CN207117166U - 一种电源热插拔保护电路 - Google Patents
一种电源热插拔保护电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN207117166U CN207117166U CN201720672989.XU CN201720672989U CN207117166U CN 207117166 U CN207117166 U CN 207117166U CN 201720672989 U CN201720672989 U CN 201720672989U CN 207117166 U CN207117166 U CN 207117166U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fet
- poles
- controller
- operational amplifier
- protection circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 8
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Protection Of Static Devices (AREA)
Abstract
本实用新型提供一种电源热插拔保护电路，包括：多个场效应管以及控制器U4；每个场效应管之间并联连接；每个场效应管的D极，控制器U4的VCC端分别与输入端Uin连接；每个场效应管Q1的S极分别与输出端Uout连接；每个场效应管Q1的G极分别与控制器U4的GATE端连接；控制器U4的GND端接地,控制器U4的EN端接收使能VEN信号。当并联的场效应管中出现单颗场效应管的电流异常增大时，将热插拔控制器的使能信号及时拉低，控制器关断场效应管的驱动信号VG，从而断开场效应管连接的电路前后级，达到保护线路的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源热插拔领域，尤其涉及一种电源热插拔保护电路。
背景技术
热拔插是指将板卡与带电工作底板进行插拔，即带电插拔。为了避免板卡与带电工作底板插拔过程中出现的过大电流，造成底板工作状态错误或是损坏连接器、电路元件、电路板的金属连线等部件或器件，通常在需要热插拔的板卡上应用热插拔线路。热插拔线路的作用主要体现在上电启动和故障保护的过程中。常见的热插拔线路是通过一个控制器和若干功率MOSFET以及外围线路构成，通流的若干功率MOSFET通过并联方式连接，达到增加其功率传导能力的目的。
热插拔方案以热插拔控制器为核心，通过外接一个或多个N沟道功率场效应管MOSFET和少数外围元件，即可实现板卡与带电工作底板间的安全热插拔。当多个功率场效应管MOSFET并联时，若出现不均流，其中一路电流过大，会造成MOSFET过应力烧毁的情况，危害线路和整个板卡的安全。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种电源热插拔保护电路，包括：多个场效应管以及控制器U4；每个场效应管之间并联连接；
每个场效应管的D极，控制器U4的VCC端分别与输入端Uin连接；
每个场效应管Q1的S极分别与输出端Uout连接；
每个场效应管Q1的G极分别与控制器U4的GATE端连接；
控制器U4的GND端接地,控制器U4的EN端接收使能VEN信号。
优选地，包括：第一场效应管Q1，第二场效应管Q2，第三场效应管Q3；
第一场效应管Q1的D极，第二场效应管Q2的D极，第三场效应管Q3的D极，控制器U4的VCC端分别与输入端Uin连接；
第一场效应管Q1的G极，第二场效应管Q2的G极，第三场效应管Q3的G极分别与控制器U4的GATE端连接；
第一场效应管Q1的S极，第二场效应管Q2的S极，第三场效应管Q3的S极分别与输出端Uout连接。
优选地，还包括：第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第一二极管D1，第二二极管D2，第三二极管D3，第一运算放大器U1，第二运算放大器U2，逻辑与门U3；
第一电阻R1的第一端与第一场效应管Q1的D极连接，第一电阻R1的第二端与第一二极管D1阳极连接，第一二极管D1阴极与第一运算放大器U1正向输入端连接；
第二电阻R2的第一端与第二场效应管Q2的D极连接，第一电阻R2的第二端与第二二极管D2阳极连接，第二二极管D2阴极与第一运算放大器U1正向输入端连接；
第三电阻R3的第一端与第三场效应管Q3的D极连接，第三电阻R3的第二端与第三二极管D3阳极连接，第三二极管D3阴极与第一运算放大器U1正向输入端连接；
第一运算放大器U1负向输入端分别与第一场效应管Q1的S极，第二场效应管Q2的S极，第三场效应管Q3的S极，输出端Uout连接；
