兩種常見(jiàn)熱插拔浪涌電流控制方案

在平時(shí)的設(shè)計(jì)研發(fā)工作中，工程師們常常會(huì)用到熱插拔浪涌電流控制電路，來(lái)進(jìn)行濾波和充電電流限制。而針對(duì)設(shè)計(jì)要求，合理選擇熱插拔浪涌電路的控制方案，也是非常重要的。在今天的文章中，我們將會(huì)為剛剛開(kāi)始從事電源設(shè)計(jì)工作的新人工程師們，科普兩種常見(jiàn)的熱插拔浪涌電流控制方案，大家一起來(lái)看看吧。

交錯(cuò)引腳法

交錯(cuò)引腳法是目前最常用到的熱插拔浪涌電流控制技術(shù)之一，有的工程師也習(xí)慣性的將其稱為“預(yù)充電引腳法”?？梢哉f(shuō)，這種方法是最基本的熱插拔浪涌電流控制方案，從物理結(jié)構(gòu)上引入一長(zhǎng)、一短兩組交錯(cuò)電源引腳，在長(zhǎng)電源引腳上串聯(lián)了一個(gè)預(yù)充電電阻，以此起到控制作用。當(dāng)板卡插入背板時(shí)，長(zhǎng)電源引腳首先接觸到電源，通過(guò)預(yù)充電電阻為插入板卡負(fù)載電容充電，并進(jìn)行濾波和充電電流限制，板卡將要完全插入時(shí)，短電源引腳接入電源，從而旁路連接在長(zhǎng)電源引腳的預(yù)充電電阻，為插入板卡供電提供一個(gè)低阻通道，信號(hào)引腳在插入板卡的最后時(shí)刻接入。板卡從背板拔出時(shí)，控制過(guò)程正好相反，長(zhǎng)電源引腳最后與背板分離，通過(guò)預(yù)充電電阻為板卡負(fù)載電容放電。

然而，這種最基礎(chǔ)的熱插拔浪涌電流控制方法，也同樣具有較大的弊端。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，交錯(cuò)引腳法不能控制負(fù)載電容的充電速率，除此之外，預(yù)充電電阻的選擇必須權(quán)衡預(yù)充電流和浪涌電流，如果電阻選擇不合理，會(huì)影響系統(tǒng)工作。交錯(cuò)引腳方案需要一個(gè)特殊的連接器，這將會(huì)給選型設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的困難。

熱敏電阻法

接下來(lái)要為大家介紹的第二種常用到的熱插拔浪涌電流控制方案，是熱敏電阻法。顧名思義，所謂的熱敏電阻法指的是采用一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻配合一個(gè)外部MOSFET使用，其工作原理是NTC熱敏電阻置于功率MOSFET盡可能近，熱敏電阻上的溫度與功率MOSFET外殼的溫度直接成正比，控制MOSFET柵極電壓控制器的開(kāi)關(guān)門(mén)限輸入電平與熱敏電阻上的溫度成反比。當(dāng)板卡在背板上進(jìn)行熱插拔時(shí)，MOSFET在瞬時(shí)浪涌電流的作用下溫度升高，NTC熱敏電阻上的溫度隨著升高，柵極電壓控制器開(kāi)關(guān)門(mén)限電平下降，來(lái)達(dá)到對(duì)板卡熱插拔時(shí)浪涌電流控制。

在采用熱敏電阻法進(jìn)行熱插拔浪涌電流控制的電路設(shè)計(jì)時(shí)，有一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題需要各位工程師們進(jìn)行注意，那就是當(dāng)板卡連續(xù)反復(fù)插拔時(shí)，電路中的熱敏電阻可能沒(méi)有足夠的冷卻時(shí)間，從而在隨后的熱插拔事件中不能有效限制浪涌電流。同時(shí)需要考慮NTC熱敏電阻的反作用時(shí)間引起的長(zhǎng)期可靠性問(wèn)題，板卡環(huán)境溫度及熱敏電阻自身因素對(duì)可靠性設(shè)計(jì)帶來(lái)的問(wèn)題。