CN2891467Y - 一种集中供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种集中供电装置，其包括一母板，以及在该母板上配置的子板，其中，在母板和子板之间设置有一缓慢上电的隔离装置。从而解决了热插单板带来的电压跌落过大，持续时间过长以及拔单板带来的电压上冲过大，持续时间过长的问题，同时能够解决背板上必须使用电容来降低电源冲击的问题。本实用新型装置插拔单板时候的电压冲击变小，到了可以忽略的程度，大大提高了背板和系统的可靠性，背板上的大量电容可以减少或者完全去掉，不但降低或者杜绝了由于电容短路模式失效情况下造成的背板烧毁，而且减少了背板的物料成本和装配成本。

Description

一种集中供电装置

技术领域

本实用新型涉及通信领域的电源装置，尤其涉及的是，一种集中供电装置。

背景技术

目前通信系统的很多场合都要求系统中的子模块能够支持热插拔，现有技术系统中的子模块设置一般是在一块背板上配置多块单板，背板和单板之间通过连接器相连，例如2mm连接器、HS3连接器、ZD连接器和GBX连接器等，连接的信号按照类型可分为电源信号、地信号、以及信号网络。如果硬件电源热插拔电路设计不合理，热插拔单板的时候会对背板上的电源造成比较大的影响。

带电插单板会造成背板电压跌落过大以及背板电压跌落持续时间长。电压跌落过大，持续时间比较长，轻者会造成数据混乱，产生误码；重者则将造成整个系统或者单板的复位，给系统带来严重影响。而带电拔单板会造成背板电压上冲过大以及背板上冲持续时间过长。电压上冲过大，持续时间过长，轻者会造成器件寿命缩短，重者则可能造成器件直接被烧毁。

现有技术由于背板电源和单板电源通过连接器直接相连，在插单板的瞬间，背板电源将对单板电源上的电容充电。由于电容开始充电瞬间等效于短路，因此充电电流非常大。这样将对背板的电源造成非常大的冲击。电容的数量越多，对背板的冲击越大。

为了降低这个电源冲击，现有技术在背板上使用了大量的大容值电容来减小电压跌落，如附图1所示。但是背板电源一般是没有保险丝的，一旦电容发生短路模式的失效就会造成背板电源短路，最后造成背板被烧毁。另外背板上使用大量大容值电容既增加了装配成本又增加了物料成本。

现有技术的另一种方法是在单板和背板的电源之间设置电容和金属氧化物半导体管(MOS，Metal-oxide semiconductor)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS FET，metallic oxide semiconductor field effecttransistor)做为隔离相连，如附图2所示。MOS管示意图如附图3所示，其中D(Drain)为漏极；G(Gate)为栅极；S(Source)为源极。附图4所示为在一定VGS下MOS管导通过程中RDS随时间变化曲线示意图，在正常工作的时候，即非上电瞬间，MOS管的电阻(RDS)很小，类似短路，不会对系统正常工作产生影响。而在上电的瞬间，MOS管有一个开启过程，通过控制端VGS控制，此时其等效模型如同一个随时间变化的电阻，其电阻从无穷大变小到接近于0。这个开启过程的时间可以通过MOS管的控制端VGS来调整。

此处的MOS管或MOS FET主要用于完成时序控制功能，控制不同电源之间的上电顺序；假设背板和单板之间有3种电源：3.3V、5V、12V；单板电源和背板电源之间有电容和MOS管。由于MOS管前有电容存在，插拔单板的时候背板电源还是会有比较大的冲击，另外背板上使用了大量的大容值电容来减少插拔瞬间电源冲击的影响，大大降低了系统的可靠性。

因此现有技术的背板和单板连接关系，在单板热插拔时存在如下缺陷：电源冲击大、系统可靠性低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种集中供电装置，以避免热插拔带来的电源冲击大问题，提高系统可靠性。

