CN106788362B - 一种箱体电源热插拔控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种箱体电源热插拔控制电路，用于提高箱体电源热插拔的可靠性。该箱体电源热插拔控制电路，用于在热插拔时控制箱体电源中的MOS管开关电路，包括：控制信号组合逻辑电路，上电控制电路和掉电控制电路；所述控制信号组合逻辑电路，用于将箱体到位信号和外部控制信号进行逻辑与处理生成上电控制信号，以及将所述上电控制信号经非门处理生成掉电控制信号；所述上电控制电路，包括RC充电电路，用于在所述上电控制信号为高电平时，利用所述RC充电电路对所述MOS管开关电路进行缓启控制；所述掉电控制电路，包括三极管，用于在所述掉电控制信号为高电平时，通过所述三极管对所述MOS管开关电路进行延迟关闭控制。

Description

一种箱体电源热插拔控制电路
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体涉及一种箱体电源热插拔控制电路。
背景技术
一些工控设备、路由器等设备/装置，经常会用到一种可以热插拔的箱体电源。在需要进行带电插拔的场合，如在设备不断电情况下，需要将设备上的电源箱体模块提走或插上。
实践发现，现有的热插拔设计可靠性比较差，一旦箱体电源进行反复频繁热插拔的话，箱体电源上的能量会累积，来不及释放，就会导致内部器件损坏。
发明内容
本发明实施例提供一种箱体电源热插拔控制电路，用于提高箱体电源热插拔的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明实施例采用的技术方案如下：
一种箱体电源热插拔控制电路，用于在热插拔时控制箱体电源中的MOS管开关电路，所述MOS管开关电路用于控制所述箱体电源的通断，所述箱体电源热插拔控制电路包括：控制信号组合逻辑电路，以及分别与所述控制信号组合逻辑电路和所述MOS管开关电路连接的上电控制电路和掉电控制电路；所述控制信号组合逻辑电路，用于将箱体到位信号和外部控制信号进行逻辑与处理生成上电控制信号，以及将所述上电控制信号经非门处理生成掉电控制信号；所述上电控制电路，包括RC充电电路，用于在所述上电控制信号为高电平时，利用所述RC充电电路对所述MOS管开关电路进行缓启控制；所述掉电控制电路，包括三极管，用于在所述掉电控制信号为高电平时，通过所述三极管对所述MOS管开关电路进行延迟关闭控制。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例取得了以下技术效果：
利用上电控制电路，在带电插入时可以进行电源缓启控制；利用掉电控制电路，在带电拔出时可以进行电源延迟关闭控制；由上，通过对上电时间和掉电时间进行延缓控制，可以减少插拔动作带来的能量累积，可以避免电源箱体及设备内部器件损坏或损伤，有效提高了电源箱体的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种箱体电源热插拔控制电路的原理结构图；
图2是箱体电源热插拔控制电路中的控制信号组合逻辑电路的结构示意图；
图3是箱体电源热插拔控制电路中的上电控制电路和掉电控制电路以及MOS管开关电路的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种箱体电源热插拔控制电路，用于提高箱体电源热插拔的可靠性。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
请参考图1，本发明实施例提供一种箱体电源热插拔控制电路，用于在热插拔时控制箱体电源中的MOS管开关电路，所述MOS管开关电路用于控制所述箱体电源的通断。所述箱体电源热插拔控制电路可包括：
控制信号组合逻辑电路10，以及分别与所述控制信号组合逻辑电路10和所述MOS管开关电路40连接的上电控制电路20和掉电控制电路30；其中，
所述控制信号组合逻辑电路10，用于将箱体到位信号和外部控制信号进行逻辑与处理生成上电控制信号，以及将所述上电控制信号经非门处理生成掉电控制信号；
