CN2705952Y - 热拔插缓冲电路 - Google Patents
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Abstract
热拔插缓冲电路，涉及电子电路，特别涉及一种电源与总线缓冲电路。由电源缓启动开关电路(1)、电源缓启动电路(2)、总线缓冲开关电路(3)和总线缓冲电路(4)，以及引脚族(5)组成；电源缓冲开关电路(1)和引脚族(5)连接，总线缓冲开关电路(3)和引脚族(5)连接，电源缓冲开关电路(1)与电源缓启动电路(2)连接，电源缓启动电路(2)还与总线缓冲开关电路(3)、总线缓冲电路(4)连接，总线缓冲开关电路(3)与总线缓冲电路(4)连接；所述引脚族(5)包括长度不等的引脚。本实用新型的有益效果是，由于采用集成电路，增强了稳定性，使设备在连续可靠的运行中实现板卡随意更换，不对系统运行造成影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路，特别涉及一种电源与总线缓冲电路。
背景技术
随着电信与数据通讯产业的迅猛发展，用户对电信与数据通讯运营商的服务质量提出了更高的要求，反过来运营商对设备供货商也提出了更苛刻的要求。目前大多数运营商都要求设备供货商提供有力的资料来证明设备每年只有几分钟、甚至更少的停机时间。所谓“FIVENINES”(99.999％运行时间)的指标已逐渐成为电信行业的一项标准要求，这就意味着除了系统本身要具备很高的可靠性外，万一系统出现问题时，必须在很短的时间内恢复系统的正常运行，而要满足这些需要就要求系统具有板卡热插拔功能，也就是说系统出现故障的板卡能进行带电更换，以使系统恢复运行。
大多数设备具有专门的背板和板卡，背板为所有的板卡提供插槽(公座)，所有的板卡通过接插件(母座)插在背板上，背板完成板卡之间的数据交换。正常情况下的设备不能在不断电的情况下拔插板卡，如果随意拔插，将引起：当板卡插入带电背板时，板卡上的电源旁路电容将充电并从背板电源总线吸收巨大的瞬态电流。该瞬态电流可对连接器引脚产生永久性损害并造成系统电源的干扰，使得系统中的其它板卡复位甚至产生火花损坏接插件。另外，在一些特殊的场合，数据总线如果不作特殊处理而随意拔插，也将引起芯片管脚损坏且可能导致系统死机。
目前一般的热拔插方案中电源缓启动电路都是由分离元器件搭建而成，这样的电路由于元器件的特性离散性容易导致整个电路的不稳定；总线BUFFER也没有采取有效的开关控制方案。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种缓冲电路，使设备在连续可靠的运行中实现板卡随意更换，并且不对系统运行造成影响。
本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种热拔插缓冲电路，由电源缓启动开关电路、电源缓启动电路、总线缓冲开关电路和总线缓冲电路，以及引脚族组成；电源缓冲开关电路和引脚族连接，总线缓冲开关电路和引脚族连接，电源缓冲开关电路与电源缓启动电路连接，电源缓启动电路还与总线缓冲开关电路、总线缓冲电路连接，以控制总线缓冲开关电路，并且为总线缓冲电路供电；总线缓冲开关电路与总线缓冲电路连接；所述引脚族包括长度不等的多个引脚。
所述引脚族包括最长的一级引脚、中长的二级引脚以及短的三级引脚，所述一级引脚接提前电源与接地，中长的二级引脚接电源，较短的三级引脚接使能信号。所述电源缓启动开关电路控制电源缓启动电路，决定其处于有效或者无效状态；电源缓启动电路的输出作为总线缓冲开关电路的控制信号，决定其处于有效或者无效状态，同时作为总线缓冲电路的电源；总线缓冲开关电路控制总线缓冲电路。电源缓启动开关电路的电源端接一级引脚，控制端接三级引脚；电源缓启动电路的电源端接二级引脚。所述电源缓启动电路含有电源缓冲控制芯片；所述一级引脚接总线缓冲开关电路中电源缓冲控制芯片的ON管脚，一级引脚还接到电源缓启动开关电路的输入端，电源缓启动开关电路的输出端接地，电源缓启动开关电路的控制端接三级引脚。所述电源缓启动开关电路包括一只三极管和三只电阻，一级引脚通过一只电阻接三极管的集电极，另一只电阻连接三级引脚和三极管的集电极，第三只电阻连接三级引脚和一级引脚。所述电源缓启动电路包含开关电路，所述开关电路的控制端接电源缓冲控制芯片的GATE脚，所述开关电路的输入端接一级引脚。所述开关电路为场效应管。所述总线缓冲开关电路的输入端接一级引脚，输出端接地，控制端接开关电路的输出端。所述总线缓冲电路包含总线缓冲器，所述总线缓冲器的OE端通过总线缓冲开关电路接提前电源，所述总线缓冲器的电源脚接开关电路的输出端。