本实用新型的技术方案如下：

一种集中供电装置，其包括一母板，以及在该母板上配置的子板，其中，在母板和子板之间设置有一缓慢上电的隔离装置。

所述的装置，其中，所述隔离装置设置在所述母板电源出口和所述子板电源入口之间。

所述的装置，其中，所述隔离装置设置在子板上，其与所述子板电源入口直接连接。

所述的装置，其中，所述隔离装置设置在母板上，其与所述母板电源出口直接连接。

所述的装置，其中，所述隔离装置设置在母板上，其与所述母板电源出口通过电容连接。

所述的装置，其中，所述隔离装置是金属氧化物半导体管、金属氧化物半导体场效应晶体管、小阻值电阻或大功率电感。

所述的装置，其中，所述母板是背板，所述子板是单板。

采用上述方案，本实用新型提供了一种集中供电装置，解决了电压跌落过大，持续时间过长以及拔单板带来的电压上冲过大，持续时间过长的问题，同时背板上无须使用大量大容值电容来降低电源冲击。在实践中，本实用新型在插拔单板时候的电压冲击变小，到了可以忽略的程度，大大提高了母板和系统的可靠性；并且母板上的大量大容值电容可以减少或者完全去掉，不但降低或者杜绝了由于电容短路模式失效情况下造成的母板烧毁，而且降低了母板的物料成本和装配成本。

附图说明

图1为现有技术的一种背板和单板电源连接图；

图2为现有技术的另一种背板和单板电源连接图；

图3为本实用新型的MOS管示意图；

图4为本实用新型的一定VGS下MOS管导通过程中RDS随时间变化曲线示意图；

图5为本实用新型的背板和单板电源连接图。

具体实施方式

以下对本实用新型的较佳实施例加以详细说明。

本实用新型通过在集中供电装置的母板和子板之间设置隔离装置，在热插拔子板的时候，由于隔离装置可以减小插拔瞬间的冲击电流，从而避免了热插拔带来的电源冲击，提高系统可靠性。

因此，本实用新型提供了一种集中供电装置，其包括一母板，以及在该母板上配置的子板，其中，在母板和子板之间设置有一缓慢上电的隔离装置。所述的缓慢上电，是在上电瞬间，减少瞬态电流，从而降低电源对供电装置所造成的冲击。在热插拔的母板和子板之间可以通过连接器连接。

本实用新型提供的一种集中供电装置，其中，所述隔离装置设置在所述母板电源出口和所述子板电源入口之间。所述隔离装置可以设置在母板上，其与所述母板电源出口直接连接，或者其与所述母板电源出口通过电容连接；所述隔离装置也可以设置在子板上，其与所述子板电源入口直接连接；具体可根据实际需要而设置所述隔离装置。隔离装置用于减小插拔瞬间的冲击电流，使得正常运行情况下热插拔对系统电压不造成很大影响；隔离装置可以是金属氧化物半导体管、金属氧化物半导体场效应晶体管、小阻值电阻或大功率电感，应当理解的是，本实用新型所述隔离装置不限于上述元器件，能够实现缓慢上电的元器件也是本实用新型的所要求保护的范围。

其中热插拔的母板是背板，子板是单板。当所述隔离装置设置在背板时，背板电源的输出经过隔离装置后，通过连接器输入到单板电源上，单板电源的输出经过电容用于供电；如果所述隔离装置与所述背板电源出口通过电容连接，则背板电源的输出经过电容后到达隔离装置，通过隔离装置后经过连接器输入到单板电源上，单板电源的输出经过电容用于供电。当所述隔离装置设置在单板时，背板电源的输出通过连接器后，经过隔离装置再输入到单板电源上，单板电源的输出经过电容用于供电。

本实用新型的集中供电装置，当所述隔离装置设置在单板时，所述隔离装置与所述单板电源入口之间直接连接，无需使用电容，而且隔离装置与所述背板电源出口之间不使用任何电容；当所述隔离装置设置在背板时，所述隔离装置与所述背板电源出口之间可以直接连接而不使用任何电容，也可以仅使用少量的大容值电容或部分小容值电容。

