JP2009516489A - スイッチ式ホットスワップコントローラ - Google Patents

Abstract

本発明は、通信システムにおける電子基板をホットスワッピングするための電気回路（１００）、方法及びコンピュータプログラムを説明する。電気回路における電流の増加は、スイッチング回路（１５０）においてパワートランジスタをスイッチングするマイクロコントローラ（１３０）により、電子基板に対するコンデンサ電圧を徐々に増加するように制御される。電流レベルはマイクロコントローラ（１３０）自体又は外部電流感知回路（１４０）のいずれかにおいて測定され、最大電流レベルと比較される。

Description

本発明は、外部限流トランジスタを使用するホットスワップコントローラ回路の分野に関する。

コンピュータ及び通信の分野において、電気部品のホットスワッピングの技術はかなり以前から周知であった。

ホットスワッピングは、前もってアーキテクチャ全体の電力遮断を実行する必要なく、既存のコンピュータアーキテクチャ又は通信アーキテクチャに電気部品を追加すること又はアーキテクチャから電気部品を取り外すことを意味する。

ネットワーク技術の分野においては、ホットスワッピング技術により、バックプレーンがネットワーク中の他の部品に電力を供給し続けている間に、バックプレーンにネットワークアダプタを追加すること又はバックプレーンからネットワークアダプタを取り外すことが可能になる。同様に、サーバが動作している間に、ＲＡＩＤ（Redundant Array of Independent Disks、独立ディスクの冗長アレイ）などの冗長バックアップシステムにおけるハードドライブユニットをサーバマシンにプラグインすること又はサーバマシンから除外することが可能である。

ホットスワップ技術は、コンピュータの分野において、電力の供給を受け続けている間にコンピュータのマザーボードに異なる種類のアダプタを挿入するために使用されているか、あるいはコンピュータに属するＵＳＢ（Universal Serial Bus、ユニバーサルシリアルバス）又はファイヤワイヤポートにプラグインされる外部装置として使用されている。

ホットスワッピングが通信に適用される場合、例えば、基地局のバックプレーンに接続されている他のラインカードにバックプレーンが電力を供給している間に、バックプレーンにラインカードを挿入すること又はバックプレーンからラインカードを取り外すことが可能になる。従って、通信ネットワークのユーザに対する妨害を最小限に抑えた上で、システムの更新、保守及び修理がはるかに迅速に実行される。

既存のコンピュータシステム又は通信システムにユニットをホットスワッピングする場合の一般的な問題の１つは、大きな突入電流の発生である。突入電流は電源の動作電流を超える場合もあり、その結果、コンピュータシステム又は通信システム又はその部品自体、あるいはその双方を損傷する可能性がある。

このような事態が起こる理由は、簡単に言えば、システムに追加される部品がシステムの電源に高い容量性負荷を与える場合が多く、大型のコンデンサは充電するのに時間を要することである。しかし、電源回路のスイッチオンによって起こる急激な電流サージの間、大型コンデンサは短絡回路として作用するので、コンピュータシステム又は通信システムに追加される部品の回路を大きな突入電流が通過する結果となる。

そのようなモジュールがコンピュータシステム又は通信システムから取り外される場合にも同様の現象が観測される。

突入電流の問題を処理する第１の最も容易な方法は、サーミスタの形態をとる個別の部品を使用することである。サーミスタの抵抗は電流に応じて変化し、電流の増加に従って増加又は減少する。それがいわゆるＰＣＴ及びＮＴＣである。従って、電源のスイッチオン手順の間、サーミスタは、サーミスタを流れる電流によりウォームアップされ、大きな容量性負荷が電源回路に追加された場合、電流をゆっくり増加させる。このように、容量性負荷の追加による急速な初期電流増加は減速される。

サーミスタを使用する方法の欠点は、電流遷移に対するサーミスタ独特の応答の遅さにあり、例えば、通信システムに頻繁にモジュールが出し入れされるような環境においては、この方法は望ましくないであろう。

従って、サーミスタに加えて、ヒューズ又は故障保護装置により急速な変化に応答しなければならない。この場合、ヒューズは電力経路の電圧を降下させるが、これは上記のような用途においては一般に望ましくない。また、サーミスタ自体が電力経路の電圧を降下させる。

