热插拔控制器

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PCIe总线的热插拔机制

PCIe 总线的热插拔机制
某些特殊的应用场合可能要求PCIe 设备能够以高可靠性持续不间断运
行，为此，PCIe 总线采用热插拔（Hot Plug）和热切换（Hot Swap）技术，来实现不关闭系统电源的情况下更换PCIe 卡设备。

注：本文将简单地介绍一下PCIe 总线的热插拔机制，关于热切换（Hot Swap），请参考PCIe Spec 的相关章节。

PCIe 总线的热插拔主要指的是PCIe 卡设备的热插拔，以及相关的实现机制等。

PCIe 卡有两个用于热插拔机制的边带信号——PRSNT1#和
PRSNT2#。

PCIe 卡设备上的这两个信号之间是短路的，PCIe 插槽的PRSNT1#被固定地连接到地，PRSNT2#则被上拉。

且这两个信号的金手指长度要比其他的信号的金手指长度要短一点。

如下图所示，当PCIe 卡设备未被完全插入插槽时，插槽的PRSNT2#信号由于上拉的作用，将一直处于高点平状态。

当PCIe 卡设备被完全插入插槽后，插槽上的PRSNT2#信号则会被PCIe 卡设备的短路线连接到地，从而使得其变为低电平。

换句话说，从插槽的角度看，当PRSNT2#位高电平时，则认为PCIe 卡设备未能正确插入或者无PCIe 卡设备；当PRSNT2#位低电平时，表明PCIe 卡设备被正确地插入插槽中。

热插拔芯片原理

热插拔芯片原理
热插拔芯片的原理是利用电流上升斜率控制技术，通过一个电容来设定电流上升的斜率，从而实现电流的有效控制。

在热插拔控制器启动的时候，输出电压慢慢上升，但是输出电流上升的很快，而且输出电流上升的幅度根据不同的电容负载而不同。

如果负载电容比较大，电流脉冲幅度相对很大，如此大的脉冲电流也会影响系统的正常操作。

热插拔技术是一种广泛应用于计算机硬件领域的接口技术，允许在不关闭系统电源的情况下，将设备或模块插入或拔出系统。

在热插拔过程中，通过芯片控制电流的上升斜率，可以有效地控制电流的峰值，避免因电流过大对系统造成冲击或损坏。

热插拔芯片通常包含驱动电路和控制电路两部分。

驱动电路负责提供足够的驱动电流，使得设备或模块能够正常工作；控制电路则负责监测和控制电流的上升斜率，以避免电流过大对系统造成损害。

在热插拔过程中，控制电路会根据电容负载的大小，自动调整电流上升的斜率，以实现电流的有效控制。

除了控制电流上升斜率之外，热插拔芯片还可以提供过压和欠压保护、过载时利用恒流源实现有源电流限制等功能，甚至还有控制电流上升速率、监控电流强度等功能。

这些功能可以提升系统的稳定性和可靠性，延长设备的使用寿命。

总之，热插拔芯片的原理是通过控制电流上升斜率来实现电流的有效控制，从而在热插拔过程中保护系统免受电流冲击的影响。

这种
技术的应用提高了系统的稳定性和可靠性，延长了设备的使用寿命。

理想二极管和热插拔控制器实现电源冗余并隔离故障

管“ 或” 电路还用于采用备用电源的系统，例如ＡＣ交流
适配器和备份电池馈送。但肖特基二极管由于正向压降而消耗功率，所产生的热量必须通过ＰＣＢ上的铜箔区
散出，或者通过由螺栓固定到二极管上的散热器散出，这两种散热方式都需要占用很大的空间。凌力尔特公司的ＬＴＣ４２２５、ＬＴＣ４２２７和ＬＴＣ４２２８产品系列用外部Ｎ沟道ＭＯＳＦＥＴ作为传递组件，最大限度地降低了功耗，从而在这些ＭＯＳＦＥＴ接通时，最大限度地减小了从电源到负载的压降。当输入电源电压降至低于输
如果负载电流引起超过２５ｍＶ的压降，则栅极电压
上升，以加强用于实现理想二极管控制的ＭＯＳＦＥＴ。在ＭＯＳＦＥＴ导通时，如果输入电源短路，则会有很大的反向电流开始从负载流向输入。故障一旦出现，栅极驱动放大器就会检测到故障情况，并拉低ＤＧＡＴＥ引脚，以断开理想二极管ＭＯＳＦＥＴ。
出共模电源电压时，关断适当的ＭＯＳＦＥＴ，从而使功能
和性能上与理想二极管匹配。
通过增加一个电流检测电阻器，并配置两个具备单独栅极控制的背对背ＭＯＳＦＥＴ，ＬＴＣ４２２５凭借浪涌电流

