CN204992555U - 一种热拔插板卡电源保护电路 - Google Patents

一种热拔插板卡电源保护电路 Download PDF

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本实用新型提出了一种热拔插板卡电源保护电路,包括电压比较单元和开关单元,电压比较单元与开关单元连接,电压比较单元包括电压比较器、第十六电阻、第十三电阻和二极管,开关电源包括MOS管和第十四电阻,电压比较器的同向输入端通过第十六电路与二极管的一端连接,电压比较器的反相输入端通过第十三电阻与二极管的一端连接,二极管的另一端与热拔插板卡电源的输入端连接,电压比较器的输出端通过第十四电阻与MOS管的栅极连接,MOS管的漏极与热拔插板卡电源的输出端连接。实施本实用新型的热拔插板卡电源保护电路,具有以下有益效果:抗冲击能力较好、安全性较高、设备稳定性较高、提高设备使用寿命、提高资料利用率、出错率较低。

Description

一种热拔插板卡电源保护电路
技术领域
[0001] 本实用新型涉及热拔插保护领域,特别涉及一种热拔插板卡电源保护电路。
背景技术
[0002] 热拔插技术在一些即插即用的设备中已被普遍运用,其允许用户在不关闭系统、不切断电源的情况下直接插入设备或拔出设备,为用户使用外围设备提供了便利。但是目前行业所用的热拔插技术存在抗冲击能力较弱,安全性较低的缺陷。造成此缺陷的原因主要在于,目前行业所用热拔插技术在设备接口接通的瞬间所产生的冲击电流采用的是软件延时的方式,通过单片机来控制延时。但是由于冲击电流有时也会使单片机无法启动,甚至会烧毁主芯片,此时就会造成外围设备无法工作,导致设备损坏率上升,降低了设备稳定性、使用寿命和资料利用率,软件延时的方式出错率较高。
实用新型内容
[0003] 本实用新型要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述抗冲击能力较弱、安全性较低、设备稳定性不高、降低设备使用寿命、降低资料利用率、出错率较高的缺陷,提供一种抗冲击能力较好、安全性较高、设备稳定性较高、提高设备使用寿命、提高资料利用率、出错率较低的热拔插板卡电源保护电路。
[0004] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种热拔插板卡电源保护电路,包括电压比较单元和开关单元,所述电压比较单元与所述开关单元连接,所述电压比较单元包括电压比较器、第十六电阻、第十三电阻和二极管,所述开关电源包括M0S管和第十四电阻,所述电压比较器的同向输入端通过所述第十六电路与所述二极管的一端连接,所述电压比较器的反相输入端通过所述第十三电阻与所述二极管的一端连接,所述二极管的另一端与热拔插板卡电源的输入端连接,所述电压比较器的输出端通过所述第十四电阻与所述M0S管的栅极连接,所述M0S管的漏极与所述热拔插板卡电源的输出端连接。
[0005] 在本实用新型所述的热拔插板卡电源保护电路中,所述开关单元还包括第四电阻,所述第四电阻的一端与所述M0S管的漏极连接,所述第四电阻的另一端与所述M0S管的源极连接,所述第四电阻的另一端还与所述二极管的一端连接。
[0006] 在本实用新型所述的热拔插板卡电源保护电路中,所述开关单元还包括第十电阻,所述M0S管的栅极通过所述第十电阻与所述M0S管的源极连接。
[0007] 在本实用新型所述的热拔插板卡电源保护电路中,所述电压比较单元还包括第七电阻、第七电容和第十九电阻,所述第七电阻和第七电容并联,并联的一端与所述电压比较器的反相输入端连接,并联的另一端接地,所述电压比较器的同相输入端通过所述第十九电阻接地。
[0008] 在本实用新型所述的热拔插板卡电源保护电路中,所述电压比较单元还包括第三电阻和第十一电容,所述电压比较器的一引脚通过所述第三电阻与所述二极管的一端连接,所述电压比较器的一引脚还通过所述第十一电容接地。
[0009] 在本实用新型所述的热拔插板卡电源保护电路中,所述二极管的一端为阴极,所述二极管的另一端为阳极。
[0010] 在本实用新型所述的热拔插板卡电源保护电路中,所述M0S管为P沟道M0S管。
