CN106129980A - 一种带有功率限制功能的热拔插电路 - Google Patents

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戴晓龙
耿士华
陈乃阔
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Abstract

本发明公开了一种带有功率限制功能的热拔插电路，包括具备电流限制和功率限制功能的热插拔控制芯片，该热插拔控制芯片连接MOS管和电流检测精密电阻，当电流检测精密电阻的电流值超过电流限值时，热插拔控制芯片的电流限值功能被触发，保护电路工作于电流限制模式；当MOS管的功率超过功率限值时，热插拔控制芯片的功率限制功能被触发，保护电路工作于功率限制模式。该一种带有功率限制功能的热拔插电路与现有技术相比，保证MOSFET工作的安全可靠，结合MOSFET漏源电压较高时的恒功率特性，在浪涌电流限制的基础上增加了功率限制功能，使热插拔MOSFET可以始终工作在安全工作区以内，提高了热拔插电路的可靠性，实用性强，易于推广。

Description

一种带有功率限制功能的热拔插电路
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤具体地说是一种实用性强、带有功率限制功能的热拔插电路。
背景技术
热插拔（Hot Swap）功能就是允许用户在不关闭系统、不切断电源的情况下取出和更换板卡、电源或硬盘等部件，提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性。目前常用的热插拔实现方式是一个MOSFET配合一个热插拔芯片，通过控制MOS的导通程度来限制浪涌电流的幅值和插拔瞬间的电压波动，从而不影响其他部件的正常工作。
除了电流限制以外，保证热插拔瞬间的MOS功率在安全工作区（SOA）内也很重要。MOSFET的SOA曲线包含了恒电流区和恒功率区两部分，两个区域的分界电压称作转折电压VTH。当漏源电压VDS＜VTH时，MOS的SOA限制量为电流，即只要电流不超过恒定限值就能保证MOS管的安全工作；但当VDS＞VTH时，MOS管进入恒功率工作区，其允许的电流会下降，恒电流限制不再适用。
在一般的低电压热拔插应用中，MOS管两端的压降不大，工作于恒电流区，只要控制浪涌电流限值不超过MOS允许的最大电流即可。但是，在一些电压较高的应用中，MOS两端会承受很大的压降，进入恒功率工作区，允许的浪涌电流随着VDS的升高会下降，此时必须对流过MOS管的能量进行恒功率限制，才能确保MOS管工作于SOA区内。基于此，本发明提出一种带有功率限制功能的热拔插电路。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种实用性强、带有功率限制功能的热拔插电路。
一种带有功率限制功能的热拔插电路，包括具备电流限制和功率限制功能的热插拔控制芯片，该热插拔控制芯片连接MOS管和电流检测精密电阻，当电流检测精密电阻的电流值超过电流限值时，热插拔控制芯片的电流限值功能被触发，保护电路工作于电流限制模式；当MOS管的功率超过功率限值时，热插拔控制芯片的功率限制功能被触发，保护电路工作于功率限制模式。
所述热插拔控制芯片通过检测电流检测精密电阻两侧的压降来检测浪涌电流，当插拔瞬间的浪涌电流超过电流限值时，该热插拔控制芯片的电流限制功能被触发，热插拔控制芯片控制MOS管在不完全导通状态，完成对浪涌电流的限制。
所述热插拔控制芯片通过连接配置电阻来设置功率限值，该热插拔控制芯片通过做差来检测MOS管两端的电压VDS，该VDS具体为MOS管漏极和源极间的电压，然后该电压与浪涌电流相乘获得MOS管的瞬时功率，当MOS管的瞬时功率超过功率限值时，热插拔控制芯片根据实际的电压降低电流限值，然后通过减小VGS进一步限制MOS管的导通，使MOS功率维持在额定功率以内，从而实现了恒功率限制，该VGS是MOS管的栅极与源极间电压。
本发明的一种带有功率限制功能的热拔插电路，具有以下优点：
本发明的一种带有功率限制功能的热拔插电路，保证MOSFET工作的安全可靠，结合MOSFET漏源电压较高时的恒功率特性，在浪涌电流限制的基础上增加了功率限制功能，使热插拔MOSFET可以始终工作在安全工作区以内，提高了热拔插电路的可靠性；同时，适用范围广泛，特别适用于板面较小的热插拔电路设计，实用性强，易于推广。
