CN103401510B - 一种带热插拔功能的功放 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带热插拔功能的功放，电源VCC1和滤波电路1之间设有热插拔功能电路1，所述电源VCC2和滤波电路2之间设有热插拔功能电路2，所述热插拔功能电路1和热插拔功能电路2通过功放开启控制信号PA-EN控制。本发明的有益效果是：提供了一种带热插拔功能的功放，功放直流电源上有MOS管缓启动电路，该电路由MOS管和RC充电电路组成；功放开启控制信号PA-EN经RC充电电路后控制MOS的状态，使MOS管从关闭到导通，漏源级阻抗RDS从开路逐渐变小到接近0欧姆，使直流电源完成对功放的充电和正常供电过程。整个热插拔功能电路设计简单，成本低，占用面积少。
Description
技术领域
本发明涉及一种功放，更具体说，它涉及一种带热插拔功能的功放。
背景技术
随着通讯电子技术的发展，客户对通信设备的可靠性要求越来越高，通信网络的长时间中断会导致大面积的投诉和经济损失。因此，越来越多的通信设备要求在不断电的情况下对设备进行升级、维修和更换。
功放是通信设备的重要组成部分，同时由于功放对电源的要求比较高，一般在设计功放时都会在直流电源输入端后加滤波电路对其滤波如图1，而这些滤波电路的电容数量较多且需要1个甚至多个容值达到几百uF以上的电容，因此，功放在进行热插拔操作时，功放上的直流电源输入口处处于瞬间短路状态，产生较大的冲击电流，造成连接器的打火氧化、或造成通信系统其它部件因直流电源短暂过欠压而复位。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种结构合理，带热插拔功能的功放。
这种带热插拔功能的功放，包括电源VCC1、滤波电路1、VCC2、滤波电路2和功放开启控制信号PA-EN，其特征在于：所述电源VCC1和滤波电路1之间设有热插拔功能电路1，所述电源VCC2和滤波电路2之间设有热插拔功能电路2，所述热插拔功能电路1和热插拔功能电路2通过功放开启控制信号PA-EN控制；所述热插拔功能电路1和热插拔功能电路2均由MOS管器件Q1和RC充电电路组成，功放开启控制信号PA-EN经RC充电电路后控制MOS的状态，使MOS管从关闭到导通，漏源级阻抗RDS从开路逐渐变小到接近0欧姆，使直流电源完成对功放的充电和正常供电过程。
作为优选：所述MOS管器件Q1的漏极与功放直流电源VCC相连；Q1的源极与功放直流电源滤波电路的输入相连；Q1的栅极与RC充电电路的输出端相连；Q1的栅级电压即RC充电电路的输出电压VGS大于MOS管开启电压VGS(th)并逐渐加大时，MOS管Q1开始导通，漏源级电阻RDS逐渐变小直到MOS管进入正常工作状态；所述RC充电电路由电阻器件R1并联电容器件C1组成；R1一端连接功放开启控制信号PA-EN，一端并联C1后再与旁路电路Q1的栅极相连。
作为优选：在所述MOS管Q1后加电感器件L1和TVS管D1对电路的电流电压进行限
作为优选：所述的功放开启控制信号PA-EN是系统控制功放开关的信号，在进行热插拔操作前可处于控制功放关闭和控制功放开启两种状态，定义PA-EN高电平为控制功放开启状态，PA-EN低电平为控制功放关闭状态；若在进行热插拔操作前该信号处于控制功放关闭状态，则在功放上添加一个使系统能够判断功放是否接入系统的功能在位检测电路。
作为优选：所述功能在位检测电路为U1为功放与数字板之间的接插件，在其上定义一个功放在位检测端口PA-EX，PA-EX另一端连接电阻器件R4，R4另一端接地。功放接入系统后，R4把PA-EX端的电压下拉从而使系统判断功放已接入系统，从而给出正确的功放开启信号。
本发明的有益效果是：提供了一种带热插拔功能的功放，功放直流电源上有MOS管缓启动电路，该电路由MOS管和RC充电电路组成；功放开启控制信号PA-EN经RC充电电路后控制MOS的状态，使MOS管从关闭到导通，漏源级阻抗RDS从开路逐渐变小到接近0欧姆，使直流电源完成对功放的充电和正常供电过程。整个热插拔功能电路设计简单，成本低，占用面积少。
附图说明
图1是功放基本结构示意；
图2是带热插拔功能的功放基本结构示意；