TPS2590 热插拔控制器评估模块用户手册说明书

User's GuideSLUU373A–July2009–Revised June2014 TPS2590Hot Swap Controller Evaluation ModuleThis user’s guide describes the setup and operation of the TPS2590evaluation module.Contents1Introduction (2)2Description (2)2.1Applications (2)2.2Features (2)3EVM Block Diagram (3)4Schematic (4)5Bill of Materials (5)6EVM PCB Layout (6)7Circuit Description (8)7.1Test Points (8)7.2Connectors (8)7.3Jumpers (8)7.4Switches (8)8EVM Test Setup (9)8.1Test Equipment (9)8.2Equipment Supplied (9)8.3Recommended Test Setup (9)8.4Operation (10)9Test Results (10)List of Figures1TPS2590EVM Block Diagram (3)2TPS2590EVM Schematic (4)3Component Placement(Top View) (6)4Board Layout(Top View) (6)5Board Layout(Bottom View) (7)6Component Placement(Bottom View) (7)7Equipment Connections (9)8Example Scope Trace (10)List of Tables1TPS2590EVM Bill of Materials (5)2Test Points (8)3Connectors (8)4Jumpers (8)5EVM Configurations (9)1 SLUU373A–July2009–Revised June2014TPS2590Hot Swap Controller Evaluation Module Submit Documentation FeedbackCopyright©2009–2014,Texas Instruments IncorporatedIntroduction 1IntroductionThis user’s guide describes the features of the TPS2590EVM.The TPS2590schematic,printed-circuit board(PCB)layout,and bill of materials(BOM)are provided as well as a setup and getting started.2DescriptionThe EVM is a3-to18-V module using the TPS2590or TPS2591hot swap controller with integratedMOSFET.At power on,the output is power limited to control inrush current and protect the MOSFET.On an overcurrent condition,the controller interrupts power to the load at high speed and signals load status.Operating current,fault current and fault timer settings are hardware programmable.2.1ApplicationsServer:•Plug-in Circuit Boards•RAID/Disk DriveTelecom:•ATCA•Micro-ATCAGeneral Hot Plug2.2Features•3-to20-V operation•Controlled inrush current•Fast circuit breaker control•Hardware programmable–Operating current–Fault current–Fault timer to avoid nuisance tripping–Latch off or retry.TPS2590is pin selectable•LED status display•A slide switch controls the ENABLE signal•The area under the TPS2590is copper pour with vias to the internal ground to take advantage of the power pad package•On-board transorb for overvoltage input protection•A common diode at the output prevents a negative spike if the load is removed while powered on•Test points available to monitor circuit operation•Design Calculator Tool(/product/TPS2590/toolssoftware)All trademarks are the property of their respective owners.2TPS2590Hot Swap Controller Evaluation Module SLUU373A–July2009–Revised June2014Submit Documentation FeedbackCopyright©2009–2014,Texas Instruments Incorporated EVM Block Diagram3EVM Block DiagramFigure 1shows the EVM block diagram.Figure 1.TPS2590EVM Block Diagram3SLUU373A–July 2009–Revised June 2014TPS2590Hot Swap Controller Evaluation ModuleSubmit Documentation FeedbackCopyright ©2009–2014,Texas Instruments Incorporated Bill of Materials 5Bill of MaterialsTable1lists the BOM for the EVM.Table1.TPS2590EVM Bill of MaterialsCount RefDes Value Description Size Part Number MFR2C1,C30.1uF Capacitor Ceramic,25V,X7R,10%0603STD muRata1C21000pF Capacitor,Ceramic,25V,X7R,20%0603STD muRata1C4.56uF Capacitor,Ceramic,10V,X7R,10%0805STD muRata1C51uF Capacitor,Ceramic,25V,X7R,20%1206STD muRata1C6.1uF Capacitor Ceramic,25V,X7R,10%0603STD muRata1D1LN1271R Diode,LED,Red,20-mA,0.9-mcd0.068x0.049inch LN1271R Panasonic1D2MMBZ522Diode,Zener,4.3V,350mW SOT23MMBZ5229B Motorola9B1D3SMAJ18A Diode,SMT TVS400W,1-A,18V SMA SMAJ18A Diodes1D4MBR130L Diode,Schottky,1000-mA,30-V SOD123MBR130LSFT1STDSFT14J1,J2,J4,7693Screw Terminal0.310x0.310inch7693Keystone J51J3PEC02SA