CN105161930A - 一种高压直流热插拔装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高压直流热插拔装置，包括输出端和输入端，输出端的两极分别包括预充电针和功率输出针，输出端的预充电针长度凸出于功率输出针；输入端的两极设置有与输出端的预充电针和功率输出针匹配的插座；所述预充电针和功率输出针之间设置有限流电阻，两个功率输出针之间设置有电容。本发明中，在高压直流电源部件接入系统时，长针先接入，长针和充电回路预先对电源部件进行限流充电，至功率输出针接入时，功率输出端达到与汇流母排电压等电位，从而使电源部件接入系统时输出端注入电流近似为0，有效防止接入瞬间的大电流尖峰冲击，以及打火和烧蚀现象，可靠的实现高压直流电源部件带电热插拔，并有效延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电气技术领域，特别是电流插拔技术。
背景技术
热插拔技术在计算机系统领域应用较广泛，提供功能板件或部件的不断电接入或移除，其技术使用范畴主要限于低压和小功率系统，其技术途径主要是通过电源和信号的先后接入保证半导体器件安全，由于电压低、功率小，对接入时刻的负载电流冲击未作针对性考虑和设计。对于高压直流电源电压高、功率大，基于计算机系统的低压热插拔技术显然不适用。高压直流电源热插拔技术的核心是解决电源部件接入时高压大电流冲击和打火现象。本发明提出了一种预充电等电位热插拔技术，可对高压大功率负载的不断电接入进行有效防护，抑制冲击，避免打火和损坏部件，可靠实现高压直流电源部件的热插拔，实现在线维护。
发明内容
本发明的目的是：提供一种安全可靠，适用于高压直流电源部件热插拔的技术，实现大功率高压直流电源的在线维护，满足不间断供电要求。
本发明的技术方案如下：
一种高压直流热插拔装置，包括输出端和输入端，输出端的两极分别包括预充电针和功率输出针，输出端的预充电针长度凸出于功率输出针；输入端的两极设置有与输出端的预充电针和功率输出针匹配的插座；，所述预充电针和功率输出针之间设置有限流电阻，两个功率输出针之间设置有电容。
进一步地，所述限流电阻和电容按下述公式选取：
R=T/3C
其中：T为电源部件插入或移除系统的所需时间，通常为1-2S；
C为充电回路电容值；
R为两极的限流电阻阻值之和。
进一步地，所述预充电针凸出与功率输出针的长度为5mm左右。
进一步地，所述预充电针为细针，针径一般按通过电流不大于1A选取；功率输出针A、B采用粗针，针径根据输出电流大小选取。
本发明提出的热插拔技术，采用长短针时差控制，电容预充电等电位方式。具体方法是在高压大功率直流电源部件输出端口设计预充电针和功率输出针，并配置为长短针形式，预充电针采用长针，功率输出针采用短针；并在预充电针和功率输出针之间设置限流电阻，两个功率输出针之间设置电容，形成预充电回路。
本发明涉及的热插拔技术，具体指高压大功率电源部件在接入和退出系统时，不需要对接口进行操作，大大减少电源部件的更换时间。解决了电源部件在插拔过程中减少对系统输出母排的冲击，同时解决在插拔过程的打火引起接插件或系统的损坏。
本发明中电源部件功率输出针采用短针，预充电针采用长针，在高压直流电源部件接入系统时，长针首先接入系统，系统汇流母排通过长针和充电回路预先对电源部件进行限流充电，通过对充电时间的调整、匹配，使电源部件功率输出针（短针）接入系统时，电源部件功率输出端达到与汇流母排电压等电位，从而使电源部件接入系统时输出端注入电流近似为0，有效防止接入瞬间由于高压电位差形成的大电流尖峰冲击，避免接入时打火和烧蚀现象，保护电源部件和系统功率回路，可靠的实现高压直流电源部件带电热插拔，并有效延长使用寿命。
附图说明
图1为本发明系统原理示意图；
其中，A、B为功率输出针；A’、B’为预充电针；R1、R2为限流电阻；C为电容；OUT1、OUT2为汇流母排。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示：
A、B是电源部件输出端口的功率输出针；A’、B’是对应的预充电针，在电源部件内部A、B之间有电容C。R1、R2是限流电阻。OUT1、OUT2是系统的汇流母排。在配置输出端口时，A’、B’配置为长针，A、B配置为短针。
电源部件接入时，首先接触的是长针A’、B’，系统汇流母排OUT1、OUT2通过A’、B’和内部限流电阻R1、R2对电容C进行充电，通过改变R1、R2阻值和C的电容值可调整回路充电时间常数，使功率输出针A、B接触汇流母排时A、B之间的电压近似等于汇流母排电压，A、B接触汇流母排时冲击电流很小。从而使整个接入过程冲击电流得到有效控制，防止电源大幅波动和端口打火造成部件或系统的损坏。
当电源部件需拔出时，电源部件已处于保护状态，输出已关闭，所以在拔出时，A、B脱离前就已经没有输出电流；同时A’、B’与输出保持同电位，同样可有效防止拔出过程中输出端口打火，保护部件和系统。
本发明提出的热插拔技术具体实现时：
输出端口接触针采用导电性良好的镀银针，预充电针A’、B’采用细针，针径一般按通过电流不大于1A选取；功率输出针A、B采用粗针，针径根据输出电流大小选取，保留2倍余量。
预充电针A’、B’长针和功率输出针A、B短针长度差异一般选取在5mm左右。
限流充电回路电容C可选用电源部件输出滤波电容。
电阻R1、R2一般选取相等阻值，按如下方法计算：
由RC回路充电时间公式(工程上，通常取3倍RC时间常数作为电容充至充电电压需要的充电时间)：
T=3RC
可得：
R=T/3C（1）
其中：T为电源部件插入或移除系统的所需时间，通常为1-2S；
C为充电回路电容值；
R为R1、R2阻值之和。
举例说明：
假设电容为1000uf，即回路充电电容C等于1000uf；电源部件插入或移除系统时间取1.5S，则R计算值为：
R=1.5/(3×1000uf)=500Ω
即R1=R2=250Ω
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种高压直流热插拔装置，包括输出端和输入端，输出端的两极分别包括预充电针和功率输出针，输出端的预充电针长度凸出于功率输出针；输入端的两极设置有与输出端的预充电针和功率输出针匹配的插座；，所述预充电针和功率输出针之间设置有限流电阻，两个功率输出针之间设置有电容。
2.根据权利要求2所述的一种高压直流热插拔装置，其特征在于，所述限流电阻和电容按下述公式选取：
R=T/3C
其中：T为电源部件插入或移除系统的所需时间，通常为1-2S；
C为充电回路电容值；
R为两极的限流电阻阻值之和。
3.根据权利要求1或2所述的一种高压直流热插拔装置，其特征在于，所述预充电针凸出与功率输出针的长度为5mm左右。
4.根据权利要求1或2所述的一种高压直流热插拔装置，其特征在于，所述预充电针为细针，针径一般按通过电流不大于1A选取；功率输出针A、B采用粗针，针径根据输出电流大小选取。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201510633226.XA CN105161930A (zh) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | 一种高压直流热插拔装置 |
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| CN201510633226.XA CN105161930A (zh) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | 一种高压直流热插拔装置 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN105161930A true CN105161930A (zh) | 2015-12-16 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201510633226.XA Pending CN105161930A (zh) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | 一种高压直流热插拔装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN105161930A (zh) |
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- 2015-09-30 CN CN201510633226.XA patent/CN105161930A/zh active Pending
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