图3是热插拔功能电路示意；
图4是改进的热插拔功能电路示意；
图5是功放在位检测电路1示意；
图6是功放在位检测电路2示意；
图7是热插拔功能电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。虽然本发明将结合较佳实施例进行描述，但应知道，并不表示本发明限制在所述实施例中。相反，本发明将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本发明的范围内的替换物、改进型和等同物。
如图7所示本发明的带热插拔功能的功放电路原理图：功放直流电源上有MOS管缓启动电路，该电路由MOS管器件和RC充电电路组成，功放直流电源对功放的正常供电和热插拔操作时的充电过程都通过MOS管进行；功放开启控制信号PA-EN经RC充电电路后控制MOS的状态，使MOS管从关闭到导通，漏源级阻抗RDS从开路逐渐变小到接近0欧姆，使直流电源完成对功放的充电和正常供电过程。
所述的MOS管漏源级串联接入功放直流电源，栅极与RC充电电路输出端相连，RC充电电路的输出电压VGS即MOS管的栅极电压可控制MOS管的状态。
所述的RC充电电路由电阻器件并联电容器件组成，电阻器件的一端连接功放开启控制信号PA-EN，另一端并联连接电容器件之后与MOS管栅极相连；定义电阻器件并联电容器件的一端为RC充电电路输出端，其电压定义为VGS。
所述的功放在位检测电路可使功放所在系统判断功放是否接入系统，该电路由功放上定义的在位检测端口以及与其相连的上拉电阻（电阻另一端接电源）或下拉电阻（电阻另一端接地）组成。设有数字板为控制功放状态的设备，可以控制功放的开启和关闭。
如图3所示，VCC为功放直流电源，VCC-OUT为MOS管源级电压即功放直流电源滤波电路的输入电压，Iload表示功放开启前漏电流，其可以包括电容漏电流、功放管漏电流等。Q1为所述的MOS管器件，Q1的漏极与功放直流电源VCC相连；Q1的源极与功放直流电源滤波电路的输入相连；Q1的栅极与RC充电电路的输出端相连；Q1的栅级电压即RC充电电路的输出电压VGS大于MOS管开启电压VGS(th)并逐渐加大时，MOS管Q1开始导通，漏源级电阻RDS逐渐变小直到MOS管进入正常工作状态；MOS管性能指标可根据功放的工作电流及允许的漏源级压差VDS等指标选择。
所述RC充电电路由电阻器件R1并联电容器件C1组成；R1一端连接功放开启控制信号PA-EN，一端并联C1后再与旁路电路Q1的栅极相连。R1和C1的值可根据MOS管Q1的开启电压VGS(th)和栅极漏电流选择，必需保证在热插拔时放直流电源的电压电流安全可控且功放能尽快进入工作状态。
所述的功放开启信号PA-EN是系统控制功放开关的信号，在进行热插拔操作前可处于控制功放关闭和控制功放开启两种状态，定义PA-EN高电平为控制功放开启状态，PA-EN低电平为控制功放关闭状态；若在进行热插拔操作前该信号处于控制功放关闭状态，则在功放上可添加一个在位检测电路，使系统能够判断功放是否接入系统，从而给出正确的功放开启信号。
所述的功放在位检测电路的一种实现方式是：按如图5所示设计，U1为功放与数字板之间的接插件，在其上定义一个功放在位检测端口PA-EX，PA-EX另一端连接电阻器件R4，R4另一端接地。功放接入系统后，R4把PA-EX端的电压下拉从而使系统判断功放已接入系统，从而给出正确的功放开启信号。
所述的功放在位检测电路的另一种实现方式是：按如图6所示设计U1为功放与系统的接插件，VCC1、VCC2为功放直流输入电源，在U1上定义一个功放在位检测端口PA-EX，PA-EX另一端分别连接电阻器件R5、R6，R5的另一端连接电源VCC2，R6的另一端到地。R5、R6构成分压电路，功放接入系统后，分压电路把PA-EX端的电压上拉从而使系统判断功放已接入系统，从而给出正确的功放开启信号。