第一运算放大器U1输出端与第二运算放大器U2的负向输入端连接，第二运算放大器U2的正向输入端连接参考电压输入端VR；第二运算放大器U2的输出端连接逻辑与门U3的第二端，逻辑与门U3的第一端接收使能VEN信号。
优选地，第一场效应管Q1，第二场效应管Q2，第三场效应管Q3分别采用N-MOS管。
优选地，控制器U4采用IR4426芯片。
优选地，第一运算放大器U1，第二运算放大器U2分别采用F108运算放大器，或LFC4低功耗运算放大器。
优选地，还包括：第一温度检测模块，第二温度检测模块，第三温度检测模块，微控制器；
第一温度检测模块用于检测第一场效应管Q1的表面温度，并将检测的表面温度传输至微控制器；
第二温度检测模块用于检测第二场效应管Q2的表面温度，并将检测的表面温度传输至微控制器；
第三温度检测模块用于检测第三场效应管Q3的表面温度，并将检测的表面温度传输至微控制器；
控制器U4，第一温度检测模块，第二温度检测模块，第三温度检测模块分别与微控制器连接，微控制器用于获取每个场效应管的表面温度，当场效应管的表面温度超过预设值时，通过控制器U4控制所述场效应管关断。
从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：
通过第一场效应管Q1，第二场效应管Q2，第三场效应管Q3导通时漏源极之间的阻抗，侦测场效应管的漏源极电流，当并联的第一场效应管Q1，第二场效应管Q2，第三场效应管Q3中出现单颗场效应管的电流异常增大时，将热插拔控制器的使能信号及时拉低，控制器关断场效应管的驱动信号VG，从而断开场效应管连接的电路前后级，达到保护线路的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对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。
图1为电源热插拔保护电路图；
图2为电源热插拔的过流保护电路图。
具体实施方式
为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本实用新型保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，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它实施例，都属于本专利保护的范围。
本实施例包括：第一场效应管Q1，第二场效应管Q2，第三场效应管Q3，控制器U4；如图1所示，第一场效应管Q1的D极，第二场效应管Q2的D极，第三场效应管Q3的D极，控制器U4的VCC端分别与输入端Uin连接；第一场效应管Q1的G极，第二场效应管Q2的G极，第三场效应管Q3的G极分别与控制器U4的GATE端连接；第一场效应管Q1的S极，第二场效应管Q2的S极，第三场效应管Q3的S极分别与输出端Uout连接；控制器U4的GND端接地,控制器U4的EN端接收使能VEN信号。
当板卡插入带电工作的底板时，热插拔控制器检测到输入到板卡的电压Uin，然后控制器通过GATE端，缓慢升高场效晶体管栅极电压VG，达到缓慢启动的效果。当栅极电压VG达到额定电压后，第一场效应管Q1，第二场效应管Q2，第三场效应管Q3分别完全导通。
在场效应管多管并联时，器件内部参数的微小差异或是线路异常，会引起并联各支路电流的不平衡，严重时会导致单管过流损坏，甚至会造成线路烧毁。
电源热插拔保护电路还包括：第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第一二极管D1，第二二极管D2，第三二极管D3，第一运算放大器U1，第二运算放大器U2，逻辑与门U3；
第一电阻R1的第一端与第一场效应管Q1的D极连接，第一电阻R1的第二端与第一二极管D1阳极连接，第一二极管D1阴极与第一运算放大器U1正向输入端连接；第二电阻R2的第一端与第二场效应管Q2的D极连接，第一电阻R2的第二端与第二二极管D2阳极连接，第二二极管D2阴极与第一运算放大器U1正向输入端连接；第三电阻R3的第一端与第三场效应管Q3的D极连接，第三电阻R3的第二端与第三二极管D3阳极连接，第三二极管D3阴极与第一运算放大器U1正向输入端连接；第一运算放大器U1负向输入端分别与第一场效应管Q1的S极，第二场效应管Q2的S极，第三场效应管Q3的S极，输出端Uout连接；第一运算放大器U1输出端与第二运算放大器U2的负向输入端连接，第二运算放大器U2的正向输入端连接参考电压输入端VR；第二运算放大器U2的输出端连接逻辑与门U3的第二端，逻辑与门U3的第一端接收使能VEN信号。
第一场效应管Q1，第二场效应管Q2，第三场效应管Q3分别采用N-MOS管。控制器U4采用IR4426芯片。第一运算放大器U1，第二运算放大器U2分别采用F108运算放大器，或LFC4低功耗运算放大器。
