内有N个第一插针和一个第二插针母板中的插针的位置，使得所述N个第一插针中仅有一个插针与电源的一端相连，第二插针和电源的另一端相连；

B、设置包括有一个电路、N个第一插孔和一个第二插孔的单板中的N个电阻的位置，使得所述每个第一插孔通过N个电阻中的一个电阻与所述电路的一个电源输入端相连，第二插孔和所述电路的另一个电源输入端相连；所述N个电阻的阻值不完全相同；

C、将单板插入母板的插槽中。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电路包括一个电容和一个MOS管，所述电容的一端和所述MOS管的栅极、电源的输入端相连，所述电容的另一端与所述MOS管的源极、电源的另一输入端相连。

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