附图说明
附图1为本发明的实现示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如附图1所示，本发明提供一种带有功率限制功能的热拔插电路，包括具备电流限制和功率限制功能的热插拔控制芯片，该热插拔控制芯片连接MOS管和电流检测精密电阻，当电流检测精密电阻的电流值超过电流限值时，热插拔控制芯片的电流限值功能被触发，保护电路工作于电流限制模式；当MOS管的功率超过功率限值时，热插拔控制芯片的功率限制功能被触发，保护电路工作于功率限制模式。
所述热插拔控制芯片通过检测电流检测精密电阻两侧的压降来检测浪涌电流，当插拔瞬间的浪涌电流超过电流限值时，该热插拔控制芯片的电流限制功能被触发，热插拔控制芯片控制MOS管在不完全导通状态，完成对浪涌电流的限制。
所述热插拔控制芯片通过连接配置电阻来设置功率限值，该热插拔控制芯片通过做差来检测MOS管两端的电压VDS，该VDS具体为MOS管漏极和源极间的电压，然后该电压与浪涌电流相乘获得MOS管的瞬时功率，当MOS管的瞬时功率超过功率限值时，热插拔控制芯片根据实际的电压降低电流限值，然后通过减小VGS进一步限制MOS管的导通，使MOS功率维持在额定功率以内，从而实现了恒功率限制，该VGS是MOS管的栅极与源极间电压。
此设计的参考原理如图1所示。U1是热插拔控制芯片，Q1是外置MOS管，RSENSE是电流检测精密电阻，在上述方法中，在VDS低于转折电压VTH时，电流限值低于功率限值，电流限制首先被触发，保护电路工作于电流限制模式；当VDS高于VTH时，功率限值低于电流限值，功率限制首先被触发，保护电路工作于功率限制模式。两种控制模式结合即可在所有工况下保证MOSFET工作于SOA区以内；具体为：
Sense Pin通过检测RSENSE两侧的压降来检测浪涌电流ID。当拔插瞬间的浪涌电流超过电流限值ILIMIT时，Gate Pin控制Q1工作在不完全导通状态，来限制浪涌电流。
除电流限制之外，U1还提供了功率检测及限制功能，PWR Pin是功率限值设置引脚。Sense Pin和Vout Pin连接与MOS管的两端，通过做差来检测MOS管两端的电压VDS，然后与ID相乘（VDS×ID）便可获得MOS的瞬时功率。配置电阻RP阻值即可设置功率限值PLIMIT。当MOS功率超过PLIMIT时，U1会根据实际VDS电压降低ILIMIT，Gate Pin通过减小VGS进一步限制MOS管的导通，使MOS功率维持在额定功率以内，从而实现了恒功率限制。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的一种带有功率限制功能的热拔插电路的权利要求书的且任何所述技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种带有功率限制功能的热拔插电路，其特征在于，包括具备电流限制和功率限制功能的热插拔控制芯片，该热插拔控制芯片连接MOS管和电流检测精密电阻，当电流检测精密电阻的电流值超过电流限值时，热插拔控制芯片的电流限值功能被触发，保护电路工作于电流限制模式；当MOS管的功率超过功率限值时，热插拔控制芯片的功率限制功能被触发，保护电路工作于功率限制模式。
2.根据权利要求1所述的一种带有功率限制功能的热拔插电路，其特征在于，所述热插拔控制芯片通过检测电流检测精密电阻两侧的压降来检测浪涌电流，当插拔瞬间的浪涌电流超过电流限值时，该热插拔控制芯片的电流限制功能被触发，热插拔控制芯片控制MOS管在不完全导通状态，完成对浪涌电流的限制。
3.根据权利要求1所述的一种带有功率限制功能的热拔插电路，其特征在于，所述热插拔控制芯片通过连接配置电阻来设置功率限值，该热插拔控制芯片通过做差来检测MOS管两端的电压VDS，该VDS具体为MOS管漏极和源极间的电压，然后该电压与浪涌电流相乘获得MOS管的瞬时功率，当MOS管的瞬时功率超过功率限值时，热插拔控制芯片根据实际的电压降低电流限值，然后通过减小VGS进一步限制MOS管的导通，使MOS功率维持在额定功率以内，从而实现了恒功率限制，该VGS是MOS管的栅极与源极间电压。
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