Header,2-pin,100mil spacing0.100inch x2PEC02SAAN SullinsAN1Q1MMBT390Bipolar,PNP,40-V,200-mA,225-mW SOT23MMBT3906LT1On Semi6LT11R10Resistor,Chip,1/16W,1%0603STD Vishay1R2499Resistor,Chip,.5W,1%2512STD STD1R310K Resistor,Chip,1/16W,5%0603STD Vishay1R41K Resistor,Chip,1/16W,1%0603STD Vishay1R510K Resistor,Chip,1/16W,1%0603STD Vishay1R620K Resistor,Chip,1/16W,5%0603STD Vishay1R7300Resistor,Chip,1/10W,5%0805STD Vishay1R840.2K Resistor,Chip,1/16W,1%0603STD Vishay1R949.9K Resistor,Chip,1/16W,1%0603STD Vishay1S109-03201-Switch,SPDT,Slide,PC-mount,500-mA0.400x0.100inch09-03201-02EAO027TP1,TP2,5012Test Point,White,Thru Hole0.125x0.125inch5012Keystone TP3,TP4,TP5,TP6,TP94TP10,GND Test Point,SM,0.150x0.0900.185x0.135inch5016Keystone TP11,TP12,TP134TP7,TP8,Test Point,0.062Hole0.250inch5012Keystone TP14,TP151U1TPS2590IC,3V to20V Integrated FET Load Switch QFN-16TPS2590RSA TIRSA5 SLUU373A–July2009–Revised June2014TPS2590Hot Swap Controller Evaluation Module Submit Documentation FeedbackCopyright©2009–2014,Texas Instruments IncorporatedEVM PCB Layout 6EVM PCB LayoutFigure3through Figure6illustrate the board outline drawings.ponent Placement(Top View)Figure4.Board Layout(Top View)6TPS2590Hot Swap Controller Evaluation Module SLUU373A–July2009–Revised June2014Submit Documentation FeedbackCopyright©2009–2014,Texas Instruments Incorporated EVM PCB LayoutFigure5.Board Layout(Bottom View)ponent Placement(Bottom View)7 SLUU373A–July2009–Revised June2014TPS2590Hot Swap Controller Evaluation Module Submit Documentation FeedbackCopyright©2009–2014,Texas Instruments IncorporatedCircuit Description 7Circuit Description7.1Test PointsTable2lists the test point descriptions.Table2.Test PointsName DescriptionVIN Input voltage power supply4.3V 4.3-V referenceEN Enable signal,high trueFLT Fault signal,low trueLATCH Latch signal,high true,low for retryVOUT Output voltageCT Fault timer capacitorGND Scope ground test pointGND Scope ground test pointGND Scope ground test pointGND Scope ground test point7.2ConnectorsTable3lists the connector descriptions.Table3.ConnectorsConnector DescriptionJ1Main power input,VINJ2Main power ground,GNDJ4LoadJ5Load ground,GND7.3JumpersR1is used to disconnect the LEDs for test measurement of TPS2590quiescent current.This0-Ωresistor is normally installed.Table4provides the jumper description of jumper J3.Table4.JumpersJumper DescriptionJ3TPS2590Only Off=Latch,On=Retry7.4Switches7.4.1Enable Switch S1The ENABLE slide switch turns on the hot plug controller to ramp the output voltage.When the switch is off,the output is off.7.4.2IndicatorsRed LED indicator for FAULT(FLT).8TPS2590Hot Swap Controller Evaluation Module SLUU373A–July2009–Revised June2014Submit Documentation FeedbackCopyright©2009–2014,Texas Instruments IncorporatedNote:Connects to Scope EVM Test Setup8EVM Test Setup 8.1Test EquipmentVoltage Source:The input voltage source,V IN is a 20-V variable dc source at 10A.Oscilloscope:A digital oscilloscope can be used to monitor the test points.Current Probe:A current probe is helpful to observe turn-on characteristics of the external load.Recommended Wire Gague:Power is limited to 5W;18-gage wire,minimum,is recommended.8.2Equipment SuppliedThe TPS2590EVM module configured with TPS2590is supplied.Table 5.EVM ConfigurationsEvaluation Module Component HPA490EVM-001TPS25908.3Recommended Test SetupFigure 1illustrates the equipment connections for power up and testing.•Connect the positive voltage input power supply to J1and the negative voltage to GND,J2.Connectors J1and J2can accept #6ring or spade lugs.•Connect the RC load at J4and the load return at J5.The example here uses 220µF,15Ω.•Scope to current probe to measure the load current.