CN212258411U - 一种应用于电力行业产品的热插拔保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于电力行业产品的热插拔保护电路，由稳压电路、限流电路和滤波电路组成。在电力行业中，系统往往工作在室外恶劣的环境下，功能板卡及电子设备经常频繁发生故障，需要带电更换。该电路能够实现不同功能板卡和电子设备的带电插拔，克服热插拔过程中的过压及过流，保护后级电路不被损坏。本实用新型的电路连接方式简单，所用器件价格低，可以替代市场上昂贵的热插拔芯片，且在出现故障的情况下，也能便于故障检测与分析，并对故障及时进行排除与修复。

Description

一种应用于电力行业产品的热插拔保护电路

技术领域

本实用新型涉及电子设备供电领域，具体涉及一种应用于电力行业产品的热插拔保护电路。

背景技术

随着工业现场应用需求的不断提高，人们对电源系统的可靠性和安全性的要求也越来越苛刻。现如今，在某些工业场合，系统哪怕中断一秒钟，都会带来无法估量的损失。这就要求系统能够在不中断系统运作的同时完成升级、更改、添加功能板卡及电子设备。

为了实现上述目的，就必须要求板卡及电子设备能够在带电状态下插入和拔出，避免电压、电流产生明显波动，导致电源电路损坏、板卡接口烧坏、电子设备或电源系统工作异常。目前，世界上很多公司推出的针对热插拔芯片的价格普遍较高，对于电力行业，板卡及电子设备故障率比较高，需要频繁更换。因此，热插拔芯片在电力行业中无法得到广泛应用，研究性能优异且价格适中的热插拔电路具有十分重要的现实意义。

基于上述情况，为了满足电力行业实际的应用需求，亟需设计一种价格合理且性能优越的热插拔保护电路。该热插拔电路相比集成芯片，使用常见的电阻、三极管等器件，结构简单，价格较低，同样能实现带电插拔且不影响系统其它部分正常工作，能够保障电力系统安全平稳运行。

实用新型内容

针对现有技术和市场需求存在的上述问题，本实用新型提供了一种应用于电力行业产品的热插拔保护电路。

本实用新型提出的热插拔保护电路，对比传统热插拔电路，无需添加按钮或人工干预操作，可直接进行插拔操作，包括稳压模块，限流模块，滤波模块，其中，稳压模块包括TVS 管VP1；限流模块，包括电阻器R1、电阻器R2，电阻器R3和P型三极管Q1，以及P型MOS 管VT1；滤波模块包括电容器C1和C2。

稳压模块的TVS管VP1的一端与5V_IN输入口相连，其另一端接地，过压时起钳位作用，反压时正向导通，同样起钳位作用，保护后级电路。

限流模块的P型三极管Q1的发射极与电阻器R1的一端共同连接到所述热插拔电路的 5V_IN输入口，Q1的基极和电阻器R1的另一端、R2的一端与P型MOS管VT1的源极相连， Q1的集电极与电阻器R2的另一端、R3的一端与P型MOS管的栅极相连；P型MOS管的漏极与保护电路的输出5V_OUT相连；电阻器R3的另一端接地。

滤波模块的第一电容器C1一端接5V_IN输入口，另一端接地，第二电容器C2一端接5V_OUT输出口，另一端接地，对输入输出滤波。

所述热插拔保护电路可根据不同型号三极管与MOS管的性能参数的导通的门限值以及可能产生的过流大小，对电阻器的阻值进行调整。

本实用新型的有益效果为：在不中断系统运作的同时，安全可靠的保证完成升级、更改、添加功能板卡及电子设备。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，附图是本实用新型的一个实施方式，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，还可以根据附图原理获得其他的附图。

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的具体实施例的保护电路原理图。

标号说明：R1为第一电阻器；R2为第二电阻器；R3为第三电阻器；Q1为P型晶体管；GND为GND端；C1为第一电容器；C2为第一电容器；VP1为TVS管；5V_IN为正5V输入口； 5V_OUT为5V输出口；

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

如图1所示，本实用新型的实施例提出了一种用于热插拔的保护电路，对比传统热插拔电路，无需添加按钮或人工控制开关，可直接进行插拔操作，包括稳压模块，限流模块，滤波模块。如图2所示，所述电路中P型三极管Q1的发射极与电阻器R1的一端共同连接到所述热插拔电路的5V_IN输入口，Q1的基极和电阻器R1的另一端、R2的一端与P型MOS管VT1 的源极相连，Q1的集电极与电阻器R2的另一端、R3的一端和MOS管的栅极相连；所述P型 MOS管的漏极与保护电路的输出5V_OUT相连；所述电阻器R3的另一端接地；所述TVS管VP1 的一端与5V_IN输入口相连，其另一端接地；所述第一电容器C1一端接5V_IN输入口，另一端接地；所述第二电容器C2一端接5V_OUT输出口，另一端接地。

