高可靠性電源系統的熱插拔原理和應用

    接下來以UCC3915為例說明熱插拔過程中輸出電流電壓的情況。圖3中，左邊圖形是UCC3915的輸出電流、輸出電壓、即時電容電壓的波形，可以看到當輸出電流上升到ITRIP時，計時電容開始充電，電壓上升，開始計時；如果輸出電流超過ITRIP并一直上升到IMAX（設定的最大值），由于此時MOS管工作在線性模式，將最大輸出電流限制在這一水平而不讓輸出電流上升，因此輸出電流就會被限制在IMAX。另一方面，如果計時電容電壓達到1.5V，MOS管就會斷開，輸出電流下降到0。MOS管斷開之后電容會被放電，直到下降到0.5V，然后MOS管重新啟動，此時電流開始上升。如果輸出電流還很高，則會將輸出電流限制在IMAX，經過計時后電路又會將MOS管切斷，電路將按照這一原理一直工作。右圖中有兩組電壓和電流的波形，其中一組是沒有熱插拔的電壓電流波形，另外一組是加入了熱插拔的電壓電流波形。沒有加入熱插拔功能的時候，瞬間電流幅度很大，高的瞬間電流幅度造成了系統電壓大約1V的下降幅度；當加入了熱插拔，這一瞬間電流被限制在一個較低的水平，對系統電壓影響較小，從而達到熱插拔的目的。 

    系統中加入熱插拔的好處包括： 

    1）在系統開機情況下將損壞的模塊移除，還可以在開機情況下做更新或擴充動作而不影響系統操作； 

    2）由于熱插拔零件的可靠度提升，還可以將它們用做斷電器，而且因為熱插拔能夠自動恢復，有很多熱插拔芯片為系統提供線路供電情況的信號，以便系統做故障分析，因此減少了成本。 

    熱插拔非常適合用于高可靠度的系統，如通信電源系統、伺服器電源系統等，也可以用于儲存設備的電源供應，因此這些設備需要在系統不斷電的情況下更換儲存設備或更新。熱插拔也適合于體積較小但可靠度要求很高的電源系統，包括一些主要的規范，如PCI、PCIe、USB、1394等，因此應用相當廣泛。 

    TI的熱插拔管理芯片 

    在選擇熱插拔芯片時，需要考慮的內容有： 

    1）熱插拔管理芯片的工作電壓范圍為48V、-48V或低電壓12V以內以及電流的限制； 

    2）保護的模式，可以選擇自動恢復或者鎖死保護模式； 

    3）計時電路，做斷電器的功能； 

    4）其他工作狀態時的性能，如負載短路時需要高速響應，負載增加時不損壞周邊器件。熱插拔啟動的瞬間，電流上升速率能夠被控制，從而減少噪音和沖擊水平； 

    5）MOS管或電流檢測電阻功耗等。