同様に個別部品を使用する異なる解決策は、個別のＭＯＳＦＥＴの使用である。ＭＯＳＦＥＴは低いドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ（オン）を提供し、ほぼ理想的なスイッチとして作用する。

ＭＯＳＦＥＴは動作するのに低電圧を必要とし、電圧変化に迅速に応答するために急速にスイッチオン又はオフできる。

突入電流に対する保護のための個別のＭＯＳＦＥＴの欠点は、電流上昇時間及び過電流などの種々の故障状態を制御するために抵抗器及びコンデンサの形態をとる追加の回路が必要になることである。

通常、そのような個別のＭＯＳＦＥＴは高価であり、それぞれの用途に従って最適化するのは困難である。

また、個別のＭＯＳＦＥＴは、ドレインからソースに接続された寄生ダイオードを有し、そのデバイスに対する出力電圧が入力電圧を上回る場合、電流の逆流を招くおそれがある。

本発明の目的は、先に説明した周知の技術による欠点のうちいくつかを改善することである。

本発明の目的は、電子装置上のコンデンサを充電する電流を供給する回路と、電子装置上のコンデンサを充電する電流の増加を制御する回路とを含む電子装置のホットスワッピングのための電気回路であって、コンデンサを充電する電流をスイッチングする回路と、電気回路における電流のスイッチングのタイミングを制御する処理装置とを更に含む電気回路により達成される。

本発明の一実施形態においては、電子装置上のコンデンサを充電する電流の増加を制御する回路は、コンデンサを充電する上記の電流のスイッチング中に蓄積されたエネルギーをコンデンサを付加的に充電する別の電流の形で放出するための回路である。この回路は、例えば、インダクタを含んでもよい。

インダクタは、実際には、個別のトランジスタが「オン」状態から「オフ」状態に切替えられた場合に、電流の放出によって電子回路基板上のコンデンサを充電する電圧を制御する。

本発明の別の実施形態においては、電子基板上のコンデンサを充電する電流をスイッチングする回路は個別のトランジスタである。しかし、集積回路などの電流をスイッチングする他の部品が使用されることも可能であろう。

また、電流をスイッチングする回路は、前記個別のトランジスタのゲート電荷に対する低抵抗源の形態をとる個別のトランジスタの駆動回路と、ダイオード回路の形態をとる整流器回路とを含んでもよい。ダイオード回路の機能は、電流の「束縛をなくす(free wheel)」又は、以下に説明されるインダクタに蓄積されたエネルギーから電流を解放することである。

本発明の更に別の実施形態においては、整流器回路は、ダイオード回路の代わりに、トランジスタ回路又は同等の機能を実行する他の何らかの回路を含んでもよい。

本発明の他の一実施形態においては、コンデンサを充電する電流のスイッチングのタイミングを制御する回路は、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、あるいは事前にプログラムされるか又はプログラム可能である他の何らかの適切な回路を含んでもよい。

スケーラビリティ及びフレキシビリティの観点から、電流のスイッチングのタイミングを制御するためにプログラマブルマイクロプロセッサを使用することが好ましい。

システムが電子基板に供給している電源電圧及び電子基板の予測負荷キャパシタンスに応じて、ホットスワッピング機能を実現するために、マイクロプロセッサにおいて使用されるプログラムを変化後の所望の信号レベル及びスイッチング時間に単純に適応させるだけで十分である。従って、既存のホットスワッピングシステムと比較して、本発明に係る電気回路は最適化及び構成が容易である。また、個別のトランジスタのスイッチングはマイクロコントローラにより制御されるので、個別のトランジスタはシステム中の重大な構成要素ではなくなる。

個別のトランジスタを制御下でスイッチングすることにより、トランジスタがオンされる場合の電力の消散が減少し、マイクロコントローラにおけるスイッチングシーケンスを適切にプログラムすることにより消散を最適化できるという利点が更に得られる。その結果、以前よりＳＯＡ（安全動作領域）がはるかに狭いトランジスタを使用できる。これは、より安価なトランジスタ素子をスイッチングトランジスタとして使用できることを暗示的に示す。

本発明の更に別の実施形態においては、上記のコンデンサを充電する電流のスイッチングのタイミングを制御する回路は、上記の電気回路への供給電圧を示す信号を電気回路の許容電圧範囲を示す信号と比較する回路を更に含んでもよい。

更に、上記のコンデンサを充電する電流のスイッチングのタイミングを制御する電気回路は、トランジスタ回路のパルス幅変調のための回路を更に含んでもよい。

本発明の別の実施形態においては、上記の電気ホットスワップ回路における過電流の発生を防止し且つ電気ホットスワップ回路における電流のスイッチングのタイミングを制御する回路に電気ホットスワップ回路における電流レベルを示す信号を供給するために、上記の回路における電流を監視する回路が追加されることが可能であろう。

前記回路により過電流が検出された場合、過電流を示す信号を受信した電気ホットスワップ回路により電流が一時的に遮断されることが可能であろう。

電気回路における電流レベルを測定する種々の方法があり、その１つが分路抵抗器回路であるが、方法はそれに限定されない。

電気ホットスワップ回路における電流レベルを示す監視信号を供給する１つの方法は、まず信号を増幅し、その信号と回路における最大許容電流レベルを示す基準値とを比較器で比較し、その後、信号をマイクロプロセッサ回路の入力端子のうち１つへ送出する。この比較はアナログ領域で実行されてもよく、あるいはデジタル領域で実行されてもよい。

同じ監視及び測定の機能をマイクロプロセッサ自体に組込むことが可能であるため、電気ホットスワップ回路における電流レベルを監視するための外部回路が不要であることは言うまでもない。マイクロプロセッサへの組込みは、外部電流監視回路を配置するための回路基板上のスペースを節約でき、それにより、製造コストを削減できるという付加的な利点を有するであろう。

本発明の別の面においては、本発明の目的は、電気回路において電子基板のホットスワッピングを実行する方法であって、電子基板上のコンデンサを充電する電流を供給するステップと、電子基板上のコンデンサを充電する電流の増加を制御するステップと、コンデンサを充電する電流をスイッチングするステップと、最後に、電気回路における電流のスイッチングのタイミングを処理装置によって制御するステップとから成る方法により達成される。

電子基板上のコンデンサを充電する電流のスイッチングは、個別のトランジスタを「オン」すること及び「オフ」することを含むことができる。

オプションとして、電子基板上のコンデンサを充電する電流をスイッチングするステップは、上述の電気回路における電流の増加を監視することを含んでもよい。電流増加を示す信号を、回路における最大電流レベルを示すある特定の信号レベルと比較することは可能であろう。それにより、電子基板の挿入手順の間に過電流が回路を通過する事態が防止される。

本発明の更に別の面においては、先に説明した方法に従って電子基板のホットスワッピングを実行する方法をコンピュータプログラムが制御し、コンピュータプログラムは、マイクロコントローラにおいて供給電圧監視機能を起動するための命令セットと、電気回路における供給電圧を示す信号を受信するための命令セットと、電圧信号に応答して電気回路のトランジスタをスイッチングするための命令セットとから成る。

コンピュータプログラムは、上記の個別のトランジスタのスイッチングに際して２つのモード、すなわち、パルス幅変調スイッチングなどの連続スイッチング及び個別のトランジスタの１回限りスイッチングサイクルのうち一方を選択するための命令を任意に含んでもよい。

別のステップにおいては、電子基板上の電気回路における供給電圧レベルを示す測定信号と電気回路における許容供給電圧範囲を示す信号との比較を実行するための命令セットが使用されることが可能であろう。

前記測定信号が許容電圧範囲から外れた場合、別の命令セットは、電子基板上の電気回路を再始動するためにウォッチドッグリセット動作を実行してもよい。

オプションとして、コンピュータプログラムは、電気回路における電流レベルを示す信号を測定し且つその信号と回路における最大許容電流レベルを示す信号とを比較するための命令セットを含んでもよい。測定電流レベルが電気回路における最大電流レベルを超えた場合、別の命令セットは、電子基板全体の遮断、すなわち、電気回路を電源から切離す動作を実行してもよい。

あるいは、電流レベルを示す測定信号が事前定義済み最大値に到達した場合、命令セットは電気回路の一時的な遮断のみを実行してもよい。ある時間の経過後、命令セットは電気回路を再始動し、電流レベルを示す次の測定信号が事前定義済み最大値に到達するまで待ってもよく、同じシーケンスが再び繰返される。

以上説明した本発明の種々の面は、電気ホットスワップ回路が電子基板に含まれる場合について説明された。しかし、通信システムで使用されるラックに電子基板が挿入されラックから取出される場合にも、同じ電気ホットスワップ回路をラックに同様に設置できるであろう。

しかし、本発明の電気ホットスワップ回路は通信システムにおける使用に限定されず、本発明により提供されるようなフレキシビリティ及び費用効率に優れ、容易に構成可能なホットスワップコントローラの解決策を適用可能である他の技術的領域にも使用できる。

本発明の一実施形態を説明し且つ添付の図面を参照することにより、本発明を更に詳細に説明する。

図１は、本発明に係るホットスワップ回路の一実施形態を示す。本実施形態におけるホットスワップ回路は、移動通信ネットワークに属する基地局に配置される。回路が移動通信ネットワーク又はデータ通信ネットワークの他の任意の場所、あるいはホットスワップコントローラが必要とされるサーバに配置可能であることは明らかである。

図示される本実施形態のホットスワップ回路１００は−４８Ｖ電源１１０に接続され、補助電源１２０、マイクロコントローラ１３０、電流感知回路１４０、スイッチングユニット１５０及びＬＣフィルタユニット１５０を具備する。

通信バックプレーンシステムにおいて負電圧供給源が使用される理由は、電流漏れ経路が存在する場所における腐食の発生を最小限に抑えるためである。これは、負イオンは金属を腐食する傾向があり、負イオンが負の供給電圧に反発するからである。

ホットスワップコントローラ１００は、入力される−４８Ｖ電源電圧を電子回路により適する電圧、例えば、＋１０．５Ｖ及び＋５Ｖに変換する補助電源１２０を具備する。＋１０．５Ｖはスイッチング回路１５０に給電し、＋５Ｖは、電流スイッチングプロセスを監視するマイクロコントローラ１３０及びホットスワップ回路１００における電流を測定する電流感知ユニット１４０に給電する。

補助電源１２０において入力される−４８Ｖを＋１０．５Ｖに変換する電圧変換器は、例えば、降圧型変換器であってもよい。

これに対し、＋５Ｖに対応する変換器は＋１０．５Ｖ変換器からの電力を使用して、マイクロコントローラ１３０及び電流感知回路１４０に電力を供給する。

本実施形態においては、＋５Ｖ用変換器はＬＤＯ（低ドロップアウト）型である。

図１の実施形態における電圧値は実施の便宜上挙げられており、限定するものとして解釈されるべきではない。本発明の他の可能な実施形態においては、電源１２０は必要に応じて他の電源電圧を他の補助供給電圧に同様に変換してもよいであろう。

ホットスワップ回路１００のマイクロコントローラ１３０は、回路における電流のスイッチングを監視する機能を有する。マイクロコントローラは電流感知回路１４０からの信号に応答し、回路への大きな容量性負荷の挿入による電流を制限するために、スイッチングユニット１５０への入力電力をオン又はオフに切替える。

また、マイクロコントローラ１３０は、ホットスワップ回路１００における供給電圧１１０の実際のレベルを測定する回路を含む。その理由は、例えば、ホットスワップ回路１００を含む電子基板をラックに挿入する場合、供給電圧は、ある時間の後に公称−４８Ｖに近い値に整定するまで、初めに−４８Ｖ供給電圧から＋／−１５Ｖまで変動することがあるためである。

マイクロコントローラ１３０は、例えば、ＲＩＳＣ型のマイクロプロセッサ又は他の任意の型のプログラマブルプロセッサであってもよい。また、マイクロコントローラ１３０はＡＳＩＣ又はＦＰＧＡであってもよく、あるいはホットスワップに適用するのに適する任意の他の構造を有してもよいであろう。しかし、マイクロプロセッサがプログラマブルであることにより、マイクロプロセッサのメモリに格納されたプログラムコードの単純な上書き及び再ロード操作によって、回路における電流のスイッチング切替えに対する適切な切替え時間をフレキシブルに選択できる。しかし、事前プログラム済みマイクロコードを有するマイクロプロセッサも同様に使用できるので、マイクロプロセッサのプログラマブル性は必要とされないことを述べておくべきである。

本発明の本実施形態に係るスイッチングユニット１５０は、ドライバ段、トランジスタ段及び整流器段から構成される。ドライバ段は、トランジスタ段のトランジスタのゲート電荷に対する低抵抗源である。トランジスタ段のトランジスタは、マイクロコントローラ１３０からの信号に応じてＬＣフィルタ回路１６０への入力電圧をスイッチングするために使用される。図１の実施形態においては、ＬＣフィルタへの入力電圧をスイッチングするために使用されるトランジスタは、個別のパワートランジスタである。ホットスワップ回路の最大電流が通信システムにおける電流より相当に低い他の用途においては、集積トランジスタを使用する方法をとることも可能であろう。

スイッチングユニットにおける整流器段は、ＬＣフィルタ回路１６０のインダクタに対する放電経路として使用される。

最後に、ＬＣフィルタ回路はコンデンサ及びインダクタ回路を具備する。コンデンサは、スイッチングユニット１５０におけるパワートランジスタのスイッチングオン相の間に充満されるエネルギー蓄積素子である。これは基本的に電子基板の等価キャパシタンスを表す。インダクタ回路の機能は、コンデンサを充電する電流の束縛を無くすこと（フリーホイーリング）である。

図１の回路は通信システムに配置されるラックに挿入される電子基板に配置されてもよいが、電子基板を受入れるラックにも同様に配置可能である。

また、上述のホットスワップ回路は通信の用途における使用にのみ限定されず、ホットスワップコントローラが必要とされるか又は望ましい他の任意のシステムでも使用されることに注意すべきである。従って、本発明のホットスワップ回路は、共通のバックプレーンへのモジュール又は電子基板の挿入及び取り外しが頻繁に実行され、電子基板の挿入及び取り外しを実行するためにバックプレーンに給電する電力をスイッチオフすることが一般に望ましくないような分野で使用可能である。

そこで、図１を参照して、電気回路において電子基板のホットスワッピングを実行する方法の一実施形態を説明する。

図１のホットスワップ回路１００を具備する電子基板がラックに挿入される場合、電子基板は、電子基板のキャパシタンス（ＬＣフィルタ回路１６０と同等のキャパシタンス）を充電する電流により給電される。

この充電電流は、通常、通信環境において数十アンペアの範囲の値に到達する急速に増加する電流であるため、その急速な増加はスイッチング回路１５０のパワートランジスタにより制御される。その場合、パワートランジスタは、パワートランジスタを通過する電流から発生する熱の形で電力を消散する。しかし、スイッチング回路のパワートランジスタにより消散される熱の量を制限するために、電子基板のコンデンサを充電する電流の増加はマイクロコントローラ１３０により制御される。マイクロコントローラ１３０は、例えば、マイクロコントローラ１３０の内部で動作するソフトウェアプログラムとして実現される方法に従ってパワートランジスタをスイッチングする。例えば、スイッチング回路１５０においてパワートランジスタをスイッチングするためにパルス幅変調を使用することにより、電子基板のコンデンサを充電する電流はゆっくり増加される。その結果、電子基板の挿入に続く初期高電流ドレインによって電子基板を損傷するか又は通信システムのラックに実装された他の電子基板の誤動作を招く可能性がある突入電流の増大は防止される。

尚、回路の電流レベルは、ホットスワップ回路１００における電流レベルを示す信号、例えば、電圧の測定によって継続的に監視し、最大許容電流レベルを示す信号と比較することが可能であろう。この機能は外部電流感知回路１４０により実行されるか、又はマイクロコントローラ１３０自体で実行される。また、測定された信号と回路の最大許容電流を示す信号との比較は、アナログ領域又はデジタル領域で実行可能である。アナログ領域の場合、比較は、例えば比較器によって実行されてもよい。その場合、比較器は、その入力端子の各々に入力される２つの信号の間の差分を示すアナログ出力信号を発生する。この差分信号は比較器の出力端子又はマイクロコントローラ１３０の入力端子のいずれかにおいてデジタル信号に変換されてもよい。デジタル領域の場合には、比較は論理比較演算として実行されてもよい。その場合、まず、測定された信号はデジタル表現に変換され、次に、電気ホットスワップ回路における最大許容電流を示す別のデジタル信号と論理的に比較される。これも外部回路により実行されるか、又はマイクロコントローラ１３０の内部で実行可能である。

また、電子回路基板が通信システムのラックに挿入された場合に起こる電流の増加は、スイッチング回路１５０のパワートランジスタが「オン」状態にある間にＬＣフィルタ回路１６０に含まれるインダクタにより制御される。

その後、ホットスワップ回路の高い電流レベルが検出されることによってパワートランジスタがマイクロコントローラ１３０により「オフ」状態に設定されると、インダクタはゆっくり増加する電流によって蓄積されたエネルギーを「放電」し、電子基板のコンデンサを充電する。

次に、図２を参照して、図１のマイクロコントローラ１３０で実現される方法ステップを説明する。

ステップ２００において、例えば、通信システム（図示せず）のラックに電子基板を挿入する動作によりマイクロコントローラは始動される。同時に、マイクロコントローラはリセットされる。

ステップ２１０において、マイクロコントローラが入力端子の正しい初期値によって動作を開始するように、マイクロコントローラの初期化が実行される。

ステップ２００及び２１０は、基本的に、マイクロコントローラの任意の始動及び初期化手続きにおいて標準的な動作である。

次に、ステップ２２０において、マイクロコントローラの電流感知機能をオンに設定する動作が実行される。その結果、マイクロコントローラの端子のうち１つの端子で信号を受信する準備が整う。その信号はホットスワップ回路における電流レベルを示す。電流レベルを示す信号は、図１の電流感知回路１４０により供給される電圧信号であってもよい。

ステップ２２１において、電流レベルを示す測定信号によって、ホットスワップ回路における電流レベルの検査が任意に実行されてもよい。その後、測定信号は、ホットスワップ回路の最大許容電流レベルを示す別の信号と比較される。

検査及び比較が実行された場合、ステップ２２２において、電子基板への電力供給の遮断が実行される。この場合、ホットスワップ処理を再開し、電子基板に必要な電圧を供給するために、電子基板は再度挿入されなければならない。

更に、ステップ２３０において、供給電圧信号１１５を示す信号は、ホットスワップ回路における許容供給電圧信号範囲を示す信号と比較される。この比較が実行される理由は、ラックに電子基板が挿入された直後の基板への供給電圧が、ある時間にわたり、ラックにより供給される公称−４８Ｖを中心として変動する場合があるからである。従って、ステップ２３０において設定される命令は、公称値に関して、例えば、供給電圧の＋／−１５Ｖのわずかな変動を許容する必要がある。

上述の比較動作はアナログ領域又はデジタル領域の比較として実行されてもよく、外部回路により実行されてもよく、マイクロコントローラ１３０の内部で実行されてもよい。

供給電圧信号１１５を示す信号が許容電圧範囲を外れている場合、ステップ２４０において、スイッチングユニット１５０のパワートランジスタを一時的にオフに切替えるために、ウォッチドッグ／リセット機能が実行される。その後、２２０における初期化ステップ及び２３０における電流感知機能の設定が再度実行される。

測定信号の電圧レベルが許容電圧範囲内のレベルを示す場合には、２５０において、図１のスイッチング回路１５０のパワートランジスタを連続モードでスイッチングするか又はスイッチング回路１５０のパワートランジスタに対して一回限りスイッチオン機能のみを実行するかの選択が実行される。

図２の実施形態においては、連続スイッチング機能はパルス幅スイッチング機能であるが、用途や予期されるホットスワップ回路の最大電流レベル及びその他の要因に応じて他の任意の機能であってもよいことは言うまでもない。

最後に、ステップ２６０において、マイクロコントローラは、パルス幅変調方式に従ってスイッチングを実行し、図１のスイッチング回路１５０のパワートランジスタを制御する。これによって、パルス幅Ｄ及びパルスの周期Ｔは容易に適応される。これは、ホットスワップ回路の１つの部品を交換しなければならない既存の解決法と比較して著しく大きな利点である。

あるいは、ステップ２６０において、パワートランジスタの１回限りスイッチング動作が実行される。

ステップ２５０における第３の変形例（図示せず）は、パワートランジスタを連続スイッチングするモードの選択である。その場合、各パルスの持続時間中にホットスワップ回路の電流レベルが測定される。これは、実際には、パワートランジスタを１電圧ステップだけ「オン」し、ホットスワップ回路の電流を先に定義したような最大許容レベルに到達させ、最大値に到達した時点で、パワートランジスタをある時間だけ「オフ」に切替え、パワートランジスタを再び「オン」に切替え、電流が最大許容レベルに再び上昇するまで待ち、パワートランジスタをある時間の間再び「オフ」に切替え、パワートランジスタを「オン」に戻すという繰り返しを選択することを伴う。

