CN209388296U - 一种通用型热插拔电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种通用型热插拔电路，其在模块热插拔过程中，通过延时电路延时一段时间再打开输入回路的功率管，从而避开了模块插入过程的时间，使模块插入过程中输入回路是处于断开状态不会带电；在模块插入状态完成后，通过限流电阻给模块内部电容充电，并由限流电阻的压降来判断模块内部电容是否充满电，在模块内部电容即将充满时通过控制电路打开模块和输入回路，确保在输入回路打开瞬间不会产生大的冲击电流，这将保护整个系统在带电更换故障部件时，安全可靠的运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及数据通信设备中的热插拔技术领域，尤其是涉及一种通用型热插拔电路。
背景技术
服务器、网络交换机、冗余存储磁盘阵列(RAID),以及其它形式的通信基础设施等高可用性系统，需要在整个使用生命周期内具有接近零的停机率。如果这种系统的一个部件发生故障或需要升级，它必须在不中断系统其余部分的情况下带电进行更换，在系统维持运动的情况下，发生故障的电路板或者模块将被移除，同时替换部件将被插入，这个过程称为热插拔(hot swapping)。在热插拔过程中，由于是首次带电插入一个模块，模块内未充电的电容需要所有可用的电流对其进行充电，因此强电信号在替换部件上的连接器和母板上的连接器机械触点接触瞬间通常会产生大的电流冲击并出现打火现象，如果不对这个浪涌冲击电流加以限制，这种浪涌电流冲击将会大幅度降低系统其它设备的供电电压，从而影响系统其它供电设备的正常工作，轻则对系统其它设备造成干扰，重则使系统中的多个模块复位并对模块的连接器造成损伤。
为了消除热插拔过程中强电信号通过机械触点接触瞬间产生的电流冲击，实现安全的热插拔，目前普遍采用的技术使用带热插拔功能(内置交错引脚)的连接器配合热插拔控制器来实现热插拔，在插拔过程中，替换部件不会带电工作，在连接器对插完毕后，热插拔控制器发出的弱电信号通过替换部件上的带热插拔功能连接器和母板连接器的交错引脚的接触，打开替换部件的强电供电回路，使其安全可靠的工作。但这种解决方式对连接器要求较高，需要连接器自带热插拔功能。由于热插拔连接器的价格高且选型较少，系统内部各个部件的连接很难选到合适的热插拔连接器，这就大大限制了其使用范围。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种通用型热插拔电路，其能够兼容各种类型的连接器，无需配合带热插拔功能的连接器就能够实现热插拔功能。
为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种通用型热插拔电路，其包括输入端Ui、输出端Uo、稳压管V1、555定时器N1、光耦V2、第一光耦继电器V3、第二光耦继电器V4、第一MOS管V5和第二MOS管V6，输入端Ui的正极与输出端Uo的正极连接且通过第一电阻R1分别连接稳压管V1的负极、555定时器N1的电源端和复位端、以及经第四电阻R4接光耦V2的正输出端、经第五电阻R5接第一光耦继电器V3的输出端，输入端Ui的负极与稳压管V1的正极、555定时器N1的接地端、光耦V2的负输入端、第一MOS管V5的源极连接，输入端Ui的负极还分别通过第二电容C2、第三电阻R3与555定时器N1的电压控制端、触发输入端连接，555定时器N1的触发输入端与阈值输入端连接；555定时器N1的输出端通过第二电阻R2与光耦V2的正输入端连接，光耦V2的正输出端通过第四电阻R4与555定时器N1的电源端相连，负输出端与第一MOS管V5的栅极连接，漏极与第二光耦继电器V4的负输入端连接且与第二MOS管V6的源极连接，第一光耦继电器V3的负输入端与第二光耦继电器V4的正输入端相连，输出端与第二MOS管V6的栅极连接，正输入端通过第六电阻R6与第二MOS管V6的漏极连接且与输出端Uo的负极连接，第二MOS管V6的源极与漏极之间接有第九电阻R9，第二光耦继电器V4的的两个输出端分别接控制信号的正、负极。
所述的通用型热插拔电路，其稳压管V1两端并联有第一电容C1。
