CN116340231A - 主板热插拔保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种主板热插拔保护电路，包括有一级缓启动电路、用于与电源连接器连接的插拔前端保护电路以及用于连接主板的电源芯片的二级缓启动电路；所述一级缓启动电路分别连接插拔前端保护电路和二级缓启动电路；其消除主板在插拔过程中产生的电压尖峰脉冲，延长主板的使用寿命；而且，整体电路结构无需使用特定的连接器，也无需使用专用芯片实现热插拔保护，大大降低成本。

Description

主板热插拔保护电路
技术领域
本发明涉及主板热插拔保护电路领域技术，尤其是指一种主板热插拔保护电路。
背景技术
对于机架式的网络设备或集群服务器通常包含多块主板，每块主板因为功耗都比较大因此都有大量的储能电容，电容在刚接通电源过程中相当于短路，对机箱电源产生巨大的浪涌冲击，导致电源保护甚至损坏。同时在插拔过程中因为金属接触的抖动会在供电网络上产生很多的尖峰脉冲，导致主板插入后工作异常甚至，损坏主板。
因此，即使在整个机架式设备中任意一块主板出现故障，也需要插拔维修的话，则需要进行整机断电造成整个设备的中断。在设备正常运行过程中如果有操作人员操作不当或者暴力操作对设备进行热插拔也会对设备造成巨大的损害。
现有是通过电源连接器上设置长短针，以此来侦测主板的插拔，并通过单片机等智能芯片侦测的结果对相应的主板控制进行上电。其存在以下缺陷：
1、需要选用特点的连接器或者定制特点连接器，价格昂贵。
2、需要增加单片机等智能芯片，软件编程的配合，其成本高。
因此，本发明申请中，申请人精心研究一种主板热插拔保护电路来解决了上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种主板热插拔保护电路，其消除主板在插拔过程中产生的电压尖峰脉冲，延长主板的使用寿命；而且，整体电路结构无需使用特定的连接器，也无需使用专用芯片实现热插拔保护，大大降低成本。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种主板热插拔保护电路，包括有一级缓启动电路、用于与电源连接器连接的插拔前端保护电路以及用于连接主板的电源芯片的二级缓启动电路；
所述一级缓启动电路分别连接插拔前端保护电路和二级缓启动电路；
所述插拔前端保护电路包括有相并联的TVS二极管D1和压敏电阻，TVS二极管D1的负极用于连接电源连接器的Vin端，TVS二极管D1的正极连接电源连接器的接地端；
所述一级缓启动电路包括有电容C1、电阻R0、PMOS管Q1以及相串联的电阻R1和电阻R2；
电容C1的一端连接TVS二极管D1的负极，电容C1的另一端连接电阻R1和电阻R2的串联节点，电阻R1和电阻R2的串联节点通过电阻R0连接PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的源极连接电阻R1的非串联节点，电阻R1的非串联节点连接TVS二极管D1的负极，电阻R1的非串联节点接地；
所述二级缓启动电路包括有电阻R4以及相串联的电容C2和电阻R3，电阻R4并联于电容C2的两端，PMOS管Q1的漏极连接电阻R3的非串联节点，电阻R3的非串联节点用于连接主板的电源芯片的VCCIN端，电容C2的非串联节点接地，电阻R1和电阻R2的串联节点用于连接主板的电源芯片的EN端。
作为一种优选方案，电阻R0的阻值为0至100欧姆。
作为一种优选方案，电阻R2和电容C1的乘积大于1FΩ。
作为一种优选方案，电阻R3和电容C2的乘积大于电阻R2和电容C1的乘积的三倍。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其主要是通过一级缓启动电路、插拔前端保护电路和二级缓启动电路，消除主板在插拔过程中产生的电压尖峰脉冲，延长主板的使用寿命；尤其是，整体电路结构无需使用特定的连接器，也无需使用专用芯片实现热插拔保护，大大降低成本；
以及，整体电路结构设计巧妙合理，确保主板使用过程中的稳定性和可靠性。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明之较佳实施例的大致电路原理图(显示主板及其电源芯片和储能电容)。
附图标识说明：
10、插拔前端保护电路20、一级缓启动电路
30、二级缓启动电路40、主板。
具体实施方式
请参照图1所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，是一种主板热插拔保护电路，其可设置于普通电源连接器上，也可以设置主板40上，在此并不做限定。
一种主板热插拔保护电路，包括有一级缓启动电路20、用于与电源连接器连接的插拔前端保护电路10以及用于连接主板40的电源芯片(其为图1中电源芯片U1)的二级缓启动电路30，所述一级缓启动电路20分别连接插拔前端保护电路10和二级缓启动电路30。在本实施例中，所述电源连接器为普通的电源连接器即可。
