一种具有热插拔功能的电源转接电路的制作方法-j9九游会真人

1.本实用新型涉及电源转换技术领域，特别是涉及一种具有热插拔功能的电源转接电路。


背景技术：

2.热插拔即带电插拔，是指将设备板卡或模块等带电接入或移出正在工作的系统，而不影响系统工作的技术。在军事、电信、金融等领域，设备投入运行后，必须夜以继日地运转，对这些设备的部件进行拆装维修、维护、扩展时，系统不能停机，停机则意味着重大的经济损失。这就要求设备部件能够在系统带电运行的情况下进行接入或者移出。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种具有热插拔功能的电源转接电路，能够解决上述问题。
4.本实用新型提供的技术方案如下：
5.在一些实施方式中，本实用新型提供一种具有热插拔功能的电源转接电路，包括：
6.mos管，与电源、负载、使能控制电路电连接，用于接收电源电压，并在使能控制电路的控制下导通输出所述电源电压或截止所述电源电压；
7.所述使能控制电路，与电源、负载电连接，用于监控所述负载的电流值和所述电源电压，基于所述负载的电流值和所述电源电压对电源转接电路的电源电压的输出进行控制；
8.所述过流保护电路，与所述使能控制电路、所述负载电连接，用于在负载电流值超出过流保护阈值时，在所述使能控制电路的控制下对电源转接电路的电源电压的输出进行保护。
9.在一些实施方式中，本实用新型提供一种具有热插拔功能的电源转接电路，包括：
10.电源输入欠压保护电路，与电源电连接，用于在电源电压低于电源设定值，对电源转接电路的输出进行保护；
11.电源输入过压保护电路，与所述电源电连接，用于在电源电压高于所述电源设定值，对所述电源转接电路的输出进行保护；
12.使能控制电路，与所述电源输入欠压保护电路、所述电源输入过压保护电路电连接，用于接收控制信号对所述电源转接电路进行开启或关断。
13.在一些实施方式中，所述电源输入欠压保护电路，包括：第一分压电阻、第二分压电阻；
14.所述第一分压电阻与所述输入电源电连接，所述第一分压电阻还与所述mos管、所述使能控制电路电连接，所述第二分压电阻与所述第一分压电阻电连接至接地，用于设置欠压保护的触发阈值；
15.其中，当所述电源正常时所述第二分压电阻的两端电压大于所述触发阈值，所述
使能控制电路通过控制所述mos管的栅压将所述mos管导通，所述电源转接电路输出电源电压。
16.在一些实施方式中，所述电源输入欠压保护电路，还用于：
17.当所述电源电压低于所述电源设定值时，所述第二分压电阻的两端电压小于所述触发阈值时触发欠压保护，所述使能控制电路拉低所述mos管的栅极电压导致所述mos管关闭，所述电源转接电路不输出电源电压。
18.在一些实施方式中，所述使能控制电路，包括：使能控制芯片、三极管；
19.所述使能控制芯片，与所述三极管电连接，所述三极管与外接控制端电连接；
20.其中，当所述外接控制信号输出的外接控制信号为低电平信号时，所述三极管关闭，当未触发欠压保护时正常输出电源电压；
21.当所述外接控制信号输出的外接控制信号为高电平信号时，所述三极管打开，所述mos管关闭，所述电源转接电路不输出电源电压。
22.在一些实施方式中，所述电源输入过压保护电路，包括：第三分压电阻、第四分压电阻；
23.所述第三分压电阻与所述电源电连接，所述第三分压电阻还通过所述mos管电连接至所述使能控制电路；所述第四分压电阻与所述第三分压电阻电连接，所述第四分压电阻还接地；用于设置过压保护的触发阈值；
24.其中，当所述电源正常时所述第四分压电阻的两端电压小于所述触发阈值，所述使能控制电路通过控制所述mos管的栅压将所述mos管导通，所述电源转接电路输出电源电压；
25.当所述电源电压高于所述电源设定值时，所述第四分压电阻的两端电压大于所述触发阈值时触发过压保护，所述使能控制电路拉低所述mos管的栅极电压导致所述mos管关闭，所述电源转接电路不输出电源电压。
26.在一些实施方式中，所述热插拔输出过流保护电路，包括：限流电阻，与所述使能控制电路电连接，用于设置过流保护阈值，当负载电流值超出所述过流保护阈值时，所述mos管关闭，所述热插拔电流不输出电源电压；当所述负载电流值小于所述过流保护阈值时，所述mos管打开，所述热插拔电流输出电源电压。
27.在一些实施方式中，所述过流保护阈值为i
limit
＝v
sense
/r
sense
＝50mv/r
sense
。
28.在一些实施方式中，还包括：
29.mos管功率保护电路，与所述使能控制电路、所述mos管电连接，用于在所述mos管消耗功率超过功率保护值时，对所述电源转接电路进行输出保护。
30.在一些实施方式中，所述mos管功率保护电路，包括：第五分压电阻、第六分压电阻；所述第五分压电阻与所述使能控制电路、所述第六分压电阻电连接，所述第六分压电阻接地；