所述的通用型热插拔电路，其555定时器N1的触发输入端与复位端之间接有第三电容C3。
所述的通用型热插拔电路，其第一MOS管V5的栅极与源极之间接有并联的第四电容C4和第七电阻R7。
所述的通用型热插拔电路，其第二MOS管V6的栅极与源极之间接有并联的第五电容C5和第八电阻R8。
由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下优越性：
该通用型热插拔电路，其在模块热插拔过程中，通过延时电路延时一段时间再打开输入回路的功率管，从而避开了模块插入过程的时间，使模块插入过程中输入回路是处于断开状态不会带电；在模块插入状态完成后，通过限流电阻给模块内部电容充电，并由限流电阻的压降来判断模块内部电容是否充满电，在模块内部电容即将充满时通过控制电路打开模块和输入回路，确保在输入回路打开瞬间不会产生大的冲击电流，这将保护整个系统在带电更换故障部件时，安全可靠的运行。
该通用型热插拔电路，其还具备抑制输入浪涌冲击电流的功能，能够将浪涌冲击电流控制在2A以内，冲击电流抑制指标远超行业水准，因此模块内部设计此电路将无需另外设计浪涌电流保护电路，大大节省了空间和设计成本。
该通用型热插拔电路，其具有体积小、使用简单、功能兼容性强、可靠性高的特点，适用范围广，适用于各种模块的热插拔要求，具有很广阔的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型通用型热插拔电路的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。
如图1所示，该通用型热插拔电路，其包括输入端Ui、输出端Uo、稳压管V1、555定时器N1、光耦V2、第一光耦继电器V3、第二光耦继电器V4、第一MOS管V5和第二MOS管V6，输入端Ui的正极与输出端Uo的正极连接且通过第一电阻R1分别连接稳压管V1的负极、555定时器N1的电源端(引脚8)和复位端(引脚4)以及经第四电阻R4连接光耦V2的正输出端(引脚4)、经第五电阻R5连接第一光耦继电器V3的输出端(引脚4)，输入端Ui的负极与稳压管V1的正极、555定时器N1的接地端(引脚1)、光耦V2的负输入端(引脚2)、第一MOS管V5的源极连接，输入端Ui的负极还分别通过第二电容C2、第三电阻R3与555定时器N1的电压控制端(引脚5)、触发输入端(引脚2)连接，555定时器N1的触发输入端(引脚2)与阈值输入端(引脚6)连接；555定时器N1的输出端(引脚3)通过第二电阻R2与光耦V2的正输入端(引脚1)连接，光耦V2的正输出端(引脚4)通过第四电阻R4与555定时器N1的电源端相连，负输出端(引脚3)与第一MOS管V5的栅极连接，漏极与第二光耦继电器V4的负输入端(引脚2)连接且与第二MOS管V6的源极连接，第一光耦继电器V3的负输入端(引脚2)与第二光耦继电器V4的正输入端(引脚1)相连，输出端(引脚3)与第二MOS管V6的栅极连接，正输入端通过第六电阻R6与第二MOS管V6的漏极连接且与输出端Uo的负极连接，第二MOS管V6的源极与漏极之间接有第九电阻R9，第二光耦继电器V4的的两个输出端分别接控制信号(SIG)的正、负极。
上述的稳压管V1两端并联有第一电容C1。
上述的555定时器N1的触发输入端(引脚2)与复位端(引脚4)之间接有第三电容C3。
上述的第一MOS管V5的栅极与源极之间接有并联的第四电容C4和第七电阻R7。
上述的第二MOS管V6的栅极与源极之间接有并联的第五电容C5和第八电阻R8。
上述的555定时器N1型号为ICM7555，稳压管V1的型号为BWB12V，光耦V2的型号为TLP127，第一光耦继电器V3、第二光耦继电器V4的型号均为M212，第一MOS管V5、第二MOS管V6的型号均为FDA50N50。
