CN210007689U

CN210007689U - 基于场效应管的热插拔电路

Info

Publication number: CN210007689U
Application number: CN201920785428.XU
Authority: CN
Inventors: 张昌运; 章海晨; 费冬冬
Original assignee: Huzhou Shunwei Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Huzhou Shunwei Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2020-01-31
Anticipated expiration: 2029-05-29

Abstract

本申请公开了一种基于场效应管的热插拔电路。该电路包括：第一场效应管，源极为电压输入端；漏极为电压输出端，该漏极与负载连接；驱动模块，第一输入端与所述电压输入端连接，第二输入端与所述电压输出端连接，该驱动模块的输出端与所述第一场效应管的栅极连接，用于控制所述第一场效应管的导通，该输出端还通过第一电阻与所述电压输入端连接。本申请将场效应管作为开关器件，通过驱动模块的电压比较结果对场效应管的导通与断开进行控制，因此对电压变化的反应效率很高，和热插拔二极管相比可大大减小功耗；由于场效应管体积小、成本低、可靠性高，更有利于电路集成和小型化设计。

Description

基于场效应管的热插拔电路

技术领域

本申请涉及热插拔技术领域，特别是涉及一种基于场效应管的热插拔电路。

背景技术

当多个模块，例如负载并联在系统中时，由于不同模块的启动时序不同，输出电压的建立时间也不同。当对某个已经上电的模块直接进行插拔时，如果公共的输出直流母线上已经有电压，而该模块的输出还没建立，则会在该模块的电解电容中形成很大的瞬时冲击电流，从而将输出直流母线的电压拉低，甚至造成该模块损坏。因此，采用热插拔电路可以解决直接上电插拔引起的启动冲击问题。

现有技术中的热插拔电路采用两种方式实现，一是采用二极管，将二极管与模块串连，该方法电路简单，不足之处是二极管通态损耗大，没有反馈端，因此，对电压变化的反应效率不高。二是采用继电器，由于继电器的通态电阻很小，对模块的效率几乎不会产生影响，但是受到体积、成本、可靠性等限制，不利于电路小型化设计，尤其在低压大电流的情况下，选用继电器并不合适。

实用新型内容

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种基于场效应管的热插拔电路，包括：

第一场效应管，源极为电压输入端；漏极为电压输出端，该漏极与负载连接；

驱动模块，第一输入端与所述电压输入端连接，第二输入端与所述电压输出端连接，该驱动模块的输出端与所述第一场效应管的栅极连接，用于控制所述第一场效应管的导通，该输出端还通过第一电阻与所述电压输入端连接。

本申请将场效应管作为开关器件，通过驱动模块的电压比较结果对场效应管的导通与断开进行控制，因此对电压变化的反应效率很高，和热插拔二极管相比可大大减小功耗；由于场效应管体积小、成本低、可靠性高，更有利于电路集成和小型化设计。

可选地，该电路还包括：

第二场效应管，源极与所述第一场效应管的源极连接；漏极与所述第一场效应管的漏极连接；栅极与所述第一场效应管的栅极连接；相应地，

所述驱动模块的输出端还与所述第二场效应管的栅极连接，用于控制所述第二场效应管的导通。

该电路由于将场效应管进行并联，因此允许更大的电流输出，因此适合低压大电流的场合。

可选地，所述驱动模块为双电压比较器。

可选地，所述驱动模块包括：

运算放大器，正向输入端通过第四电阻与所述电压输入端连接；反向输入端通过第五电阻与所述电压输出端连接；所述正向输入端与所述反向输入端之间通过第一电容连接；电源引脚通过第三电阻接所述运算放大器的输出端，所述正向输入端通过第二电阻接所述运算放大器的输出端；所述运算放大器的输出端为所述驱动模块的输出端。

可选地，所述双电压比较器为LM393比较器。

可选地，所述电压输入端还与整流滤波电路连接。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请一个实施例的基于场效应管的热插拔电路的示意性电路图；

图2是根据本申请另一个实施例的基于场效应管的热插拔电路的示意性电路图；

图3是根据本申请另一个实施例的驱动模块的示意性电路图。

具体实施方式

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请的一个实施例提供了一种基于场效应管的热插拔电路。图1是根据本申请一个实施例的基于场效应管的热插拔电路的示意性电路图。参考图1，该电路可以包括：

第一场效应管Q1，源极S1为电压输入端，输入电压可以表示为Vin；漏极D1为电压输出端，输入电压可以表示为VOUT，该漏极D1可以与负载连接。Vin可以是5V。VOUT在稳定状态下可以是5V。