热插拔方案以热插拔控制器为核心，通过外接一个或多个N沟道功率场效应管MOSFET和少数外围元件，即可实现板卡与带电工作底板间的安全热插拔。当采用多个功率场效应管MOSFET并联时，可以达到增加其功率传导能力的目的。
为了避免热插拔线路中并联线路中出现单个或多个MOSFET电流异常增加的情况，需要增加热插拔的掉电保护线路。
在热插拔线路正常工作时，第一场效应管Q1，第二场效应管Q2，第三场效应管Q3处于完全导通状态，此时场效应管的导通电阻为RDS(ON)，阻值比较小，在毫欧姆级别。当电流通过场效应管时，场效应管两端的电压和通过场效应管的电流成正比关系。
在第一场效应管Q13的栅极，第二场效应管Q23的栅极，第三场效应管Q3的栅极引出，分别经过串联的电阻和二极管，最后通过一个输出端点连接到运算放大器，运算放大器的输出电压为VE1。由于二极管的单向性，场效应管中栅极的最大电压才能通过二极管与运算放大器的正向输入端相连，即正向输入端的电压反映的是并联场效应管中漏极电压的最大值，电阻起到限流作用。
输出电压VE2和热插拔线路控制器的原始使能信号VEN经过逻辑与门U3，输出结果VEN_R作为热插拔控制器实际的使能信号。
正常情况下并联场效应管的电流IDS均衡，当某个场效应管电流异常并增大到某一阈值IMAX后，运算放大器的输出VE1会超过参考电压VR，导致第二级运算放大器的输出VE2由高电平降为低电平，使得实际输出的使能信号VEN_R变为低，从而通过热插拔线路控制器关断MOSFET的驱动信号VG，保证在并联MOSFET中出现电流异常增大时，及时断开热插拔电路的前后级，达到保护线路的目的。
电源热插拔的过流保护电路中，第一运算放大器的输入信号为并联MOSFET中漏源极电压VDS的最大值。第一运算放大器的输出电压VE1输入到第二运算放大器的同相输入端，而第二运算放大器的反向输入端为阈值电压VR，输出的比较结果为VE2。逻辑与门的一个输入信号为VE2，另一个输入信号为热插拔线路控制器原始的使能VEN信号，与门的输出为芯片的实际使能信号VEN_R，连接到热插拔线路控制器的EN引脚。
电源热插拔保护电路还包括：第一温度检测模块，第二温度检测模块，第三温度检测模块，微控制器；第一温度检测模块用于检测第一场效应管Q1的表面温度，并将检测的表面温度传输至微控制器；第二温度检测模块用于检测第二场效应管Q2的表面温度，并将检测的表面温度传输至微控制器；第三温度检测模块用于检测第三场效应管Q3的表面温度，并将检测的表面温度传输至微控制器；控制器U4，第一温度检测模块，第二温度检测模块，第三温度检测模块分别与微控制器连接，微控制器用于获取每个场效应管的表面温度，当场效应管的表面温度超过预设值时，通过控制器U4控制所述场效应管关断。
第一温度检测模块，第二温度检测模块，第三温度检测模块，微控制器对并联的场效应管进行温度侦测。由于MOSFET漏极源极导通电阻RDS(ON)的值容易受到温度的影响，当温度升高时，通过温度侦测，实时补偿MOSFET的RDS(ON)的温度漂移，保证电流侦测的准确性，这样可以进一步设定精确的过电流保护的上限值，实现精确的过电流保护。
当并联的MOSFET出现不均流现象，同时某个MOSFET的漏源极电流超过阈值电流后，即通过拉低热插拔控制器的使能信号，控制MOSFET的栅极电压断开前后级线路，保护整个线路的安全。
电源热插拔的过流保护电路，在并联MOSFET的方案中，通过MOSFET的导通阻抗RDS(ON)侦测MOSFET的漏源极电流IDS，选通最大的漏源极电流对应的最大电压，经过第一级运算放大器放大后，与阈值电压比较后输出为预警信号，和热插拔线路的初始使能信号进行逻辑与运算后，作为热插拔控制器实际的使能信号。当并联的MOSFET出现不均流现象，同时某个MOSFET的漏源极电流超过阈值电流后，即通过拉低热插拔控制器的使能信号，控制MOSFET的栅极电压断开前后级线路，保护整个线路的安全。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种电源热插拔保护电路，其特征在于，包括：多个场效应管以及控制器U4；每个场效应管之间并联连接；
每个场效应管的D极，控制器U4的VCC端分别与输入端Uin连接；
每个场效应管Q1的S极分别与输出端Uout连接；
每个场效应管Q1的G极分别与控制器U4的GATE端连接；
控制器U4的GND端接地,控制器U4的EN端接收使能VEN信号。
2.根据权利要求1所述的电源热插拔保护电路，其特征在于，
包括：第一场效应管Q1，第二场效应管Q2，第三场效应管Q3；
第一场效应管Q1的D极，第二场效应管Q2的D极，第三场效应管Q3的D极，控制器U4的VCC端分别与输入端Uin连接；
第一场效应管Q1的G极，第二场效应管Q2的G极，第三场效应管Q3的G极分别与控制器U4的GATE端连接；