31.其中，当所述mos管的消耗功率超过所述功率保护值时，所述mos管关闭，所述电源转接电路的输出电压降为0；当所述mos管的消耗功率小于所述功率保护值时，所述mos管打开，所述电源转接电路输出电源电压。
32.在一些实施方式中，所述功率保护值为p
lim
＝v
prog
*10*i
limit；
33.其中，v
prog
为所述第六分压电阻的两端电压，i
limit
为过流保护阈值。
34.本实用新型提供的一种具有热插拔功能的电源转接电路和系统至少具有以下有益效果：
35.(一)通过检测流过开关mos管的电流和输出电压，在热插拔瞬间过流或者后级发生短路过载故障时，输出电压降为0v，在异常消失后输出电压恢复正常。
36.(二)本发明同时包含电源输入过压和欠压保护电路，在输入超出或低于设定电压时，电源电压的输出进行保护。
37.(三)通过以上保护电路提高了设备运行时的可靠性与安全性。
附图说明
38.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种具有热插拔功能的电源转接电路的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
39.图1是本实用新型中一种具有热插拔功能的电源转接电路第一个实施例的示意图；
40.图2是本实用新型中一种具有热插拔功能的电源转接电路的第二个实施例的示意图；
41.标号说明：100、mos管；200、使能控制电路；300、过流保护电路。
具体实施方式
42.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
43.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
44.在一个实施例中，如图1所示，本实用新型提供一种具有热插拔功能的电源转接电路，包括：
45.mos管100，与电源、负载、使能控制电路电电连接，用于接收电源电压，并在使能控制电路的控制下导通输出所述电源电压或截止所述电源电压；
46.示例性的，控制电源电压正常输出或者输出的所述电源电压为0。
47.所述使能控制电路200，与电源、负载电电连接，用于监控所述负载的电流值和所述电源电压，基于所述负载的电流值和所述电源电压对电源转接电路的电源电压的输出进行控制；
48.所述过流保护电路300，与所述使能控制电路、所述负载电连接，用于在负载电流值超出过流保护阈值时，在所述使能控制电路的控制下对电源转接电路的电源电压的输出进行保护。
49.具体的，通过使能控制电路设置过流保护阈值并监控所述负载的电流值，基于所述过流保护阈值和所述负载的电流值的比较结果控制过流保护电路；所述过流保护电路在
负载电流值超出过流保护阈值时，在所述使能控制电路的控制下对电源转接电路的电源电压的输出进行保护。
50.在一个实施例中，本实用新型提供一种具有热插拔功能的电源转接电路，包括：
51.电源输入欠压保护电路，与电源电连接，用于在电源电压低于电源设定值，对电源转接电路的输出进行保护。
52.在本实施例中，通过电源输入欠压保护电路对电源转接电路接收输入电源后对所述电源转接电路进行欠压保护。
53.在本实施例中,欠压保护电路是当电源输入电压低于电压设定值时对电路进行保护，电源输出电压降为0v。电源输入过压保护电路，与所述电源电连接，用于在电源电压高于所述电源设定值，对所述电源转接电路的输出进行保护。
54.在本实施例中，过压保护电路是当电源输入电压高于电压设定值时对电路进行保护，电源输出电压降为0v。
55.在本实施例中，通过电源输入过压保护电路对电源转接电路接收输入电源后对所述电源转接电路进行过压保护。
56.使能控制电路，与所述电源输入欠压保护电路、所述电源输入过压保护电路电连接，用于接收控制信号对所述电源转接电路进行开启或关断。
57.在本实施例中，通过检测流过开关mos管k1的电流和输出电压，在热插拔瞬间过流或者后级发生短路过载故障时，输出电压降为0v，在异常消失后输出电压恢复正常，同时包含电源输入过压和欠压保护电路，在输入超出或低于设定电压时，对电源电压的输出进行保护。通过以上保护电路提高了设备运行时的可靠性与安全性。
58.具体的，在欠压或过压的情况下，会对电源转接电路进行关断，若不处于欠压或过压的情况下，则会对电源转接电路进行开启。
59.在一个实施例中，所述电源输入欠压保护电路，包括：第一分压电阻r3、第二分压电阻r8；
60.所述第一分压电阻r3与所述输入电源电连接，所述第一分压电阻还与所述mos管k1、所述使能控制电路电连接，所述第二分压电阻r8与所述第一分压电阻r3电连接至接地，用于设置欠压保护的触发阈值。
61.其中，当所述电源正常时所述第二分压电阻r8的两端电压大于所述触发阈值，所述使能控制电路将所述mos管k1的栅极电压控制到比所述mos管k1的源极电压高7v，所述mos管k1打开，所述电源转接电路输出电源电压。
