CN201126532Y - 热插上电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热插上电系统。该热插上电系统包括设置有电源的背板、与背板接插连接的管理模块、和与背板接插连接的业务模块；管理模块包括用于检测业务模块是否稳定插入背板的检测单元，和用于输出指示业务模块上电的有效的使能信号的使能单元。通过本实用新型热插上电系统，可以实现业务模块热插上电过程的稳定性、可靠性及安全性。

Description

热插上电系统

技术领域

本实用新型涉及一种热插上电系统，尤其是一种模块化设备中的热插上电系统。

背景技术

模块化是指把性能不同但功能或用途上拥有一定共同点的设备的接口、尺寸标准化，这些设备就称之为模块。用于模块放置和固定的插槽、用于实现模块之间互联互通的连接件等，组成了模块化机箱，模块化机箱以及在机箱中的模块组合而成的设备，称之为模块化设备。

模块化机箱，最主要的几个功能分别是：模块的供电、放置、固定和模块之间的互联互通。模块化机箱中一般会包含一块用于实现模块之间的互联互通和模块供电的背板，背板是一块印制电路板，通过一些连接件和模块进行连接，我们称这些连接件为接插件，接插件分为信号和控制接插件和电源接插件，电源接插件实现模块与电源的连接，一般管脚数目较小，可以承受较大电流。背板和模块之间一般都通过多个接插件进行连接，而且通过背板上的连接线，可以实现按照一定的规则将各接插件管脚进行互连，从而实现模块之间的互联互通。接插件一般分为两部分，即常说的公头M和母头F，公头M和母头F一般都是配套使用的，由于外形和结构的关系，模块上大多使用公头，而背板上大多使用母头，接插件上还有很多的管脚，这些管脚就是模块和背板之间信息交互的载体，每个管脚都会有相应的信号定义，公头M和母头F上的对应管脚的信号定义一般是一致的。

以一种模块化设备--模块化交换机为例，其内的模块一般分为管理模块和业务模块，管理模块是整个模块化交换机的核心，系统工作的时候必须存在至少一块管理模块；业务模块实现用户需要的某些业务功能，其工作和配置等需要接受管理模块的管理和支配，业务模块可以随时插拔。作为一种基础通信设施，为了保证模块化交换机不间断工作，在插入和拔出业务模块的时候，都不能断电，而且不能影响其他模块的正常工作，这就是说模块和模块化机箱的设计都需要支持热插拔。简单的讲，热插拔就是在设备通电工作的情况下插拔模块，实现热插拔需要特殊的电路支持。

图1给出了现有热插上电系统的结构示意图，包括背板，热插拔控制电路，耗电器件，整个虚线框内表示一个热插拔的业务模块。由图可见，该热插拔控制电路至少包括3个重要引脚：接收背板电源信号的引脚Vin，将电源信号输出给耗电器件的引脚Vout，和使能信号引脚EN；使能信号用于控制模块是否上电，通常是高电平有效，即使能为高电平时，引脚Vout将引脚Vin接收的电源的电压输出给耗电器件，进而使该热插拔模块上电；而当使能信号处于低电平时，引脚Vout不会输出电压给该热插拔模块的耗电器件，从而不会使该热插拔模块上电；因此使能信号引脚EN相当于一个控制开关，控制着引脚Vin和引脚Vout之间的接通与关闭。

图1采用的是主动上电的方式。如图所示，引脚Vin和使能信号引脚EN被直接或者间接的连接到一起，只要引脚Vin有输入，使能信号引脚EN接收的使能信号就有效。一旦引脚Vin连接上电源，热插拔控制电路就会给热插拔模块上电，而不受其他任何条件的约束和限制，即只要引脚Vin接触到背板上的电源，业务模块就会无条件上电。

图2为现有业务模块插入过程中倾斜情况的示意图。如图2所示，如果插入用力不均，发生倾斜插入，电源接插件先连接上了，而信号和控制接插件还没有完全连接上；根据前面所描述的主动上电方式的特性，只要引脚Vin有输入，模块将被上电。此时会出现如下问题：

1、增加了接插件上的控制管脚在带电插入情况下损坏的几率：因为背板上的低速数字信号线路或者控制线路上通常不会串接电容，当模块带电插入接触的时候，由于没有能够实现隔离缓冲效果的电容，使得带电模块的管脚直接相连，容易导致管脚的损坏；