第一场效应管Q1的S极，第二场效应管Q2的S极，第三场效应管Q3的S极分别与输出端Uout连接。
3.根据权利要求2所述的电源热插拔保护电路，其特征在于，
还包括：第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第一二极管D1，第二二极管D2，第三二极管D3，第一运算放大器U1，第二运算放大器U2，逻辑与门U3；
第一电阻R1的第一端与第一场效应管Q1的D极连接，第一电阻R1的第二端与第一二极管D1阳极连接，第一二极管D1阴极与第一运算放大器U1正向输入端连接；
第二电阻R2的第一端与第二场效应管Q2的D极连接，第一电阻R2的第二端与第二二极管D2阳极连接，第二二极管D2阴极与第一运算放大器U1正向输入端连接；
第三电阻R3的第一端与第三场效应管Q3的D极连接，第三电阻R3的第二端与第三二极管D3阳极连接，第三二极管D3阴极与第一运算放大器U1正向输入端连接；
第一运算放大器U1负向输入端分别与第一场效应管Q1的S极，第二场效应管Q2的S极，第三场效应管Q3的S极，输出端Uout连接；
第一运算放大器U1输出端与第二运算放大器U2的负向输入端连接，第二运算放大器U2的正向输入端连接参考电压输入端VR；第二运算放大器U2的输出端连接逻辑与门U3的第二端，逻辑与门U3的第一端接收使能VEN信号。
4.根据权利要求1或2所述的电源热插拔保护电路，其特征在于，
第一场效应管Q1，第二场效应管Q2，第三场效应管Q3分别采用N-MOS管。
5.根据权利要求1或2所述的电源热插拔保护电路，其特征在于，
控制器U4采用IR4426芯片。
6.根据权利要求3所述的电源热插拔保护电路，其特征在于，
第一运算放大器U1，第二运算放大器U2分别采用F108运算放大器，或LFC4低功耗运算放大器。
7.根据权利要求2所述的电源热插拔保护电路，其特征在于，
还包括：第一温度检测模块，第二温度检测模块，第三温度检测模块，微控制器；
第一温度检测模块用于检测第一场效应管Q1的表面温度，并将检测的表面温度传输至微控制器；
第二温度检测模块用于检测第二场效应管Q2的表面温度，并将检测的表面温度传输至微控制器；
第三温度检测模块用于检测第三场效应管Q3的表面温度，并将检测的表面温度传输至微控制器；
控制器U4，第一温度检测模块，第二温度检测模块，第三温度检测模块分别与微控制器连接，微控制器用于获取每个场效应管的表面温度，当场效应管的表面温度超过预设值时，通过控制器U4控制所述场效应管关断。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720672989.XU CN207117166U (zh) | 2017-06-08 | 2017-06-08 | 一种电源热插拔保护电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720672989.XU CN207117166U (zh) | 2017-06-08 | 2017-06-08 | 一种电源热插拔保护电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207117166U true CN207117166U (zh) | 2018-03-16 |
Family
ID=61593400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201720672989.XU Active CN207117166U (zh) | 2017-06-08 | 2017-06-08 | 一种电源热插拔保护电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN207117166U (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109327020A (zh) * | 2018-10-08 | 2019-02-12 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种服务器电源的热插拔保护装置及服务器供电系统 |
| CN109327012A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-02-12 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种主板的保护电路及服务器 |
| CN111106743A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-05 | 苏州浪潮智能科技有限公司 | 一种实现热插拔mosfet均流的电路结构 |