隔离装置也可以使用其他类似MOS管的可以实现缓慢上电功能的隔离装置，如小阻值电阻、大功率电感等，其可以设置在母板上，也可以设置在子板上。其串连在背板电源和单板电源之间。单板电源前的MOS管、MOSFET管或者其它隔离装置前可以有电容但是使用时不焊接，或者使用的电容容值比较小。

单板电源连接器和MOS管之间的电容越多，插拔瞬间对背板的影响越大；如果单板入口处MOS管前面有电容，单板插拔瞬间还是会对入口处的电容进行瞬间大电流充电。因此本实用新型的单板电源连接器和MOS管或者其它隔离装置之间没有电容。同时，由于MOS管的主要功能是为了实现不同电源之间上电时序不同，因此本实用新型使用MOS管或MOS FET时既可以实现减少插拔瞬间对背板电源的冲击，又可以实现上电时序控制。

本实用新型所述的集中供电装置的一个实施例是隔离装置设置在单板上，采用的隔离装置是MOS管。背板电源输出不通过电容，直接与单板上的MOS管相连接。假设背板和单板之间有3种电源3.3V、5V、12V，背板电源和单板电源之间使用MOS管连接，例如将MOS管的S端接单板电源入口，D端输出到单板电源如3.3V、5V和12V等。因此减少了插拔瞬间的电流，从而减小插拔对背板电源带来的影响。

本实用新型所述的集中供电装置的另一个实施例如附图5所示，隔离装置设置在单板上，采用的隔离装置是MOS FET。当然，只要是具有缓慢上电功能的隔离装置都是可以的，例如MOS管、小阻值电阻或大功率电感。背板电源输出不通过电容，直接与单板上的MOS FET相连接。假设背板和单板之间有3种电源3.3V、5V、12V，背板电源和单板电源之间使用MOS FET连接，例如将MOS FET的输入端接单板电源入口，输出端到单板电源如3.3V、5V和12V等。

本实用新型所述的集中供电装置的另一个实施例是隔离装置设置在母板上，采用的隔离装置是小阻值电阻。当然，只要是具有缓慢上电功能的隔离装置都是可以的，例如MOS管、MOS FET或大功率电感。母板电源输出通过小阻值电阻与子板相连接。热插拔进行时电流从母板的电源出口通过母板上的小阻值电阻后，再通过子板上的电源入口到达子板上，从而减小了插拔瞬间的冲击电流。大功率电感的作用与上述实施例相类似，此处不再赘述。

采用本实用新型的集中供电装置，在插单板的时候，由于MOS的缓慢开启就不会导致有瞬间大电流从背板给单板充电，而变成了一个比较小的电流给单板充电；瞬间大电流充电变成了稍长时间的小电流充电，这样对背板的电压冲击就很小了。因为在插拔单板时候的电压冲击变小，到了可以忽略的程度；所以大大提高了背板和系统的可靠性。背板上的大量电容可以减少或者完全去掉，不但降低或者杜绝了由于电容短路模式失效情况下造成的背板烧毁，而且减少了背板的物料成本和装配成本。本实用新型经过多次实验验证，发现使用本实用新型后热插拔时背板电压跌落完全可以控制在100mV之内，因此可以满足PCI对热插拔的要求。

需要说明的是，本实用新型的使用范围不局限在单板和背板之间，可以使用在任何热插拔的场合如通信系统的子板和母板之间等。例如在计算机主板电源出口和计算机的热插拔卡的电源入口之间设置MOS管、MOS FET管、小阻值电阻、大功率电感或者其它具有缓慢上电功能的隔离装置。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1、一种集中供电装置，其包括一母板，以及在该母板上配置的子板，其特征在于，在母板和子板之间设置有一缓慢上电的隔离装置。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔离装置设置在所述母板电源出口和所述子板电源入口之间。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔离装置设置在子板上，其与所述子板电源入口直接连接。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔离装置设置在母板上，其与所述母板电源出口直接连接。

5、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔离装置设置在母板上，其与所述母板电源出口通过电容连接。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔离装置是金属氧化物半导体管、金属氧化物半导体场效应晶体管、小阻值电阻或大功率电感。

7、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述母板是背板，所述子板是单板。

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