2、当业务模块的某些配置引脚需要管理模块提供驱动信号时，由于此时这些配置引脚还没有与背板完全接触，但是业务模块已上电，因此容易导致业务模块配置错误。

3、因为我们无法判断使用者插拔模块的习惯，因此插入的过程不容易控制，如果插入过程中电源连接器引脚Vin没有稳定连接或有抖动发生，将可能导致模块频繁上下电，这甚至可能对其他已经正常工作的模块造成不利影响。

实用新型内容

本实用新型通过实施例提供一种热插上电系统，用以解决现有技术插入过程中人为因素过重、具有不稳定过渡阶段、容易发生配置错误、和易损坏器件等问题，实现可靠、稳定及安全的热插拔模块。

本实用新型热插上电系统通过一些实施例提供了如下的技术方案：

一种热插上电系统，包括设置有电源的背板、与所述背板连接的管理模块、和通过所述背板与所述管理模块连接的业务模块，所述管理模块，包括相互连接的用于接收所述业务模块的存在信号，并根据所述存在信号，判断所述业务模块是否稳定插入的检测单元和用于当所述检测单元判断出所述业务模块稳定插入时，将指示所述业务模块上电的有效使能信号，输出至所述业务模块的使能单元。

本实用新型实施例通过判断热插拔的业务模块是否已稳定连接背板，只有在业务模块稳定连接背板时，才对该业务模块上电，因此，避免了现有技术中，业务模块还没有稳定连接背板时上电引起的配置错误、易损坏器件、不稳定过渡等问题，实现安全、可靠、稳定地将业务模块进行热插拔处理。

下面结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

附图说明

图1为现有热插上电系统的结构示意图；

图2为现有业务模块插入过程中倾斜情况的示意图；

图3为本实用新型热插上电系统实施例一结构示意图；

图4为本实用新型热插上电系统实施例二结构示意图。

具体实施方式

图3所示为本实用新型热插上电系统实施例一结构示意图。如图3所示，该热插上电系统包括背板1、管理模块2和业务模块3；管理模块2和业务模块3均接插连接在背板1上，背板1上设置有电源11，电源11与业务模块3接插连接；管理模块包括检测单元21和使能单元22，检测单元21，接收业务模块2的存在信号，(存在信号通常由两根或多根线组成，存在信号普遍存在于模块化设备中，根据模块化设备的不同存在信号具有不同的连接方式)并根据存在信号判断业务模块2是否稳定插入；当检测单元21判断出业务模块3稳定插入时，指示与检测单元21连接的使能单元22生成有效使能信号(通常是高电平)，同时，使能单元22将有效使能信号输出至业务模块3，有效使能信号将指示业务模块3上电，即引入电源11的电压。

实际应用中，本实施例可以采用如下方法实施：管理模块检测业务模块是否稳定连接背板，若是，输出有效使能信号至业务模块，业务模块通过背板引入连接在背板上的电源的电压，完成上电过程；若管理模块检测出业务模块未稳定连接背板，业务模块改变插入方式，直到管理模块检测出业务模块已稳定插入，再对业务模块上电。

本实施例中，管理模块2中的检测单元21，能够判断业务模块3是否稳定连接背板1，即是否稳定插入，并且只有在业务模块3稳定插入时，才指示使能单元22生成有效的使能信号，进而使能单元22将该有效使能信号输出至业务模块，指示业务模块3，所以，此种方式可以实现稳定、安全、可靠的对业务模块3上电。

图4所示为本实用新型热插上电系统实施例二结构示意图。相对于实施例一，本实施例中，如图4所示，该热插上电系统中的业务模块3包括热插拔控制电路31和耗电器件32；热插拔控制电路31包括第一输入端Vin，第二输入端EN和输出端Vout，第一输入端Vin通过电源接插件5与背板上的电源11连接，第二输入端EN通过第一信号和控制接插件41与背板1连接，输出端Vout与耗电器件32连接，业务模块3还通过第二信号和控制接插件42与背板1连接，由于背板1是印制电路板及管理模块2与背板1连接，所以可以实现管理模块2通过第一信号和控制接插件41、第二信号和控制接插件42及背板1，或者管理模块2通过第二信号和控制接插件42及背板1，(由于存在信号连接方式的多样化，有的存在信号通过第一信号和控制接插件传输，有的则不通过，只通过第二信号和控制接插件4背板连接)与业务模块3连接；第二信号和控制接插件42位于业务模块3的不同位置上，由于管理模块2、业务模块3均通过接插件连接背板1，同时背板1是印制电路板，因此管理模块2和业务模块可以直接或者间接的连接在一起，通过第一信号和控制接插件41及第二信号和控制接插件42，业务模块3上不同位置的信号，即存在信号可以到达管理模块2中的检测单元21内，检测单元21通过检测这些存在信号，来判断业务模块3是否稳定插入，当业务模块3稳定插入后，管理模块2中的使能单元22发送一有效的(通常情况下是高电平的)使能信号POW_EN至第二输入端EN，指示业务模块3可以上电，即输出端Vout，将第一输入端Vin接收的电源11的电信号，输出至耗电器件32，完成业务模块3的上电，由于使能信号POW_EN的存在，传送该使能信号POW_EN的第一信号和控制接插件上要增加一个与之对应的引脚。