62.示例性的，7v为控制芯片给定的控制电压，这个mos管的栅极和源极之间的电压是由芯片控制的，只要栅极和源极间的电压差高于被控mos管的最小栅源间导通电压即可开通mos管，此设计中选型的mos管最小导通电压是4v。
63.当所述电源电压低于所述电源设定值时，所述第二分压电阻r8的两端电压小于所述触发阈值时触发欠压保护，所述使能控制电路拉低所述mos管k1的栅极电压导致所述mos管k1关闭，所述电源转接电路不输出电源电压。
64.在本实施例中，示例的，如图2所示，电源输入欠压保护电路，用于电连接电源输入，在电源输入低于设定值时，电源转接电路输出进行保护。通过分压电阻r3和r8的阻值对欠压保护触发的阈值进行设置。
65.电源输入正常时，分压电阻r8两端的电压大于1.35v，芯片12脚gate将mos管k1栅极电压控制到比mos管k1源极输出电压高7v，mos管k1打开，电源转接电路正常输出电源电压；当电源输入低于一定值时，分压电阻r8两端的电压小于1.35v，欠压保护即触发，芯片12脚gate以2ma电流将mos管k1栅极电压强制拉低接近于0，mos管k1关闭，电源转接电路无输出。在电压输入高于欠压保护阈值以后，mos管k1打开，电源转接电路恢复正常输出。
66.具体的，这个栅源间的电压是由芯片控制的，只要栅极和源极间的电压差高于被控mos管的最小栅源间导通电压即可开通mos管，此设计中选型的mos管最小导通电压是4v。
67.同时需要注意的是电源输入电压范围是9-80v，同时保证分压电阻r8两端电压大于1.35v才可以保证热插拔芯片正常输出。
68.在本实施例中，分压电阻r8两端电压指的是热插拔芯片可以正常输出的开启电压，开启电压的最小阈值是1.35v，大于此值热插拔芯片才可以正常输出。7v指的是mos管栅源间的电压，用于控制mos管的开通和关断。
69.在一个实施例中，所述使能控制电路，包括：使能控制芯片u1、三极管k2；
70.所述使能控制芯片u1，与所述三极管k2电连接，所述三极管k2与外接控制端电连接；
71.其中，当所述外接控制信号输出的外接控制信号为低电平信号时，所述三极管k2关闭，当未触发欠压保护时正常输出电源电压；
72.当所述外接控制信号输出的外接控制信号为高电平信号时，所述三极管k2打开，所述mos管k1关闭，所述电源转接电路不输出电源电压。
73.在本实施例中，如图2所示，电源转接电路使能控制，通过外接控制信号到芯片1脚uven可以控制电源转接电路的开启或关断。
74.当外接控制信号en_ctl为低时，三极管k2关闭，其集电极和发射极间相当于开路，uven脚的电压完全取决于r8两端的电压，此时只要输入电压正常未触发欠压保护热插拔即可正常输出；当外接控制信号en_ctl为高时，三极管k2打开，其集电极和发射极间相当于短路，由于其发射级接地，导致uven脚的电压被拉低，低于1.35v，mos管k1关闭，电源转接电路无输出。
75.在一个实施例中，所述电源输入过压保护电路，包括：第三分压电阻r4、第四分压电阻r10；
76.所述第三分压电阻r4与所述电源电连接，所述第三分压电阻r4还通过所述mos管k1电连接至所述使能控制电路；所述第四分压电阻r10与所述第三分压电阻r4电连接，所述第四分压电阻r10还接地；用于设置过压保护的触发阈值；
77.其中，当所述电源正常时所述第四分压电阻r10的两端电压小于所述触发阈值，所述使能控制电路将所述mos管k1的栅极电压控制到比所述mos管k1的源极电压高7v，所述mos管k1打开，所述电源转接电路输出电源电压；
78.当所述电源电压高于所述电源设定值时，所述第四分压电阻r10的两端电压大于所述触发阈值时触发过压保护，所述使能控制电路拉低所述mos管k1的栅极电压导致所述mos管k1关闭，所述电源转接电路不输出电源电压。
79.在本实施例中，如图2所示，电源输入过压保护电路，用于电连接电源输入，在电源输入高于设定值时电源转接电路输出保护。通过分压电阻r4和r10的阻值对过压保护触发
的阈值进行设置。
80.电源输入正常时，分压电阻r10两端的电压小于1.35v，芯片12脚gate将mos管k1栅极电压控制到比mos管k1源极输出电压高7v，mos管k1打开，电源转接电路正常输出电源电压；当电源输入高于一定值时，分压电阻r10两端的电压大于1.35v，过压保护即触发，芯片12脚gate将mos管k1栅极强制拉低，栅源电压差为0，mos管k1关闭，电源转接电路输出降为0。在电压输入低于过压保护阈值以后，mos管k1打开，电源转接电路恢复正常输出。
81.在一个实施例中，所述热插拔输出过流保护电路，包括：限流电阻，与所述使能控制电路电连接，用于设置过流保护阈值，当负载电流值超出所述过流保护阈值时，所述mos管k1关闭，所述热插拔电流不输出电源电压；当所述负载电流值小于所述过流保护阈值时，所述mos管k1打开，所述热插拔电流输出电源电压。