在本实用新型中，引脚长度仅是一种便于理解的说法，真正关心的并非引脚的长度，而是各引脚接通的时序。因为插入过程中，最长的引脚最先接通，亦即，在插入过程中，所述“一级引脚”其实是指其接触最早的引脚，因其最长。同理，“二级引脚”次之，“三级引脚”最后接触。实际上，接触的次序由背板和线卡共同决定。因此，如果将本文所述的不同长度的引脚机械的理解为引脚的空间长度，将是不恰当的。本文所述的“提前电源”、“提前地线”等概念，表示该处电源或地线在插入过程中最早接通。
本实用新型的有益效果是，由于采用集成电路，增强了稳定性，使设备在连续可靠的运行中实现板卡随意更换，不对系统运行造成影响。
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。
附图说明
图1是本实用新型的具体实施例示意图。
具体实施方式
本实用新型所述的“开关电路”，是指受某一路信号控制断路与否的电路，在本说明书中，以电流流向，将开关电路分为输入端与输出端，控制信号作用的一端称为控制端。
如图1所示的热拔插缓冲电路，由电源缓启动开关电路1、电源缓启动电路2、总线缓冲开关电路3和总线缓冲电路4，以及引脚族5组成；电源缓冲开关电路1和引脚族5连接，总线缓冲开关电路3和引脚族5连接，电源缓冲开关电路1与电源缓启动电路2连接，电源缓启动电路2还与总线缓冲开关电路3连接，总线缓冲开关电路3与总线缓冲电路4连接；所述引脚族5根据引脚的长度分为一级引脚、二级引脚和三级引脚。
所述引脚族5包括最长的一级引脚51、一级引脚54、中长的引脚52以及短引脚53，所述引脚52接电源VCC，引脚51接提前电源LONG_VCC，引脚53接使能信号SHORT_EN，引脚54接提前地线LONG_GND。上述LONG_VCC、LONG_GND、SHORT_END以其引脚长短命名，以便于区分。
所述电源缓启动电路2含有电源缓冲控制芯片21，所述电源缓冲控制芯片21采用LTC1422；所述引脚51接总线缓冲开关电路3中LTC1422的ON管脚，引脚51还通过电阻R1接到电源缓启动开关电路1的连接点12，电源缓启动开关电路1的输出端接地，电源缓启动开关电路1的控制端13接引脚53。所述电源缓冲控制芯片的TIMER脚通过电容接地，GATE管脚通过电容C2接地。
所述电源缓启动开关电路1包括一只三极管11和电阻R1、电阻R2和电阻R3，引脚51通过电阻R1接三极管11的集电极，电阻R2连接引脚53和三极管11的集电极，电阻R3连接引脚53和引脚51。
所述电源缓启动电路2包含开关电路22，所述开关电路22的控制端220接电源缓冲控制芯片21的GATE脚，所述开关电路22的输入端221接引脚52。所述开关电路22为N沟道增强形MOS管MMSF3300R2。
所述总线缓冲开关电路3的连接点31接引脚51，输出端32接地，
控制端30接开关电路22的输出端222。
所述总线缓冲电路4包含总线缓冲器41，所述总线缓冲器41的OE端与连接点31连接，所述总线缓冲器41的电源脚接开关电路22的输出端222。所述总线缓冲器41采用PI74FCT3244。为了防止短路造成的影响，在引脚52上串有一个保险管24，保险管选用10A/250V的保险管。
在本实施例中，如果以场效应管代替三极管，也能取得类似的效果。
以下结合具体的热拔插过程说明本实用新型的工作。
A：电源缓启动开关电路1 B：电源缓冲控制芯片21
C：总线缓冲开关电路3 D：总线缓冲电路4
插入过程：
1)板卡接插件和背板提前电源地线引脚54(LONG_GND)和提前电源引脚51(LONG_VCC)先接触，通过A使得B的ON管脚处于无效状态(低电平)；通过常开总线开关控制模块C使得总线开关D的使能信号处于无效状态(高电平)。B的ON管脚无效使得板卡和背板接触瞬间不会引起很大的尖锋电流，总线开关使能信号无效使得板卡和背板接触瞬间不会引起背板总线信号的波动。
2)板卡接插件和背板主电源VCC、主地线GND、信号线BDATA，CDATA接触。B上电，但并没有启动，板卡别的芯片没有上电，总线处于关闭状态。
3)当板卡插到底时，最短的使能引脚53接触，通过A使B的ON管脚有效，整个板卡开始供电，此时电源输出VCC_IN要延后VCC一段时间，此时间可以通过C1根据需要进行调整。总线开关控制分为两类，一类为板卡插入时立即有效，这种总线开关在热拔插控制器工作，整卡上电时自动开启总线开关，图1中的BDATA就属于此类总线，当VCC_IN到来时，通过模块C将D的OE置为有效(低电平)；另外一类由软件或硬件控制，在需要时由软件或者硬件打开或者关闭，图1中的CDATA就属于此类总线，当因为系统需要CDATA打通时，由软件或者硬件将CDATA_OE置为有效(低电平)。
拔出过程：
1)首先软件或者硬件关闭相关的总线CDATA。
2)最短三级引脚53(使能管脚SHORT_EN)最先断开，通过A使得B的ON管脚处于无效状态(低电平)，热插拔控制器关断电源，整个板卡断电，由于提前电源引脚51(LONG_VCC)和提前地线引脚54(LONG_GND)仍然连接，通过C使总线开关的控制端OE此时处于无效状态(高电平)，使得板卡的总线和背板总线处于悬浮状态。
3)板卡的信号线BDATA，CDATA和主电源VCC，GND和背板断开。由于提前电源引脚51和提前地线引脚54仍然连接，在板卡信号总线断开的过程中，总线开关的使能信号一直处于无效状态，保证了系统背板总线的稳定性。
4)最后最长的电源引脚51、最长地线引脚54断开，板卡被安全的拔出。
Claims (10)
1、热拔插缓冲电路，其特征在于，由电源缓启动开关电路(1)、电源缓启动电路(2)、总线缓冲开关电路(3)和总线缓冲电路(4)，以及引脚族(5)组成；电源缓冲开关电路(1)和引脚族(5)连接，总线缓冲开关电路(3)和引脚族(5)连接，电源缓冲开关电路(1)与电源缓启动电路(2)连接，电源缓启动电路(2)还与总线缓冲开关电路(3)、总线缓冲电路(4)连接，总线缓冲开关电路(3)与总线缓冲电路(4)连接；所述引脚族(5)包括长度不等的引脚。
2、如权利要求1所述的热拔插缓冲电路，其特征在于，所述引脚族(5)包括一级引脚(51)、一级引脚(54)、二级引脚(52)以及三级引脚(53)，所述引脚(51)接电源，引脚(52)接提前电源，引脚(53)接使能信号，引脚(54)接地。
3、如权利要求1所述的热拔插缓冲电路，其特征在于，所述电源缓启动开关电路(1)控制电源缓启动电路(2)；电源缓启动电路(2)的输出作为总线缓冲开关电路(3)的控制信号，同时作为总线缓冲电路(4)的电源；总线缓冲开关电路(3)控制总线缓冲电路(4)。
4、如权利要求3所述的热拔插缓冲电路，其特征在于，电源缓启动开关电路(1)的电源端接一级引脚，控制端接三级引脚；电源缓启动电路(2)的电源端接二级引脚。
5、如权利要求2所述的热拔插缓冲电路，其特征在于，所述电源缓启动电路(2)含有电源缓冲控制芯片(21)；所述引脚(51)接总线缓冲开关电路(3)中电源缓冲控制芯片(21)的ON管脚，引脚(51)还接到电源缓启动开关电路(1)的连接点(12)，电源缓启动开关电路(1)的输出端接地，电源缓启动开关电路(1)的控制端(13)接引脚(53)，所述电源缓冲控制芯片(21)的TIMER脚通过电容(C1)接地。
6、如权利要求5所述的热拔插缓冲电路，其特征在于，所述电源缓启动开关电路(1)包括一只三极管(11)和电阻(R1)、电阻(R2)和电阻(R3)，引脚(51)通过电阻(R1)接三极管(11)的集电极，电阻(R2)连接引脚(53)和引脚(51)，电阻(R3)连接引脚(53)和三极管(11)的基极。
7、如权利要求5所述的热拔插缓冲电路，其特征在于，所述电源缓启动电路(2)包含开关电路(22)，所述开关电路(22)的控制端(220)接电源缓冲控制芯片(21)的GATE脚，所述开关电路(22)的输入端(221)接引脚(52)。
8、如权利要求7所述的热拔插缓冲电路，其特征在于，所述开关电路(22)为场效应管。
9、如权利要求7所述的热拔插缓冲电路，其特征在于，所述总线缓冲开关电路(3)的连接点(31)接引脚(51)，输出端(32)接地，控制端(30)接开关电路(22)的输出端(222)。
10、如权利要求9所述的热拔插缓冲电路，其特征在于，所述总线缓冲电路(4)包含总线缓冲器(41)，所述总线缓冲器(41)的OE端与连接点(31)连接，所述总线缓冲器(41)的电源脚接开关电路(22)的输出端(222)。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN102169334A (zh) * | 2011-05-24 | 2011-08-31 | 国网电力科学研究院 | 支持带电热插拔的可编程逻辑控制器 |
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| WO2022143018A1 (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-07 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种热插拔控制装置及方法 |
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