本实用新型通用型热插拔电路的工作原理：输入电压Ui接入，通过第一电阻R1和稳压管V1稳压到12V给555定时器N1供电使其触发，经过第三电阻R3和第三电容C3延时5秒后，555定时器N1的输出端(引脚3)输出高电平，使光耦V2导通，此时稳压管V1的电压12V将通过光耦V2到达第一MOS管V5的栅极，从而触发第一MOS管V5的导通；在第一MOS管V5导通后，输入电压Ui将通过第九电阻R9给输出端Uo的模块内部的电容充电，并通过第九电阻R9两端的压降经过第六电阻R6给第一光耦继电器V3和第二光耦继电器V4供电，随着模块内部电容逐步充满电，第九电阻R9两端的压降也逐步较小，当减小到在一定值(5V左右)将无法维持第一光耦继电器V3和第二光耦继电器V4的工作，此时第一光耦继电器V3和第二光耦继电器V4的输出端导通，触发第二MOS管V6导通并使控制信号(SIG)正极和负极导通，控制信号将控制后端供电的模块打开使其处于工作状态。
本实用新型通用型热插拔电路参数是基于：输入电压为DC300V±100V(针对市电AC220V输入整流变换后的电压)，延时时间5S以上，冲击电流2A以内设计选取的。
延迟时间可通过以下公式进行计算：
T＝1.1×R3×C3＝1.1×1M×4.7μF＝5.17s。
如果热插拔过程的持续时间较长，要避开热插拔过程的时间，就需要将第一MOS管V5延时导通的时间增长，根据公式：T＝1.1×R3×C3，需要增大第二电阻R2和第二电容C2来满足时间的要求。
冲击电流通过可通过以下公式进行计算：
I＝Ui/R9＝400V/200Ω＝2A。
如果需要更小的冲击电流可通过调整第九电阻R9的阻值来满足。
当输入电压为其余值Ui时，需要对第一电阻R1参数进行调整(流经第一电阻R1的电流需在5mA以上)。第一电阻R1阻值计算公式为R1＝(Ui-12)V÷5mA。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (5)
1.一种通用型热插拔电路，其特征是：其包括输入端Ui、输出端Uo、稳压管V1、555定时器N1、光耦V2、第一光耦继电器V3、第二光耦继电器V4、第一MOS管V5和第二MOS管V6，输入端Ui的正极与输出端Uo的正极连接且通过第一电阻R1分别连接稳压管V1的负极、555定时器N1的电源端和复位端、以及经第四电阻R4接光耦V2的正输出端、经第五电阻R5接第一光耦继电器V3的输出端，输入端Ui的负极与稳压管V1的正极、555定时器N1的接地端、光耦V2的负输入端、第一MOS管V5的源极连接，输入端Ui的负极还分别通过第二电容C2、第三电阻R3与555定时器N1的电压控制端、触发输入端连接，555定时器N1的触发输入端与阈值输入端连接；555定时器N1的输出端通过第二电阻R2与光耦V2的正输入端连接，光耦V2的正输出端通过第四电阻R4与555定时器N1的电源端相连，负输出端与第一MOS管V5的栅极连接，漏极与第二光耦继电器V4的负输入端连接且与第二MOS管V6的源极连接，第一光耦继电器V3的负输入端与第二光耦继电器V4的正输入端相连，输出端与第二MOS管V6的栅极连接，正输入端通过第六电阻R6与第二MOS管V6的漏极连接且与输出端Uo的负极连接，第二MOS管V6的源极与漏极之间接有第九电阻R9，第二光耦继电器V4的两个输出端分别接控制信号的正、负极。
2.根据权利要求1所述的通用型热插拔电路，其特征是：其稳压管V1两端并联有第一电容C1。
3.根据权利要求1所述的通用型热插拔电路，其特征是：其555定时器N1的触发输入端与复位端之间接有第三电容C3。
4.根据权利要求1所述的通用型热插拔电路，其特征是：其第一MOS管V5的栅极与源极之间接有并联的第四电容C4和第七电阻R7。
5.根据权利要求1所述的通用型热插拔电路，其特征是：其第二MOS管V6的栅极与源极之间接有并联的第五电容C5和第八电阻R8。
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|---|---|---|---|---|
| CN112736890A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 杭州和利时自动化有限公司 | 一种包括dcs电源的工作电路及dcs电源供电系统 |
| CN112948304A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-06-11 | 迈普通信技术股份有限公司 | 一种热插拔板卡及通信设备 |
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