| CN111181128A (zh) * | 2020-02-16 | 2020-05-19 | 苏州浪潮智能科技有限公司 | 一种基于e-fuse芯片的保护电路 |
| CN116865203A (zh) * | 2023-06-01 | 2023-10-10 | 湖南恩智测控技术有限公司 | 电子负载过流保护方法、电子负载和计算机可读存储介质 |
-
2017
- 2017-06-08 CN CN201720672989.XU patent/CN207117166U/zh active Active
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109327012A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-02-12 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种主板的保护电路及服务器 |
| CN109327012B (zh) * | 2018-09-21 | 2020-03-31 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种主板的保护电路及服务器 |
| CN109327020A (zh) * | 2018-10-08 | 2019-02-12 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种服务器电源的热插拔保护装置及服务器供电系统 |
| CN111106743A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-05 | 苏州浪潮智能科技有限公司 | 一种实现热插拔mosfet均流的电路结构 |
| CN111181128A (zh) * | 2020-02-16 | 2020-05-19 | 苏州浪潮智能科技有限公司 | 一种基于e-fuse芯片的保护电路 |
| CN116865203A (zh) * | 2023-06-01 | 2023-10-10 | 湖南恩智测控技术有限公司 | 电子负载过流保护方法、电子负载和计算机可读存储介质 |
| CN116865203B (zh) * | 2023-06-01 | 2024-05-07 | 湖南恩智测控技术有限公司 | 电子负载过流保护方法、电子负载和计算机可读存储介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN207117166U (zh) | 一种电源热插拔保护电路 | |
| CN105446404B (zh) | 低压差线性稳压器电路、芯片和电子设备 | |
| CN103835978A (zh) | 风扇控制电路 | |
| CN204666703U (zh) | 快充电池保护板的电流检测电路 | |
| CN103455121A (zh) | Usb电源控制电路 | |
| CN203759164U (zh) | 一种检测usb负载设备接入状态的电路 | |
| CN206097104U (zh) | 热插拔保护电路及电子设备 | |
| CN104679063A (zh) | 温度控制电路 | |
| CN103217615B (zh) | 一种输出短路检测电路 | |
| CN102375129A (zh) | 电源检测电路 | |
| CN106968978B (zh) | 数据中心用风扇控制电路 | |
| CN106033241A (zh) | 接口供电电路 | |
| CN106569572B (zh) | 主板及具有该主板的电脑控制系统 | |
| CN106253455A (zh) | 一种供电电路 | |
| CN207799411U (zh) | 一种新型降压调节电路上电时序控制装置 | |
| CN105867523B (zh) | 放电电路及应用该放电电路的主板 | |
| CN106160038A (zh) | 充电电路 | |
| CN204462295U (zh) | 从设备及其插入检测辅助电路 | |
| CN104237612A (zh) | 过电流侦测电路 | |
| CN106292967A (zh) | 电子设备及其主板 | |
| CN207232298U (zh) | 一种带限流保护的gps天线状态检测模块 | |
| CN207215948U (zh) | 一种usb负载检测电路 | |
| CN206819200U (zh) | 一种假负载控制电路 | |
| CN206379715U (zh) | 直流电源输入防反接改进电路 | |
| CN206684667U (zh) | 一种防止上电电压波动的多硬盘供电装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |