热插拔功能消除停机时间(05-100)
•拔出前电源模块应当关断;
•插入时,电源模块应处于暂时关断;
•电源模块应能限制浪涌电流。
这些要求可采用多种方法来实现。显然,最简单的方法是在带电插拔过程中,用一只机械开关将转换器模块关断。插入电源模块以前,该开关应处于关断位置,当接插件的各接点牢固地接通后,该开关才转换到接通位置。与此相反,拔出转换器模块以前,该机械开关应转换到关断位置。通常完成使能、关断功能的PC引脚,可由该开关控制。如果热插拔组件内包括保证模块可靠插入的锁定接头,该锁定接头可以机械地连接微型开关,以实现转换器模块开机和关机。
电源模块插拔过程中,还可采用另一种自动关断转换器的方法。采用这种方法,不需要人工动作,而采用机械开关时,必须手动控制。采用自动控制法,可以消除人工误动作的可能性,也就是说,可以防止机械开关处于导通状态时插入或拔出转换器模块。图1所示电路可完成自动关断模块的功能,但是要求采用接点交错排列的接插件。应特别指出利用该控制时,电源模块应采用独特的通断控制引脚,以便保证插入模块最后接通电源模块,拔出时首先断开电源模块。
图1 带电插拔自动保护
IAM48模块含有一只串联FET开关,可以实现48V总线到转换器输入的通断控制,通断控制引脚内部有上拉电路,并且为了将48V母线与转换器模块接通,通断控制器必须拉到低电平。该模块内两输出端之间还有一个并联开关。当通断控制引脚对总线负极为高电平(断开)时,该并联开关处于导通状态。当48V总线关断时,总线上的保持电容可通过并联开关迅速放电。除了通断控制功能外,IAM模块还具有限制浪涌电流的功能,并且与EMI滤波器模块或Filt Mod模块配合,还可完成瞬变过电压保护。通信设备中为了满足EMC(电磁兼容)标准,通常都采用IAM和Fit Mod模块。在通信设备中,都要求电源模块具有热插拔功能,因此应选用IAM模块或其他可限制浪涌电流的模块。
电源模块插入电源总线时的起动顺序如下：首先,除了短引脚外,接插件的所有引脚都按无规律的顺序接通(参看图2所示波形),此外,转换器并不能起动。因为通断控制短引脚并未接通,该局引脚通过晶体管Q1使IAM模块维持关断状态。同时,晶体管Q3还把转换器模块的PC引脚拉到低电平,因此转换器模块处于关断状态。当所有其他引脚都接好以后,短引脚才接通。IAM模块的通断引脚被拉到低电平,因此IAM模块导通,48V电源总线上的电容器开始以可控的速率充电,总线电压开始沿斜坡上升,这样可把浪涌电流限制在安全值以内。IAM模块导通后,转换器模块得到使能信号,但是当总线电压达到欠压封锁门限值(约34V)以前,转换器模块不能起动。总线电压达到欠压封锁值以后,由于转换器模块具有软起动特性,所以至少还需经过100ms后,转换器模块才开始吸入电流并且输出电压开始逐渐上升。最后,当转换器模块输出电压上升到使串联在输出端的二极管正向偏置时,该转换器模块才输出均衡的负载电流。
图2 热插拔过程波形图
电源模块总线上拔出时的工作顺序与插入时的顺序相反。短引脚在IAM模块关断48V电源的其他引脚以前断开,同时,转换器模块总线电容通过IAM模块输出端的并联开关迅速放电,放电时间小于50ms。此时,电容C2继续提供保持晶体管Q3导通所需的电流。从而确保PC引脚保持低电平,直到48V总线电压下降到欠压封锁值。这样,可以保证所有其他接点无规律断开过程中,转换器模块不产生功率变换脉冲。
上述热插拔技术已经成功地应用于许多产品中,并且,在插拔过程中,输入和输出总线电压波动很小,在插拔过程中,应当保证所有模块的引脚电压不超过最高额定电压。插入电源模块时,必须在其他引脚无规律接通以后,短引脚才能接通。拔出电源模块时,必须在其他引脚完全断开以后,短引脚才断开。
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