所述插拔前端保护电路10用来消除主板40在插拔过程中产生的电压尖峰脉冲。所述插拔前端保护电路10包括有相并联的TVS二极管D1和压敏电阻，TVS二极管D1的负极用于连接电源连接器的Vin端，TVS二极管D1的正极连接电源连接器的接地端。电源连接器用于连接供电电源，其供电电压为Uvin。
TVS二极管D1具有极快的响应时间和极高的浪涌吸收能力，且极难失效，能够保证一级缓启动电路20和二级缓启动电路30的长时间有效性，保证主板40的长时间有效性。
通过一级缓启动电路20可以避免突然插入的主板40自带的储能电容对机箱供电模块的冲击。所述一级缓启动电路20包括有电容C1、电阻R0、PMOS管Q1以及相串联的电阻R1和电阻R2；在本实施例中，电阻R0用于保护PMOS管G极，其阻值为0至100欧姆。优选地，R0＝10Ω。
电容C1的一端连接TVS二极管D1的负极，电容C1的另一端连接电阻R1和电阻R2的串联节点，电阻R1和电阻R2的串联节点通过电阻R0连接PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的源极连接电阻R1的非串联节点，电阻R1的非串联节点连接TVS二极管D1的负极，电阻R1的非串联节点接地。
电阻R2和电容C1的乘积大于1FΩ，即R2*C1>1FΩ。优选地，R2＝51KΩ，C1＝20μF。
在本实施例中，R1除以(R1+R2)的商值与供电电源的供电电压Uvin的乘积大于PMOS管Q1完全导通所需要的电压，即Uvin*R1/(R1+R2)>7V。优选地，Uvin＝12V，R1＝100KΩ。
在主板40插入带电机箱后，瞬间电容C1相当于短路，PMOS管Q1的VGS电压为0V，PMOS管Q1关断。随着电容C1的不断充能，PMOS管Q1的栅极和源极压差逐渐加大，PMOS管Q1的导通电阻逐步变小，给主板40上的储能电容缓慢充能。当电容C1充能结束后，PMOS管Q1完全导通，其导通电阻接近为0欧姆，供电电源才能通过二级缓启动电路30进入到主板40，主板40才能正常工作。
通过二级缓启动电路30可避免在PMOS管Q1未完全导通，或者插拔电源连接器抖动的时候主板40开始启动而导致工作不正常。
所述二级缓启动电路30包括有电阻R4以及相串联的电容C2和电阻R3，电阻R4并联于电容C2的两端，PMOS管Q1的漏极连接电阻R3的非串联节点，电阻R3的非串联节点用于连接主板40的电源芯片的VCCIN端，电容C2的非串联节点接地，电阻R1和电阻R2的串联节点用于连接主板40的电源芯片的EN端。
电阻R3和电容C2的乘积大于电阻R2和电容C1的乘积的三倍。即R3*C2>于3*R2*C1。优选地，R3＝300KΩ，C2＝20μF。
在本实施例中，R4除以(R3+R4)的商值与供电电源的供电电压Uvin的乘积不小于主板40的电源芯片的EN端处的电压值，即Uvin*R4/(R3+R4)27V。优选地，Uvin＝12V，R4＝100KΩ。
综上所述，本发明的设计重点在于，其主要是通过一级缓启动电路、插拔前端保护电路和二级缓启动电路，消除主板在插拔过程中产生的电压尖峰脉冲，延长主板的使用寿命；尤其是，整体电路结构无需使用特定的连接器，也无需使用专用芯片实现热插拔保护，大大降低成本；
以及，整体电路结构设计巧妙合理，确保主板使用过程中的稳定性和可靠性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种主板热插拔保护电路，其特征在于：包括有一级缓启动电路、用于与电源连接器连接的插拔前端保护电路以及用于连接主板的电源芯片的二级缓启动电路；
所述一级缓启动电路分别连接插拔前端保护电路和二级缓启动电路；
所述插拔前端保护电路包括有相并联的TVS二极管D1和压敏电阻，TVS二极管D1的负极用于连接电源连接器的Vin端，TVS二极管D1的正极连接电源连接器的接地端；
所述一级缓启动电路包括有电容C1、电阻R0、PMOS管Q1以及相串联的电阻R1和电阻R2；
电容C1的一端连接TVS二极管D1的负极，电容C1的另一端连接电阻R1和电阻R2的串联节点，电阻R1和电阻R2的串联节点通过电阻R0连接PMOS管Q1的栅极，PMOS管Q1的源极连接电阻R1的非串联节点，电阻R1的非串联节点连接TVS二极管D1的负极，电阻R1的非串联节点接地；
所述二级缓启动电路包括有电阻R4以及相串联的电容C2和电阻R3，电阻R4并联于电容C2的两端，PMOS管Q1的漏极连接电阻R3的非串联节点，电阻R3的非串联节点用于连接主板的电源芯片的VCCIN端，电容C2的非串联节点接地，电阻R1和电阻R2的串联节点用于连接主板的电源芯片的EN端。
2.根据权利要求1所述的主板热插拔保护电路，其特征在于：电阻R0的阻值为0至100欧姆。
3.根据权利要求1所述的主板热插拔保护电路，其特征在于：电阻R2和电容C1的乘积大于1FΩ。
4.根据权利要求1所述的主板热插拔保护电路，其特征在于：电阻R3和电容C2的乘积大于电阻R2和电容C1的乘积的三倍。
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