•Scope the V OUT and EN.Figure 7.Equipment Connections9SLUU373A–July 2009–Revised June 2014TPS2590Hot Swap Controller Evaluation ModuleSubmit Documentation FeedbackCopyright ©2009–2014,Texas Instruments IncorporatedEVM Test Setup 8.4OperationUse the following steps for EVM operation:1.Turn on the power supply.2.Trigger the scope on EN low-going edge.3.Slide the EN to the EN position as screened on the circuit board.9Test ResultsObserve waveforms similar to Figure8.•The current to the load is not constant but increases after the initial inrush.Current is low,initially, because the voltage across the internal MOSFET is initially at its highest level and the controller ispower-limiting the MOSFET.•Although the current limit,IFLT ,is set to4A,the start up current never goes above2.2A because of thepower limiting.However,4A is available to the steady state load when the MOSFET is fully enhanced.•At the end of the capacitor charge time,the current drops to the dc level powering the resistive part of the load,about0.8A.Refer to SLUS960for more details.Figure8.Example Scope Trace10TPS2590Hot Swap Controller Evaluation Module SLUU373A–July2009–Revised June2014Submit Documentation FeedbackCopyright©2009–2014,Texas Instruments Incorporated Revision HistoryRevision HistoryChanges from Original(July2009)to A Revision Page •Added Design Calculator tool and link to the list of features (2)•Changed device name in title of Figure1 (3)•Changed schematic,Figure2 (4)•Changed contents of BOM (5)•Added Component Placement(Bottom View)image (6)•Changed Board Layout(Top View)image (6)•Changed Board Layout(Bottom View)image (7)•Added Component Placement(Bottom View)image (7)•Changed entire content of first paragraph in the Test Points section (8)•Changed R9to R1in first paragraph of Jumpers section (8)11 SLUU373A–July2009–Revised June2014Revision History Submit Documentation FeedbackCopyright©2009–2014,Texas Instruments IncorporatedIMPORTANT NOTICETexas Instruments Incorporated and its subsidiaries(TI)reserve the right to make corrections,enhancements,improvements and other changes to its semiconductor products and services per JESD46,latest issue,and to discontinue any product or service per JESD48,latest issue.Buyers should obtain the latest relevant information before placing orders and should verify that such information is current and complete.All semiconductor products(also referred to herein as“components”)are sold subject to TI’s terms and conditions of sale supplied at the time of order acknowledgment.TI warrants performance of its components to the specifications applicable at the time of sale,in accordance with the warranty in TI’s terms and conditions of sale of semiconductor products.Testing and other quality control techniques are used to the extent TI deems necessary to support this warranty.Except where mandated by applicable law,testing of all parameters of each component is not necessarily performed.TI assumes no liability for applications assistance or the design of Buyers’products.Buyers are responsible for their products and applications using TI components.To minimize the risks associated with Buyers’products and applications,Buyers should provide adequate design and operating safeguards.TI does not warrant or represent that any license,either express or implied,is granted under any patent right,copyright,mask work right,or other intellectual property right relating to any combination,machine,or process in which TI components or services are rmation published by TI regarding third-party products or services does not constitute a 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热插拔