本発明に係るホットスワップコントローラの一実施形態を示す図である。 ホットスワップ回路におけるマイクロコントローラの機能をフローチャートの形で示す図である。

Claims (36)

1. 電子装置のホットスワッピングのための電気回路（１００）であって、
   電子基板上の容量性負荷を充電する電流を供給する回路（１２０）と、
   前記電子基板上の前記容量性負荷を充電する前記電流の交番を制御する回路（１６０）と、
   前記容量性負荷を充電する前記電流をスイッチングする回路（１５０）と、
   前記電気回路（１００）における前記電流の前記スイッチングのタイミングを制御する処理装置（１３０）と
   を具備することを特徴とする電気回路（１００）。
2. 前記電流の前記交番は、前記容量性負荷を充電する前記電流の増加を含む請求項１記載の電気回路（１００）。
3. 前記容量性負荷を充電する前記電流をスイッチングする前記回路は個別のトランジスタを含む請求項１記載の電気回路（１００）。
4. 前記容量性負荷を充電する前記電流をスイッチングする前記回路は、前記個別のトランジスタの駆動回路を更に含む請求項３記載の電気回路（１００）。
5. 前記容量性負荷を充電する前記電流をスイッチングする前記回路（１５０）は、前記容量性負荷を充電する前記電流の束縛をなくす整流器回路を更に含む請求項４記載の電気回路（１００）。
6. 前記駆動回路は、前記個別のトランジスタのゲート電荷に対する低抵抗源である請求項４記載の電気回路（１００）。
7. 前記整流器回路はダイオード回路又はトランジスタ回路である請求項５記載の電気回路（１００）。
8. 前記電気回路（１００）における前記電流の前記スイッチングのタイミングを制御する前記処理装置（１３０）は、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡのうち少なくとも１つである請求項１記載の電気回路（１００）。
9. 前記処理装置（１３０）はプログラマブルマイクロプロセッサである請求項１記載の電気回路（１００）。
10. 前記処理回路（１３０）は、前記電気回路（１００）における供給電圧（１１０）の実際のレベルを監視する回路を更に含む請求項１又は８記載の電気回路（１００）。
11. 前記電流の増加を制御する前記回路（１６０）は、前記容量性負荷を充電する前記電流の前記スイッチング中に蓄積されたエネルギーを前記容量性負荷を付加的に充電する別の電流の形で放出するように構成される請求項１記載の電気回路（１００）。
12. 前記回路（１６０）はインダクタを含む請求項１１記載の電気回路（１００）。
13. 前記電気回路（１００）は、前記回路における前記電流を監視する回路（１４０）を更に含む請求項１記載の電気回路（１００）。
14. 前記回路における前記電流を監視する前記回路（１４０）は分路抵抗器回路、ホール素子又は同等の機能を実行する他の何らかの回路である請求項１３記載の電気回路（１００）。
15. 前記回路における前記電流を監視する前記回路（１４０）は、前記電気回路（１００）における前記電流を示す信号を増幅する演算増幅器と、前記監視された信号レベルと最大許容電流レベルを示す信号レベルとを比較する比較器とを更に含む請求項１３記載の電気回路（１００）。
16. 前記回路における前記電流を監視する前記回路（１４０）は、前記電気回路（１００）における前記電流の前記スイッチングのタイミングを制御する前記処理装置（１３０）に組込まれる請求項１３記載の電気回路（１００）。
17. 電気回路において複数の電子装置のホットスワッピングを実行する方法であって、
    前記電子装置上の容量性負荷を充電する電流を供給するステップと、
    前記電子装置上の前記容量性負荷を充電する前記電流の交番を制御するステップと、
    前記容量性負荷を充電する前記電流をスイッチングし、処理装置を使用して前記電気回路における前記電流の前記スイッチングのタイミングを制御するステップと
    を有する方法。
18. 前記容量性負荷を充電する電流をスイッチングすることは、個別のトランジスタを「オン」すること及び「オフ」することを含む請求項１７記載の方法。
19. 前記容量性負荷を充電する電流を制御することは、前記容量性負荷を充電する前記電流の増加を制御することを含む請求項１７記載の方法。
20. 前記容量性負荷を充電する前記電流をスイッチングするステップは、前記電気回路における電流レベルを監視することを含む請求項１７記載の方法。