驱动模块101，第一输入端IN1与所述电压输入端连接，第二输入端IN2与所述电压输出端连接，该驱动模块101的输出端与所述第一场效应管Q1的栅极G1连接，用于控制所述第一场效应管Q1的导通，该输出端还通过第一电阻R1与所述电压输入端连接。该驱动模块101的输出端输出信号为VSWAP。第一电阻R1为下拉电阻，用于保护场效应管。

可选地，所述电压输入端还可以与整流滤波电路连接。该电路采用整流滤波电路可以使输入到热插拔电路的电压输入更加稳定。

本申请的一个实施例还提供了一种基于场效应管的热插拔电路。图2是根据本申请另一个实施例的基于场效应管的热插拔电路的示意性电路图。参见图2，该电路可以包括：

第一场效应管Q1，源极S1为电压输入端，输入电压可以表示为Vin；漏极D1为电压输出端，输入电压可以表示为VOUT，该漏极D1可以与负载连接。

第二场效应管Q2，源极S2与所述第一场效应管Q1的源极S1连接；漏极D2与所述第一场效应管Q1的漏极D1连接；栅极G2与所述第一场效应管Q1的栅极G1连接。

驱动模块101，第一输入端IN1与所述电压输入端连接，第二输入端IN2与所述电压输出端连接，该驱动模块101的输出端与所述第一场效应管Q1的栅极G1连接，用于控制所述第一场效应管Q1的导通，该输出端还通过第一电阻R1与所述电压输入端连接。所述驱动模块101的输出端还与所述第二场效应管Q2的栅极G2连接，用于控制所述第二场效应管Q2的导通。

可选地，根据输出电流的需要，可以将更多的场效应管进行并联连接。输出电流增大，可以增加并联的场效应管的数量。

可选地，所述电压输入端还可以与整流滤波电路102连接。

所述驱动模块可以为双电压比较器。例如，可以是LM393比较器。

图3是根据本申请另一个实施例的驱动模块的示意性电路图。参见图3，在一个可选实施方案中，所述驱动模块101包括：运算放大器U1，正向输入端通过第四电阻R4与所述电压输入端连接；反向输入端通过第五电阻R5与所述电压输出端连接；所述正向输入端与所述反向输入端之间通过第一电容C1连接；电源引脚通过第三电阻R3接所述运算放大器U1的输出端，所述正向输入端通过第二电阻R2接所述运算放大器U1的输出端；所述运算放大器U1的输出端为所述驱动模块101的输出端。其中，运算放大器U1的电源引脚接电源VCC，接地引脚与地连接。

该电路将运算放大器作为电压比较器，通过对比电压输入端和电压输出端的电压差异输出控制信号，从而控制场效应管的导通与断开，从而更好地保护负载。

本申请的电路的基本原理为：带有该热插拔电路的负载在进行上电插拔时，如果采样检测到电压信号Vin比母线上的输出的电压信号VOUT，例如，Vin为5V，而VOUT小于5V。此时，VSWAP信号为低电平，场效应管Q1或者场效应管Q1和Q2两端因承受反向电压而关断；当采样检测到的Vin信号高于VOUT信号时，VSWAP信号为高电平，场效应管Q1或者场效应管Q1和Q2导通，该热插拔电路起机完成。也就是说，只有输出电压信号VOUT逐渐建立起来后，场效应管才导通，这样就可防止母线电压倒灌至该热插拔电路和所连接的负载中。场效应管的导通可以在短时间内依靠等效的体二极管实现。因此，对场效应管的驱动速度并没有要求，尽管运算放大器的高电平输出阻抗很大，为上拉电阻，仍可用来直接驱动热插拔场效应管。当该热插拔电路出现短路等故障时，输出电压降低，此时将有电流倒灌进来，导致Vin电压信号低于VOUT信号，场效应管迅速关断，实现负载与主电路系统的隔离，而不会对负载造成影响，从而起到冗余备份功能。

本申请公开的热插拔电路，可以应用于DC/DC低压大电流输出的模块中，能够有效地抑制模块在热插拔过程中产生的冲击电流，起到保护模块的作用；同时可以保证在模块发生故障时，迅速关断，使电源系统具有冗余备份功能。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于场效应管的热插拔电路，其特征在于，该电路包括：

第一场效应管，源极为电压输入端；漏极为电压输出端，该漏极与负载连接；和

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，该电路还包括：

3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述驱动模块为双电压比较器。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述驱动模块包括：

5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述双电压比较器为LM393比较器。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压输入端还与整流滤波电路连接。