[0011] 实施本实用新型的热拔插板卡电源保护电路,具有以下有益效果:由于使用电压比较单元和开关单元,电压比较单元包括电压比较器、第十六电阻、第十三电阻和二极管,开关电源包括M0S管和第十四电阻,电压比较器的同向输入端通过第十六电路与二极管的一端连接,电压比较器的反相输入端通过第十三电阻与二极管的一端连接,二极管的另一端与热拔插板卡电源的输入端连接,电压比较器的输出端通过第十四电阻与所述M0S管的栅极连接,M0S管的漏极与热拔插板卡电源的输出端连接,二极管可防止对外部电源的冲击,当热拔插板卡电源保护电路接入后,实际的电源并未供到设备,而是经过延时处理再供给设备,即把热拔插通过硬件电路转换成冷插拔,取其精华去其糟柏,既保留了热插拔的便利性,又去除了现有热插拔技术的电流冲击问题,所以其抗冲击能力较好、安全性较高、设备稳定性较高、提高设备使用寿命、提高资料利用率、出错率较低。
附图说明
[0012] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或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实用新型的一些实施例,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他的附图。
[0013]图1为本实用新型热拔插板卡电源保护电路一个实施例中的结构示意图。
具体实施方式
[0014] 下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[0015] 在本实用新型热拔插板卡电源保护电路实施例中,其热拔插板卡电源保护电路的结构示意图如图1所示。图1中,该热拔插板卡电源保护电路包括电压比较单元01和开关单元02,电压比较单元01与开关单元02连接,电压比较单元01包括电压比较器U5A、第十六电阻R16、第十三电阻R13和二极管D1,开关电源02包括M0S管U4和第十四电阻R14,电压比较器01的同向输入端通过第十六电路R16与二极管D1的一端连接,电压比较器01的反相输入端通过第十三电阻R13与二极管D1的一端连接,二极管D1的另一端与热拔插板卡电源的输入端P0WER_IN连接,电压比较器U5A的输出端通过第十四电阻R14与M0S管U4的栅极G连接,M0S管U4的漏极D与热拔插板卡电源的输出端Vout连接。二极管D1可防止对外部电源的冲击。当热拔插板卡电源保护电路接入后,实际的电源并未供到设备,而是经过延时处理再供给设备,即把热拔插通过硬件电路转换成冷插拔,取其精华去其糟柏,既保留了热插拔的便利性,又去除了现有热插拔技术的电流冲击问题,所以其抗冲击能力较好、安全性较高、设备稳定性较高、提高设备使用寿命、提高资料利用率、出错率较低。运用纯硬件的方式改善了传统的热拔插技术。
[0016] 值得一提的是,本实施例中,M0S管U4为P沟道M0S管。当然,在本实施例的一些情况下,M0S管U4也可以选用P沟道M0S管,但这时电路结构也要随着进行改动。
[0017] 本实施例中,开关单元02还包括第四电阻R4,第四电阻R4的一端与M0S管U4的漏极D连接,第四电阻R4的另一端与M0S管U4的源极S连接,第四电阻R4的另一端还与二极管D1的一端连接。开关单元02还包括第十电阻R10,M0S管U4的栅极G通过第十电阻R10与M0S管U4的源极S连接。值得一提的是,本实施例中,二极管D1的一端为阴极,二极管D1的另一端为阳极。
[0018] 本实施例中,电压比较单元01还包括第七电阻R7、第七电容C7和第十九电阻R19,第七电阻R7和第七电容C7并联,并联的一端与电压比较器U5A的反相输入端连接,并联的另一端接地GND,电压比较器U5A的同相输入端通过第十九电阻R19接地GND。电压比较单元01还包括第三电阻R3和第^^一电容C11,电压比较器U5A的一引脚8通过第三电阻R3与二极管D1的一端连接,电压比较器U5A的一引脚8还通过第^^一电容C11接地GND。
[0019] 本实施例中,要使设备接口接通并完成加载电路,需同时满足三个条件:电源接通、地线接通、等待一至两秒;同时满足此三个条件可以使电路电源和信号同时接通,在接口接通瞬间所产生冲击电流会在一至两秒的等待时间内释放,一至两秒后接口已处于百分百接触,并已释放冲击电流,达到稳定的状态,此时硬件控制接口上电,冲击就不会加载到主要电路上,从而解决了波动电流对主电路的冲击问题,有效防止芯片被烧毁,使电路的安全性得到极大提升。该热拔插板卡电源保护电路在造价上相对于传统的热拔插技术,虽然造价相对贵一些,但就性价比计算,其高出的造价相对其带来的好处绝对物有所值,性价比比传统热拔插技术明显有很大提升。
