熱插拔功能的電源模塊應(yīng)用與熱插拔運(yùn)行中的安全控制

4 用熱插拔控制器電路解決多個(gè)電路板或刀片熱插拔運(yùn)行中的安會(huì)問(wèn)題
雖然用熱插拔功能的電源模塊(如IAM型)可組成48V分布式電源結(jié)構(gòu)，但如何確保熱插拔運(yùn)行中的安會(huì)卻是很重要的控制技術(shù)。于是適用于大功率刀片的-48V或+48V用熱插拔控制器電路技術(shù)被提到議事日程進(jìn)行研討。

4.1 熱插拔控制器電路基本架構(gòu)
當(dāng)?shù)镀宓奖嘲迳蠒r(shí)，刀片上所有連接到背板的電容開(kāi)始充電，從背板吸取大量的電流。浪涌電流會(huì)導(dǎo)致背板電壓瞬間下降，并在連接器上產(chǎn)生電弧。過(guò)大的浪涌電流可使背板電源超載，從而完全關(guān)閉電源，并影響機(jī)架上其余刀片的工作。
為了盡可能地減小電路板熱插拔對(duì)機(jī)架上其余刀片的影響，熱插拔期間需要限制刀片的浪涌電流。限制浪涌電流的電路稱(chēng)為“熱插拔控制器電路”。圖2為在大功率刀片-48V中實(shí)現(xiàn)的熱插拔控制器電路的基本架構(gòu)。

從圖2的左上方開(kāi)始，GND端通過(guò)肖特基二極管將電源送至DC/DC轉(zhuǎn)換器。DC/DC模塊是一個(gè)產(chǎn)生有效載荷電源電壓(12V、5.6V等)的獨(dú)立電源。DC-DC轉(zhuǎn)換器的負(fù)端通過(guò)MOSFET開(kāi)關(guān)和電流感測(cè)電阻連接到-48V電源。DC/DC轉(zhuǎn)換器兩端的隔離電容保留了足夠的電荷以確保電路板在背板電壓降低期間保持運(yùn)作。熱插拔控制器利用電流檢測(cè)電阻R檢測(cè)和VMOSFET信號(hào)來(lái)監(jiān)控MOSFET電流和電壓，以便控制在發(fā)生浪涌時(shí)MOSFET消耗的功率。

4.2 熱插拔控制器電路的安會(huì)運(yùn)行
當(dāng)板卡被插入背板時(shí)，可以看到由MOSFET寄生電容引起的短暫的浪涌電流脈沖(通常為幾ms)。此外，由于連接器的觸點(diǎn)顫動(dòng)，電源以脈沖的方式加到刀片上。熱插拔控制器可使MOSFET和DC/DC轉(zhuǎn)換器在觸點(diǎn)顫動(dòng)停止前處于關(guān)閉狀態(tài)。然后利用R檢測(cè)上的電壓作為反饋電壓慢慢地打開(kāi)MOSFET，這樣做是為了將浪涌電流值限制在刀片電源電流的最大給定值以下。該電流將對(duì)隔離電容充電，直到VMOSFET引腳處的電壓接近-48V。此時(shí)DC/DC轉(zhuǎn)換器被打開(kāi)，以便為刀片的有效載荷部分供電。
當(dāng)有另外的板卡插入而使背板電壓下降時(shí)，隔離電容的作用是保證電路板處于工作狀態(tài)。隔離電容的大小與刀片消耗的總功率，以及防止出現(xiàn)欠壓的需求直接成正比。當(dāng)欠壓情況下的脈沖寬度超過(guò)預(yù)置的時(shí)間限制時(shí)，將其歸為“電源欠壓”情況，此時(shí)欠壓鎖定過(guò)程開(kāi)始。欠壓鎖定過(guò)程關(guān)閉MOSFET，直到背板電壓恢復(fù)到正常值。在欠壓的情況下，與GND串聯(lián)的肖特基二極管可阻止來(lái)自隔離電容的反向電流流入背板。熱插拔控制器還能檢測(cè)到電源故障，如欠壓和過(guò)流。在這兩種情況下，熱插拔控制器將在故障排除后重新為刀片供電?！?/p>