82.在一个实施例中，所述过流保护阈值为i
limit
＝v
sense
/r
sense
＝50mv/r
sense
。
83.在本实施例中，如图2所示，热插拔输出过流保护，用于电连接负载，在负载电流超出设定值时电源转接电路输出保护。
84.其中，电源转接电路的端口(28v_out1)与负载电连接。
85.过流保护阈值可以通过串联在芯片14脚vcc和13脚sense间的限流电阻r
sense
值来设置，其最大过流值i
limit
＝v
sense
/r
sense
＝50mv/r
sense
。
86.其中，在设备运行时使能控制芯片u1会实时监测14脚vcc与13脚sense间的压差v
sense
，即电阻r
sense
上的电压。
87.当负载电流超出i
limit
时，v
sense
大于50mv，芯片12脚gate将mos管k1栅极强制拉低，栅源电压差为0，mos管k1关闭，电源转接电路输出降为0。在负载电流小于i
limit
以后mos管k1打开，电源转接电路恢复正常输出。
88.在一个实施例中，还包括：
89.mos管k1功率保护电路，与所述使能控制电路、所述mos管k1电连接，用于在所述mos管k1消耗功率超过功率保护值时，对所述电源转接电路进行输出保护。
90.在一个实施例中，所述mos管k1功率保护电路，包括：第五分压电阻r7、第六分压电阻r12；所述第五分压电阻r7与所述使能控制电路、所述第六分压电阻r12电连接，所述第六分压电阻r12接地；
91.其中，当所述mos管k1的消耗功率超过所述功率保护值时，所述mos管k1关闭，所述电源转接电路的输出电压降为0；当所述mos管k1的消耗功率小于所述功率保护值时，所述mos管k1打开，所述电源转接电路输出电源电压。
92.在一个实施例中，所述功率保护值为p
lim
＝v
prog
*10*i
limit；
93.其中，v
prog
为所述第六分压电阻r12的两端电压，i
limit
为过流保护阈值。
94.在本实施例中，如图2所示，mos管k1功率保护电路，用于保护mos管k1，在mos管k1消耗功率高出设定值时电源转接电路输出保护。由使能控制芯片u1的芯片过流保护值和使能控制芯片u1的3脚prog对地的电压v
prog
共同决定，其功率保护值p
lim
＝v
prog
*10*i
limit
，其中v
prog
即分压电阻r12两端电压v
r12
，i
limit
即过流保护的阈值；由于芯片2脚vref恒定输出4v参考电压，因此v
r31
＝(v
ref
*r12)/(r12 r7)＝(4*r12)/(r12 r7)。
95.其中，设备运行时芯片会通过13脚sense和11脚out实时监测流过mos管k1电流i
mos
和漏源间的压差v
mos
，当mos管k1消耗功率pmos＝i
mos
*v
mos
超出功率保护值p
lim
时，芯片12脚
gate将mos管k1栅极强制拉低，栅源电压差为0，mos管k1关闭，电源转接电路输出降为0。在mos管k1消耗功率小于p
lim
后mos管k1打开，电源转接电路恢复正常输出。
96.在本实施例中，通过检测流过开关mos管k1的电流和输出电压，在热插拔瞬间过流或者后级发生短路过载故障时，输出电压降为0v，在异常消失后输出电压恢复正常，同时包含电源输入过压和欠压保护电路，在输入超出或低于设定电压时，电源电压的输出进行保护。通过以上保护电路提高了设备运行时的可靠性与安全性。
97.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
98.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
99.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统，可以通过其他的方式实现。示例性的，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，示例性的，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，示例性的，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其他的形式。
100.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
101.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
102.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。