当插入5V正电压时(例如将功能板卡插入电源板卡)，5V正电压经由第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3的分压。由于电阻器R1分得到电压很小，不足以使得晶体管Q1 被导通(即Q1处于截止状态)，即晶体管Q1的基极与发射极两端的压差不够大；同时，由于第二电阻器R2上分得绝大部分电压，即MOS管VT1栅极与源极之间达到开启电压，MOS管导通，并且始终工作在可变电阻区，输出电压从0缓慢上升，最终输出5V正电压。

而当输入具有远大于5V的过电压或静电输入时，通过TVS管VT1，可将电压钳位于正5V，从而该电压钳位电路可以保护后级电路不被来自输入的高电压损伤。

当有过流发生时，流过第一电阻器R1的电流增大，电阻R1上的压差增大，使得晶体管Q1的基极与发射极两端的电压足够大，晶体管Q1导通；此时，流过电阻器R3上电流增大，即电阻器R3上的压降增加，使得电阻器R2两端压降减小，MOS管的导通程度降低，MOS管漏源电流减小。最终，经过保护电路的限流保护，能够保证流过后级的电流达到安全级别。

在进一步实施例中，所述保护电路还包括电容器1和电容器2可用于对输入信号进行滤波，以降低信号干扰；同时，电容器2起到一定的储能作用，当输入电压较大，例如为12V时，电容器2需选用电解电容。

在进一步实施例中，所述第一电阻器R1的阻值在1欧姆，所述第二电阻器R2和第三电阻器R3的阻值分别为10K欧姆和2K欧姆。

在进一步实施例中，参照所用不同型号三极管与MOS管的性能参数，根据其导通的门限值和可能的过流大小，可适当对电阻器的阻值进行调整。

该保护电路中，使用P型三极管与P型MOS管，当有负电压输入时，电路不工作，仅通过P型MOS管VT1的反向二极管与后级电路相连，此时，TVS管正向导通，将负电压钳位在 1V以下，具备负压保护的功能。

请参照图1，本实用新型的实施例一为：

一种用于热插拔的保护电路，所述电路中P型三极管Q1的发射极与电阻器R1的一端共同连接到所述热插拔电路的5.0V_IN输入口，Q1的基极和电阻器R1的另一端、R2的一端与 P型MOS管VT1的源极相连，Q1的集电极与电阻器R2的另一端、R3的一端和MOS管的栅极相连；所述P型MOS管的漏极与保护电路的输出5V_OUT相连；所述电阻器R3的另一端接地；所述TVS管VP1的一端与5V_IN输入口相连，其另一端接地；所述第一电容器C1一端接5V_IN 输入口，另一端接地；所述第一电容器C2一端接5V_OUT输出口，另一端接地。

综上所述，本实用新型提供的用于热插拔的保护电路采用TVS管、MOS管和三极管加电阻电容的方式，代替昂贵的热插拔芯片，降低了成本，并且同样实现带电插拔的功能，同时还具有负压保护功能。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种应用于电力行业产品的热插拔保护电路，其特征在于，不同于已有的热插拔电路需要主动按钮或人工操作干预，该电路可直接进行插拔，无需额外控制电路通断，包括稳压模块，限流模块，滤波模块：

其中，稳压模块包括TVS管VP1；限流模块，包括电阻器R1、电阻器R2，电阻器R3和P型三极管Q1，以及P型MOS管VT1；滤波模块包括电容器C1和C2。

2.根据权利要求1所述的一种应用于电力行业产品的热插拔保护电路，其特征在于，所述稳压模块的TVS管VP1的一端与5V_IN输入口相连，其另一端接地，过压时起钳位作用，反压时正向导通，同样起钳位作用，保护后级电路。

3.根据权利要求1所述的一种应用于电力行业产品的热插拔保护电路，其特征在于，所述限流模块的P型三极管Q1的发射极与电阻器R1的一端共同连接到所述热插拔电路的5V_IN输入口，Q1的基极和电阻器R1的另一端、R2的一端与P型MOS管VT1的源极相连，Q1的集电极与电阻器R2的另一端、R3的一端与P型MOS管的栅极相连；P型MOS管的漏极与保护电路的输出5V_OUT相连；电阻器R3的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的一种应用于电力行业产品的热插拔保护电路，其特征在于，所述滤波模块的第一电容器C1的一端接5V_IN输入口，另一端接地，即C1并联在输入端，第二电容器C2一端接5V_OUT输出口，另一端接地，即C2并联在输出端，对输入输出滤波。

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