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辰潤電子淺談兩種常見熱插拔浪涌電流控制方案

Date:2020-06-14Click:2530
在平時的設(shè)計研發(fā)工作中,工程師們常常會用到熱插拔浪涌電流控制電路,來進(jìn)行濾波和充電電流限制。而針對設(shè)計要求,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,我們將會為剛剛開始從事電源設(shè)計工作的新人工程師們,科普兩種常見的熱插拔浪涌電流控制方案,大家一起來看看吧。

交錯引腳法

交錯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,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、一短兩組交錯電源引腳,在長電源引腳上串聯(lián)了一個預(yù)充電電阻,以此起到控制作用。當(dāng)板卡插入背板時,長電源引腳首先接觸到電 源,通過預(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,短電源引腳接入電源,從而旁路連接在長電源引腳的預(yù)充電電 阻,為插入板卡供電提供一個低阻通道,信號引腳在插入板卡的最后時刻接入。板卡從背板拔出時,控制過程正好相反,長電源引腳最后與背板分離,通過預(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。在實際的應(yīng)用過程中,交錯引腳法不能控制負(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,會影響系統(tǒng)工作。交錯引腳方案需要一個特殊的連接器,這將會給選型設(shè)計帶來一定的困難。

熱敏電阻法

接下來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負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻配合 一個外部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關(guān)門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,MOSFET在瞬時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,柵極電壓控制器開關(guān)門限電平下降,來達(dá)到對板卡熱插拔時浪涌電流控制。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)計時,有一個非常關(guān)鍵的問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,電路中的熱敏電阻可能沒有足夠的冷卻時間,從而在隨后的熱插拔事件中不能有效限制浪涌電流。同時需要考慮NTC熱敏電阻的反作用時間引 起的長期可靠性問題,板卡環(huán)境溫度及熱敏電阻自身因素對可靠性設(shè)計帶來的問題。