21. 前記電気回路における前記電流レベルを監視するステップは、監視される前記電流レベルを示す信号を増幅することと、最大許容電流レベルを示す所望の信号レベルと前記電流レベルとを比較することとを更に含む請求項２０記載の方法。
22. 監視される前記電流レベルを示す前記信号を増幅し且つそれと最大許容電流レベルとを比較するステップは、前記容量性負荷を充電する最大電流を制限することを更に含む請求項２１記載の方法。
23. 前記電気回路において監視される前記電流レベルを示す前記信号を比較するステップは、アナログ領域又はデジタル領域で実行される請求項２１記載の方法。
24. 前記電気回路において監視される前記電流を示す前記信号を比較するステップは、前記処理装置の中で又は前記処理装置の外側で実行される請求項２２又は２３記載の方法。
25. 前記容量性負荷を充電する前記電流の前記交番を制御するステップは、前記個別のトランジスタが「オフ」されている時間中に前記コンデンサを充電する電流の増加を制御することを更に含む請求項１７又は１９記載の方法。
26. 前記電気回路における前記電流の前記スイッチングのタイミングを制御するステップは、前記制御動作を実行するためにマイクロコントローラをプログラミングすることを更に含む請求項１９記載の方法。
27. 許容供給電圧範囲を示す信号に対して供給電圧レベルを示す信号を測定する付加ステップを含む請求項１７記載の方法。
28. 前記供給電圧レベルが前記許容電圧範囲から外れた場合に前記電気回路（１００）のリセットを実行するステップを更に含む請求項１７又は２７記載の方法。
29. 請求項１４記載の電子装置のホットスワッピングを制御自在に実行するためのコンピュータプログラムであって、
    前記マイクロコントローラにおいて供給電圧レベル監視機能を起動するための命令セットと、
    前記電気回路における電流供給電圧レベルを示す信号を受信するための命令セットと、
    前記信号に応答して電気回路中のトランジスタをスイッチングするための命令セットと
    を含むコンピュータプログラム。
30. 前記コンピュータプログラムは、前記トランジスタに対して交互のスイッチオンサイクル及びスイッチオフサイクル又は１回限りスイッチングサイクルを選択するための命令のセットを更に含む請求項２９記載のコンピュータプログラム。
31. 前記コンピュータプログラムは、前記受信された信号のレベルと所望の供給電圧範囲を示す所望の信号範囲とを比較するための命令のセットを更に含む請求項３０記載のコンピュータプログラム。
32. 前記コンピュータプログラムは、前記受信された信号の前記レベルが供給電圧の所望の範囲を示す信号範囲を超えた場合に前記回路のリセット動作を実行するための命令のセットを更に含む請求項２９又は３１記載のコンピュータプログラム。
33. 前記コンピュータプログラムは、前記電気回路における前記電流レベルを示す信号を受信し且つそれと前記電気回路における最大許容電流レベルを示す信号とを比較するための命令セットを更に含む請求項３０記載のコンピュータプログラム。
34. 前記コンピュータプログラムは、前記電気回路を動作停止するための命令セットを更に含む請求項３３記載のコンピュータプログラム。
35. 電子装置上のコンデンサを充電する電流を供給する回路（１２０）と、
    前記電子装置上の前記コンデンサを充電する電流の増加を制御する回路（１４０）とを具備する通信システムにおいて電子回路装置のホットスワッピングを実行するためのラックであって、前記電気回路は、
    前記コンデンサを充電する前記電流をスイッチングする回路（１５０）と、
    前記電気回路における前記電流の前記スイッチングのタイミングを制御する処理装置（１３０）とを更に具備することを特徴とするラック。
36. 電子装置上のコンデンサを充電する電流を供給する前記回路（１２０）と、
    前記電子装置上の前記コンデンサを充電する電流の増加を制御する回路（１４０）とを具備する電気回路を具備するホットスワッピングのために通信システムにおいて使用される電子回路装置であって、前記電気回路は、
    前記コンデンサを充電する前記電流をスイッチングする回路（１５０）と、
    前記電気回路における前記電流の前記スイッチングのタイミングを制御する処理装置（１３０）とを更に具備することを特徴とする電子回路装置。

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