热插拔硬件电路设计技术探析

摘要:热插拔技术是实现硬件设计的关键技术，早期的热插拔技术实现主要依靠电容电感的瞬间冲击抑制实现的，但是这种做法会导致电流瞬间对电源造成巨大冲击，后来逐步引入了延迟配电的概念，但是电路的设计方法仍然没有控制好电流，电路设计的可靠性不够，本文针对新型热插拔技术的实现提出了思路，并且根据不同方案的设计方法提供了具体解决步骤

关键词:即插即用负载跃升热插拔

控制系统对控制的精度要求越来越高，对控制的实用性要求也有所提升，系统控制的精度问题已经成为关键，即插即用已经是模件的基本要求，在一些特殊情况下有可能同时具备计算机外检和供电系统共同需要即插即用的特性，但是电子设备初期会产生非常大的瞬间电流，导致电源发生扰动，有时候扰动会冲击到电源，在不断电的情况下，插拔电子设备，扰动的存在还会致使负载发生持续的加长或降低，需要进行专门的硬件设计，让插拔能够及时复位或及时重启，因此使用热插拔技术设计硬件是技术关键。早期的热插拔技术实现路径主要是是靠电容和电感，实现对冲击的瞬间抑制，但是这种做法有可能导致电源受到巨大冲击，然后系统有可能因此发生复位和重启，后来依靠三极管技术和分立器技术，用新型的热插拔芯片，逐渐实现了热插拔技术电流控制目标。

1卡件式电源热插拔电路设计

凌力尔特公司开发的LTC4218是一种专为卡件式电路设计的热插拔控制器，其工作电压范围在2.9V到26.5V之间，控制器的内部有一个开关控制器可以对电源外部的N通道进行控制，允许电路板在带点的时候进行拔出和插入。其标准配置有各种可控制阀门，专用12V版本，包含了各种特殊设计，同时该控制器还可以调节电流和控制电压，电源具有良好的监视功能，该设计提供了精度为百分之五的电流折返功能，限制电流的时候采用了不同的电阻进行调整，同时还包含了可以参考电位的电流监视输出器。

2卡式冗余电源热插拔电路设计

采用冗余电源供电的卡式系统进行LTC4236作为控制芯片，它具有二极管通道，进行单通道控制，专门控制冗余电源，或对电流进行控制，在冗余电源管理的过程中，可以实现冗余电源的安全插拔操作，其控制电源维持在9V到18V之间，在电流监视输出器的控制下，可以在小于1微秒的时间内控制峰值的电流，具有可调节的折叠功能，从而实现了无震荡的平滑的切换功能，在该控制器发生故障之后，还可以进行为人的卡锁操作。在该控制器发生故障的情况下，其卡式操作具体作用如下，12伏电源为输入的冗余电源，在插卡槽里面分别将电源的两端设置在卡槽的俩拧断，在控制器能够对卡槽进行连接的情况下，分别有正电源和负电源接触电路，才能方便电路正常工作，其两个控制模块都受到控制卡槽的控制，将冗余的电源实现逻辑控制，在二极管之间实现接近于零的控制。在电流超过限制的时候，控制器会进行关闭，在FB引脚的电位出现下降的时候，会和R6发生连接，引脚会发生高电位的电源故障控制，引脚芯片会发生控制开关，当电压处于高位的时候，电源将打开至MOSET，其中几个控制电源都会事先暂时关闭，然后电源芯片打开了电路，电源故障的时候会引致ON至小电源的电路，并关闭电源芯片。

3卡式双电源热插拔电路的设计

一些卡式系统因为同时具备不同电压值的双电源控制系统，这些系统当中的热插拔电路可以采用凌力尔特公司的LTC4222,这是一种专用的控制器件，可以在2.9V和29V之间的范围之内工作，在接口和监视功能之间进行选择，通常热插拔选用双通道，在带点的背板上面可以安全的运行两路电源，通常热插拔系统可以进行安全操作，利用外部的N通道和电路板上的电源电压设计可以让通道的频率获得上升，如果接口监视结果显示是电流和电压状态的故障问题，则改元器件还有折返电路进行控制，遇到这种情况会出现电流的速率变化的软起伏电路，在卡式电流设计之中采用该种元器件是较好的选择。可以将12V和3.3V的电源分别设置在卡槽的不同端点，其中不同的位置设置不同的电压保护控制设施，在9.9V的过压引脚设置的时候，可以配置一个管脚电压检测引脚，当发生过电保护控制的时候还可能具有一些发夹保护功能，例如故障中中断主机等。

4采用电池供电的系统的热插拔设计

电池供电系统往往也要求各种部件进行热插拔设计，电池供电系统所采用的控制其实凌力尔特公司开发的LTC4231，这一款控制器是微功率型的控制器，其工作范围是2.7到36伏，可以在不断电的要求下安全的插拔电路板，其设计的高压一侧的开关驱动可以控制外部的通道，背对外部通道的则是低压控制电流版，该控制器还可以提供一种反跳延迟措施，并且当其发生速率斜坡上升的时候及时进行保护，该控制器还有一个反跳延迟功能，可以允许低速路的斜坡上升。在静态电流的环境中，其操作期间的电流会降到4微安一下，在这种非常小的功率消耗之下，电池的供电设备可以进行及时使用，通过周期监视器可以对过压情况进行监视，并将总的静电流维持在低水平。如果SHDN出现拉低的情况，则会及时切断控制器，此时的静电流会降至1微安之下，该控制器在过流故障期间也会发生电流限制，电源可以在不断电的情况下实现电路板的插拔操作。使用该电流控制系统可以进行完美的热插拔操作。

5结语

电子设备如果要实现即插即用的功能，就需要具备热插拔功能，但是电子设备设计之初会因为较大的瞬间电流冲击而发生扰动，为了克服这种扰动带来的不利影响，本文提出了几种新型的热插拔电路设计方案，针对不同的供电情况有不同的设计方法，并对不同的电路的设计进行了论述，希望这些方法可以在设计实践中取得成功。

参考文献

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作者：金天星 单位：中国船舶重工集团第七二三研究所六部