所述上电控制电路20，包括RC充电电路，用于在所述上电控制信号为高电平时，利用所述RC充电电路对所述MOS管开关电路40进行缓启控制；
所述掉电控制电路30，包括三极管，用于在所述掉电控制信号为高电平时，通过所述三极管对所述MOS管开关电路40进行延迟关闭控制。
其中，所述外部控制信号是控制所述箱体电源打开或关闭的信号，例如可以连接所述箱体电源上的MCU（Microcontroller Unit，微控制单元）或外部传感器开关或门开关等。
所述缓启控制是指延缓开启控制，也就是延缓电源开启时间，当箱体到位信号和外部控制信号进行逻辑与处理生成的上电控制信号为高电平时，不立即开启箱体电源，而是延迟一段时间才开启。
所述延迟关闭控制，也即是延迟电源关闭时间，当上电控制信号经非门处理生成的掉电控制信号为高电平时，不立即关闭箱体电源，而是延迟一段时间才关闭。
通过延缓开启及延迟关闭，可以避免箱体上能量累积，从而对箱体电源起到一定的保护作用，这样，就能够防止插拔动作，尤其是频繁的插拔动作，导致电能累积而损坏箱体电源。
是本发明一些实施例中，所述控制信号组合逻辑电路10的电路结构如图2所示；所述上电控制电路20和掉电控制电路30以及MOS管开关电路40的电路结构如图3所示。
如图2所示，所述控制信号组合逻辑电路10包括：
箱体到位信号输入端，用CRBA_LOOP_N表示，以及，外部控制信号输入端，上电控制信号输出端，以及掉电控制信号输出端；
所述外部控制信号输入端与一个与门U2B的一个输入端连接；
所述箱体到位信号输入端连接第十四电阻R14的一端，所述第十四电阻R14的另一端分别连接第十五电阻R15和第二电容C2以及第一施密特触发器U1C，所述第十五电阻R15的另一端连接第一信号输入端VIN1，所述第二电容C2的另一端接地，所述第一施密特触发器U1C的另一端与第十六电阻R16连接，所述第十六电阻R16的另一端连接所述与门U2B的另一个输入端；
所述与门U2B的输出端与第十七电阻R17连接，所述第十七电阻R17的另一端作为上电控制信号输出端，用CRBA_LOOP_N_R表示；
所述第十七电阻R17的另一端还与第二施密特触发器U3E连接，所述第二施密特触发器U3E的另一端作为掉电控制信号输出端，用CRBA_LOOP_N_R#表示。这里，第二施密特触发器U3E作为非门使用，起到非门的作用。
需要说明的是，该非门和掉电控制信号输出端在图2中未示出。所述外部控制信号输入端作为控制所述箱体电源打开或关闭的信号端，连接所述箱体电源上的MCU或外部传感器开关或门开关。可选的，所述箱体电源可以是工控设备活着其它设备上的箱体电源。
可选的，所述第一施密特触发器U1C和所述第二施密特触发器U3E具体可以为SN74LV14A芯片，其中，所述第一施密特触发器U1C的端口5连接所述第十四电阻、所述第十五电阻和所述第二电容，端口6连接所述第十六电阻，端口14连接第二信号输入端VIN2，端口7接地；所述第二施密特触发器U3E的端口11连接所述第十七电阻，端口10连接所述掉电控制信号输出端，端口14连接第三信号输入端VIN3，端口7接地。
可选的，所述与门U2B可以选用SN74LV08A芯片，以该芯片的端口4和端口5分别作为两个输入端，以端口6作为输出端。
可选的，所述第十四电阻R14可以采用33欧姆的电阻，第十五电阻R15可以采用4k7也就是4.7k欧姆的电阻，第十六电阻R16可以采用33欧姆的电阻，第十七电阻R17可以采用33欧姆的电阻，第二电容C2可以采用0.1uF/50V的电容。
如图3所示，所述上电控制电路20可包括：
上电控制输入端，上电控制输出端，以及第四信号输入端；
所述控制信号组合逻辑电路的上电控制信号输出端连接所述上电控制输入端，所述上电控制输入端，用CRBA_LOOP_N_R表示，连接第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端分别连接第四电阻R4以及第一三极管TR1的基极，所述第一三极管TR1的发射极和所述第四电阻R4的另一端接地，所述第一三极管TR1的集电极与第二电阻R2连接，所述第二电阻R2的另一端连接所述上电控制输出端；
所述第四信号输入端VIN4分别和第一电阻R1以及第一电容C1连接，所述第一电阻R1以及第一电容C1的另一端连接所述上电控制输出端；