[0020] 值得一提的是,每块热拨插板卡上都带有上述的热拔插板卡电源保护电路,其功能是延时上电,避免电流冲击,该功能主要由电压比较器U5A和M0S管U4实现,上电时在电压比较器U5A的同向输入端,当电源输入Vin和地GND同时接通时,此热拔插板卡电源保护电路才开始起作用。起作用前,即使电源输入Vin先接通,只能通过第四电阻R4接入热拔插板卡电源保护电路,第四电阻R4的电阻值较大,电流最大只有几百uA,不足以对内部电路造成冲击。
[0021] 电源输入Vin与地GND都接通后,热拔插板卡电源保护电路开始起作用。电压比较器U5A的同向输入端的电压V3固定为l/2Vin,反向输入端的电压V2因第七电阻R7和第七电容C7组成的RC电路而延时下降,其瞬间电压大小为Vin,电压比较器U5A的同向输入端的电压V3小于反向输入端的电压V2,电压比较器U5A输出截止,电压比较器U5A的输出端VI处相当于悬空,M0S管U4的栅极电压Vg等同于源极电压Vs,M0S管U4无法导通。随后电源输入Vin通过第十三电阻R13对第七电容C7充电,最终反向输入端的电压V2趋于稳定值R4/(R13+R4)Vin。第七电容C7的充电时间计算公式:
[0022] T = R13*C7)*ln[(Vin_V2)/Vin]
[0023] 取反向输入端的电压V2 =同向输入端的电压V3,得T = (R13*C7)*ln(l/2),第十三电阻R13的阻值取47K,第七电容C7的电容值取47uF,得T = -1.531秒,T为第七电容C7的充电时间。故电源接通超过1.531秒后,反向输入端的电压V2大于同向输入端的电压V3,电压比较器U5A输出饱和,相当于接地GND,即VI = 0,栅极电压Vg为l/2Vin,源极栅极之间的电压Vsg = l/2Vin,大于M0S管U4的门槛电压,M0S管U4导通,此时热拔插板卡的供电才算真正接通。波动电流过后百分百接触才上电,不会对主电路产生冲击,其以纯硬件方式完成延时上电,出错率极低。
[0024] 总之,在本实施例中,该热拔插板卡电源保护电路适用于所有热拔插设备,所采用的纯硬件方式控制热拔插技术出错率极低,设备稳定性得到极大提高,从而也有效提升了设备的使用寿命,提高了资料的利用率。为改善现今电子产品(特别是USB接口连接产品)使用寿命短,废弃率高的现象,提供了实现节约、环保、低碳和高效产业的一种有效解决方案。
[0025] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种热拔插板卡电源保护电路,其特征在于,包括电压比较单元和开关单元,所述电压比较单元与所述开关单元连接,所述电压比较单元包括电压比较器、第十六电阻、第十三电阻和二极管,所述开关电源包括MOS管和第十四电阻,所述电压比较器的同向输入端通过所述第十六电路与所述二极管的一端连接,所述电压比较器的反相输入端通过所述第十三电阻与所述二极管的一端连接,所述二极管的另一端与热拔插板卡电源的输入端连接,所述电压比较器的输出端通过所述第十四电阻与所述MOS管的栅极连接,所述MOS管的漏极与所述热拔插板卡电源的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的热拔插板卡电源保护电路,其特征在于,所述开关单元还包括第四电阻,所述第四电阻的一端与所述MOS管的漏极连接,所述第四电阻的另一端与所述MOS管的源极连接,所述第四电阻的另一端还与所述二极管的一端连接。
3.根据权利要求2所述的热拔插板卡电源保护电路,其特征在于,所述开关单元还包括第十电阻,所述MOS管的栅极通过所述第十电阻与所述MOS管的源极连接。
4.根据权利要求3所述的热拔插板卡电源保护电路,其特征在于,所述电压比较单元还包括第七电阻、第七电容和第十九电阻,所述第七电阻和第七电容并联,并联的一端与所述电压比较器的反相输入端连接,并联的另一端接地,所述电压比较器的同相输入端通过所述第十九电阻接地。
5.根据权利要求4所述的热拔插板卡电源保护电路,其特征在于,所述电压比较单元还包括第三电阻和第十一电容,所述电压比较器的一引脚通过所述第三电阻与所述二极管的一端连接,所述电压比较器的一引脚还通过所述第十一电容接地。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的热拔插板卡电源保护电路,其特征在于,所述二极管的一端为阴极,所述二极管的另一端为阳极。
7.根据权利要求6所述的热拔插板卡电源保护电路,其特征在于,所述MOS管为P沟道MOS 管。
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