如图3，功放热插拔操作时，数字板通过模块在位检测端口检测到功放接入，控制功放开启信号PA-EN为高电平开启功放，但由于RC充电电路的延迟作用，MOS管Q1的栅源电压VGS为0V(VGS<VGS(th)),则MOS管Q1处于关断状态，此时漏源级压差VDS=VCC-VCC-OUT=VCC-0=VCC；PA-EN给RC充电电路开始充电，VGS逐渐加大，当VGS>VGS(th)时，MOS管Q1逐渐开启，，由于RC充电电路的特性，VGS为逐渐加大不能瞬间完全开启MOS管，即MOD管漏源级电阻RDS是逐渐由开路状态转变为低阻状态的，此时功放直流电源经Q1给滤波电路的电容充电，VCC-OUT电压逐渐加大，漏源级压差VDS逐渐变小，此过程中VDS最大时RDS也最大，VDS减小时RDS也减小，选择合适的RC充电电路可以使功放直流电源的充电电流一直在可控的范围内给功放充电；当于RC充电电路的充电结束后，VGS达到最大值，MOS管完全开启，功放直流电源充电结束，VDS达到最小值，功放直流电源进行正常供电。
如图4，在实际使用中可以对图3的电路加以改进，在MOS管后加电感器件L1和TVS管D1对电路的电流电压进行限制，使功放热插拔更加安全可控。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了：功放在进行热插拔时，数字板能够判断功放是否接入，直流电源不会出现瞬间短路，电流一直处于可控状态，在正常工作时电源的损耗较小，只在MOS管上损耗很少的能量；且该电路结构简单，器件少，占用面积小，成本少。
Claims (5)
1.一种带热插拔功能的功放，包括电源VCC1、滤波电路1、电源VCC2、滤波电路2和功放开启控制信号PA-EN，其特征在于：所述电源VCC1和滤波电路1之间设有热插拔功能电路1，所述电源VCC2和滤波电路2之间设有热插拔功能电路2，所述热插拔功能电路1和热插拔功能电路2通过功放开启控制信号PA-EN控制；所述热插拔功能电路1和热插拔功能电路2均由MOS管器件Q1和RC充电电路组成，功放开启控制信号PA-EN经RC充电电路后控制MOS管器件Q1的状态，使MOS管器件Q1从关闭到导通，漏源极电阻RDS从开路逐渐变小到接近0欧姆，使直流电源完成对功放的充电和正常供电过程；热插拔功能电路1中的MOS管器件Q1的漏极与电源VCC1相连接，热插拔功能电路2中的MOS管器件Q1的漏极与电源VCC2相连接，Q1的源极与功放直流电源滤波电路的输入相连；Q1的栅极与RC充电电路的输出端相连；Q1的栅极电压即RC充电电路的输出电压VGS大于MOS管开启电压VGS(th)并逐渐加大时，MOS管器件Q1开始导通，漏源极电阻RDS逐渐变小直到MOS管器件Q1进入正常工作状态；所述RC充电电路由电阻器件R1并联电容器件C1组成；R1一端连接功放开启控制信号PA-EN，一端并联C1后再与旁路电路Q1的栅极相连。
2.根据权利要求1所述的带热插拔功能的功放，其特征在于：在所述MOS管器件Q1后加电感器件L1和TVS管D1对电路的电流电压进行限制。
3.根据权利要求1所述的带热插拔功能的功放，其特征在于：所述的功放开启控制信号PA-EN是系统控制功放开关的信号，在进行热插拔操作前可处于控制功放关闭和控制功放开启两种状态，定义PA-EN高电平为控制功放开启状态，PA-EN低电平为控制功放关闭状态；若在进行热插拔操作前该信号处于控制功放关闭状态，则在功放上添加一个使系统能够判断功放是否接入系统的功能在位检测电路。
4.根据权利要求3所述的带热插拔功能的功放，其特征在于：所述功能在位检测电路为：U1为功放与数字板之间的接插件，在其上定义一个功放在位检测端口PA-EX，PA-EX另一端连接电阻器件R4，R4另一端接地；功放接入系统后，R4把PA-EX端的电压下拉从而使系统判断功放已接入系统，从而给出正确的功放开启信号。
5.根据权利要求3所述的带热插拔功能的功放，其特征在于：所述功能在位检测电路为：U1为功放与系统的接插件，电源VCC1、电源VCC2为功放直流输入电源，在U1上定义一个功放在位检测端口PA-EX，PA-EX另一端分别连接电阻器件R5、R6，R5的另一端连接电源VCC2，R6的另一端到地；R5、R6构成分压电路，功放接入系统后，分压电路把PA-EX端的电压上拉从而使系统判断功放已接入系统，从而给出正确的功放开启信号。
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