所述上电控制输出端连接所述MOS管开关电路40。
可见，上电控制电路10主要有C1，R1，R2，R3，R4和三极管TR1组成，其中TR1可以采用9013系列三极管。其中，C1可采用0.1uF/50V的电容，R1可采用680K欧姆的电阻，R2，R3，R4均可以采用10K欧姆的电阻。
上电控制输入端的上电控制信号是箱体到位信号和外部控制信号相与的信号，当其为高电平时，第一三极管TR1打开，通过C1，R1组成的RC充电电路进行缓启控制，当所述MOS管开关电路40中的MOS管Q1的源极或者说源端和栅极即Gate端之间的电压差达到阈值电压Vgs(th)时，MOS管打开，箱体电源接通。
如图3所示，所述掉电控制电路30可包括：
掉电控制输入端，掉电控制输出端，以及第五信号输入端；
所述控制信号组合逻辑电路的掉电控制信号输出端连接所述掉电控制输入端，所述掉电控制输入端，用CRBA_LOOP_N_R#表示，连接第十一电阻R11的一端，所述第十一电阻R11的另一端分别连接第十电阻R12以及第三三极管TR3的基极，所述第三三极管TR3的发射极和所述第十电阻R12的另一端接地，所述第三三极管TR3的集电极与第九电阻R9连接，所述第九电阻R9的另一端分别连接第八电阻R8以及第二三极管TR2的基极，所述第八电阻R8的另一端连接所述第二三极管TR2的发射极；
所述第五信号输入端分别和第六电阻R6以及第七电阻R7连接，所述第六电阻R6以及第七电阻R7的另一端连接所述第二三极管TR2的发射极，所述第二三极管TR2的集电极连接所述掉电控制输出端；
所述掉电控制输出端连接所述MOS管开关电路40。
可见，掉电控制电路主要有R6，R7，R8，R9，R11，R12，三极管TR2和TR3组成，其中，TR2可以采用9012系列三极管，TR3可以采用9013系列三极管。其中， R6和R7可采用2K欧姆的电阻，R8，R9，R11，R12可采用10K欧姆的电阻。
掉电控制输入端的掉电控制信号是上电控制信号经过非门处理后输出的信号，当掉电控制信号为高电平时，TR2和TR3均导通，MOS管开关电路40中的MOS管Q1的栅极即Gate端电压很快就上升到接近电源电压，MOS管的源端或者说源极和Gate端之间的电压差低于阈值电压Vgs(th)时，MOS管截止，箱体电源断开。
如图3所示，所述MOS管开关电路40包括：
MOS管Q1以及与MOS管Q1的栅极连接的第十三电阻R13，所述第十三电阻R13的另一端作为所述MOS管开关电路的输入端，所述MOS管Q1的漏极连接第六信号输入端VIN6，源极作为输出端VOUT。其中R13可采用33欧姆的电阻。
如上所述，本发明实施例提供了一种箱体电源热插拔控控制电路，其主要由控制信号组合逻辑电路和上电控制电路以及掉电控制电路组成，取得了以下技术效果：
利用上电控制电路，在带电插入时可以进行电源缓启控制；利用掉电控制电路，在带电拔出时可以进行电源延迟关闭控制；由上，通过对上电时间和掉电时间进行延缓控制，可以减少插拔动作带来的能量累积，可以避免电源箱体及设备内部器件损坏或损伤，有效提高了电源箱体的可靠性。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种箱体电源热插拔控制电路，用于在热插拔时控制箱体电源中的MOS管开关电路，所述MOS管开关电路用于控制所述箱体电源的通断，其特征在于，所述箱体电源热插拔控制电路包括：
控制信号组合逻辑电路，以及分别与所述控制信号组合逻辑电路和所述MOS管开关电路连接的上电控制电路和掉电控制电路；
所述控制信号组合逻辑电路，用于将箱体到位信号和外部控制信号进行逻辑与处理生成上电控制信号，以及将所述上电控制信号经非门处理生成掉电控制信号；
所述上电控制电路，包括RC充电电路，用于在所述上电控制信号为高电平时，利用所述RC充电电路对所述MOS管开关电路进行缓启控制；
所述掉电控制电路，包括三极管，用于在所述掉电控制信号为高电平时，通过所述三极管对所述MOS管开关电路进行延迟关闭控制；
所述控制信号组合逻辑电路包括：
箱体到位信号输入端，外部控制信号输入端，上电控制信号输出端，以及掉电控制信号输出端；
所述外部控制信号输入端与一个与门的一个输入端连接；