实际应用中，本实施例可以采用如下方法实施：业务模块的第一输入端接收背板上的电源的电压；管理模块中的检测单元接收业务模块通过第一信号控制接插件、第二控制接插件和背板传输的，或者通过第二控制接插件和背板传输的，业务模块不同位置的存在信号，并对存在信号进行延时处理，其中接收存在信号并对其进行延时处理具体可为：在业务模块插入背板时，存在信号通过第二信号和控制接插件或者第一信号和控制接插件及第二信号和控制接插件引到背板上，最后经过背板汇集到管理模块的检测单元上，检测单元通过检测存在信号是否稳定来判断业务模块是否稳定插入。存在信号普遍存在于模块化设备中，所以本实施例并不需要额外增加存在信号，只是利用现有的存在信号来实现插入状态的判断。存在信号在业务模块上的连接方式具有多样化；检测单元判断各个时间的存在信号是否均稳定存在，若是，则表明业务模块稳定连接背板，发送有效的使能信号至业务模块的第二输入端，指示业务模块可以上电，否则，为未稳定插入，重新执行接收存在信号并检测的过程，直到确定业务模块稳定插入；当第二输入端接收到有效使能信号时，输出端将第一输入端接收的电压引入耗电器件，完成业务模块的热插上电。

本实施例中，第二输入端EN引入管理模块2输出的使能信号POW_EN，对业务模块3进行上电控制，只有在管理模块2判定业务模块3稳定插入后，才给业务模块3上电，保证了业务模块3上电的可靠性、稳定性和安全性。由于使用了管理模块确认的模式，即上述的通过对存在信号的确认的模式，有效地避免了在热插入过渡阶段的那些不确定因素，只有在业务模块插入完成并确认稳定之后，才会由管理模块控制所插入的业务模块上电，避免了现有技术带电插入导致器件损坏的情况，最大限度地减小了人为因素的影响，从而提高了热插上电的稳定性和可靠性。同时，本实施例不需要对热插拔控制电路本身做任何更改，只是更加合理的利用了第二输入端EN接收的使能信号对输出端Vout的控制特性，同时因为使能信号POW_EN对驱动能力没有什么要求，可以在任何接插件上实现，提高了灵活性。

本实施例中，还包括一下拉电阻R，一端连接第二输入端EN，另一端接地，该电阻R可以保持EN引脚的电平稳定，避免业务模块3出现误上电。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1、一种热插上电系统，包括设置有电源的背板、与所述背板连接的管理模块、和通过所述背板与所述管理模块连接的业务模块，其特征在于：

所述管理模块，包括相互连接的用于接收所述业务模块的存在信号，并根据所述存在信号，判断所述业务模块是否稳定插入的检测单元和用于当所述检测单元判断出所述业务模块稳定插入时，将指示所述业务模块上电的有效使能信号，输出至所述业务模块的使能单元。

2、根据权利要求1所述的热插上电系统，其特征在于：

所述业务模块，包括热插拔控制电路和耗电器件；所述热插拔控制电路，包括与所述电源连接的第一输入端、通过背板与所述使能单元连接的第二输入端，和与所述耗电器件连接的输出端。

3、根据权利要求2所述的热插上电系统，其特征在于：

所述第一输入端通过电源接插件，与所述电源接插连接；所述第二输入端通过第一信号和控制接插件，与所述背板和管理模块连接。

4、根据权利要求3所述的热插上电系统，其特征在于：所述业务模块，还通过第二信号和控制接插件，与所述背板和管理模块连接。

5、根据权利要求2所述的热插上电装置，其特征在于：所述第二输入端还连接有一电阻，所述电阻的另一端接地。

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