所述箱体到位信号输入端连接第十四电阻的一端，所述第十四电阻的另一端分别连接第十五电阻和第二电容以及第一施密特触发器，所述第十五电阻的另一端连接第一信号输入端，所述第二电容的另一端接地，所述第一施密特触发器的另一端与第十六电阻连接，所述第十六电阻的另一端连接所述与门的另一个输入端；
所述与门的输出端与第十七电阻连接，所述第十七电阻的另一端连接所述上电控制信号输出端；
所述第十七电阻的另一端还与作为非门使用的第二施密特触发器连接，所述第二施密特触发器的另一端连接所述掉电控制信号输出端。
2.根据权利要求1所述的箱体电源热插拔控制电路，其特征在于，
所述第一施密特触发器和所述第二施密特触发器具体为SN74LV14A芯片，其中，所述第一施密特触发器的端口5连接所述第十四电阻、所述第十五电阻和所述第二电容，端口6连接所述第十六电阻，端口14连接第二信号输入端，端口7接地；
所述第二施密特触发器的端口11连接所述第十七电阻，端口10连接所述掉电控制信号输出端，端口14连接第三信号输入端，端口7接地。
3.根据权利要求1所述的箱体电源热插拔控制电路，其特征在于，所述外部控制信号输入端作为控制所述箱体电源打开或关闭的信号端，连接所述箱体电源上的MCU或外部传感器开关或门开关。
4.根据权利要求1-3中任一所述的箱体电源热插拔控制电路，其特征在于，所述上电控制电路包括：
上电控制输入端，上电控制输出端，以及第四信号输入端；
所述控制信号组合逻辑电路的上电控制信号输出端连接所述上电控制输入端，所述上电控制输入端连接第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端分别连接第四电阻以及第一三极管的基极，所述第一三极管的发射极和所述第四电阻的另一端接地，所述第一三极管的集电极与第二电阻连接，所述第二电阻的另一端连接所述上电控制输出端；
所述第四信号输入端分别和第一电阻以及第一电容连接，所述第一电阻以及第一电容的另一端连接所述上电控制输出端；
所述上电控制输出端连接所述MOS管开关电路。
5.根据权利要求4所述的箱体电源热插拔控制电路，其特征在于，
当上电控制输入端的上电控制信号为高电平时，第一三极管打开，通过所述第一电阻和所述第一电容组成的RC充电电路进行缓启控制，当所述MOS管开关电路中MOS管的源极和栅极之间的电压差达到阈值电压Vgs(th)时，所述MOS管打开，所述箱体电源接通。
6.根据权利要求1-3中任一所述的箱体电源热插拔控制电路，其特征在于，所述掉电控制电路包括：
掉电控制输入端，掉电控制输出端，以及第五信号输入端；
所述控制信号组合逻辑电路的掉电控制信号输出端连接所述掉电控制输入端，所述掉电控制输入端连接第十一电阻的一端，所述第十一电阻的另一端分别连接第十电阻以及第三三极管的基极，所述第三三极管的发射极和所述第十电阻的另一端接地，所述第三三极管的集电极与第九电阻连接，所述第九电阻的另一端分别连接第八电阻以及第二三极管的基极，所述第八电阻的另一端连接所述第二三极管的发射极；
所述第五信号输入端分别和第六电阻以及第七电阻连接，所述第六电阻以及第七电阻的另一端连接所述第二三极管的发射极，所述第二三极管的集电极连接所述掉电控制输出端；
所述掉电控制输出端连接所述MOS管开关电路。
7.根据权利要求6所述的箱体电源热插拔控制电路，其特征在于，
当所述掉电控制输入端的掉电控制信号为高电平时，所述第三三极管和所述第二三极管均导通，所述MOS管开关电路中MOS管的栅极电压上升到接近电源电压，所述MOS管的源极和栅极之间的电压差低于阈值电压Vgs(th)时，所述MOS管截止，所述箱体电源断开。
8.根据权利要求1-3中任一所述的箱体电源热插拔控制电路，其特征在于，所述MOS管开关电路包括MOS管以及与MOS管的栅极连接的第十三电阻，所述第十三电阻的另一端作为所述MOS管开关电路的输入端，所述MOS管的漏极连接第六信号输入端，源极作为输出端。
9.根据权利要求1-3中任一所述的箱体电源热插拔控制电路，其特征在于，
所述箱体电源是工控设备上的箱体电源。
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