卡式冗余电源热插拔
热插拔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。
卡件式电源热插拔
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，允许电路板在带电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。
谢谢观看
热插拔功能在电源设计中是非常重要的。在采用故障容限电源架构的应用系统中，都要求带有热插拔功能以满足零停机时间的要求。在热插拔过程中，热插拔功能要避免电压、电流产生明显波动。
热插拔最早出现在服务器领域，是为了提高服务器易用性而提出的。在我们平时用的电脑中一般都有USB接口，这种接口就能够实现热插拔。如果没有热插拔功能，即使磁盘损坏不会造成数据的丢失，用户仍然需要暂时关闭系统，以便能够对硬盘进行更换。
过程
过程
图1热插拔热插拔过程如图1所示，其中左边代表系统及其供电，在供电的输出端有一个电容，右侧有两张卡，这些卡的输入端也有电容。把卡插入系统之前，输入电容没有被充电；当把卡插入系统时会有一个很大的瞬间电流向输入电容充电，这么大的瞬时电流很可能造成系统供电电压不正常。

热插拔原理

热插拔原理热插拔技术是指在计算机运行过程中，可以在不关闭计算机的情况下，插入或拔出设备。

这种技术的出现，极大地方便了用户的使用，提高了设备的可用性和可靠性。

热插拔技术在现代计算机系统中得到了广泛的应用，比如USB设备、硬盘、内存条等都支持热插拔。

热插拔技术的实现离不开硬件和软件的支持。

在硬件方面，主要是通过设备的热插拔控制器来实现。

这些控制器能够在不影响系统正常运行的情况下，对设备进行插入和拔出的检测和处理。

而在软件方面，操作系统需要提供相应的驱动程序和管理工具，来支持热插拔设备的识别和管理。

热插拔技术的实现原理主要包括以下几个方面：1. 设备检测，当用户插入一个设备时，热插拔控制器会通过总线接口进行设备的检测，确认设备的类型和状态。

如果设备是支持热插拔的，控制器会通知操作系统进行相应的处理。

2. 设备初始化，当设备被插入后，系统需要对设备进行初始化，包括分配资源、加载驱动程序、配置设备参数等操作。

这些操作需要在不影响系统正常运行的情况下进行，因此需要有相应的机制来保证设备初始化的安全性和稳定性。

3. 设备卸载，当用户需要拔出设备时，操作系统会先进行设备的卸载操作，包括释放资源、卸载驱动程序等。

在确认设备已经安全移除后，用户可以进行设备的拔出操作。

热插拔技术的应用，极大地方便了用户的使用。

比如在服务器系统中，热插拔技术可以让管理员在不关闭服务器的情况下，对硬盘、电源、风扇等设备进行更换和维护，大大提高了系统的可用性和可靠性。

在个人电脑中，USB设备的热插拔也让用户可以随时连接和断开外部设备，方便了数据的传输和共享。

总的来说，热插拔技术的出现，为计算机系统的使用和维护带来了极大的便利。

随着技术的不断发展，相信热插拔技术会在更多的领域得到应用，为用户带来更好的体验和服务。

pci热插拔内核原理

pci热插拔内核原理PCI hot-plug is a technology that allows users to add or remove PCI cards from a computer while it is running. This is useful for servers and other high-availability systems because it allows for maintenance and upgrades without having to shut down the entire system.PCI热拔插是一种技术，允许用户在计算机运行时添加或删除PCI卡。

这对服务器和其他高可用性系统非常有用，因为它允许进行维护和升级，而无需关闭整个系统。

From a kernel perspective, the hot-plug feature is supported by the Linux kernel through the use of the PCI hot-plug driver. This driver handles the communication between the hardware and the kernel, allowing for the seamless addition or removal of PCI cards. When a new card is added, the driver detects it and initializes it so that the system can start using it without any interruption. Similarly, when a card is removed, the driver ensures that the system can continue to function properly without it.从内核的角度来看，热插拔功能是通过Linux内核通过PCI热插拔驱动程序支持的。

理想二极管“或”和热插拔控制器

长需要。
和检测技术，采用模糊控制方法，设计了蔬菜大棚环境控制
３系统测试
系统，用于改善大棚蔬菜温度、湿度、光照等环境因子调控的问题，减少了人工操作的主观性和随意性，缩短了调节时间，
系统设计完成后，制作调试样机，如图４所示，调试完毕提高了蔬菜大棚运行的自动化、智能化水平．在实地测试中
后进行测试，测试场地选择陕西杨凌某闲置蔬菜大棚。
取得了较好的控制效果，具有较高的应用价值。
程序与ＰＣＦ８５９１通信，采集ＣＯ２及光照强度信息，数据经处４结束语
理后，在液晶模块显示出来，然后再经过智能判断，输出控制
信号，控制执行机构对蔬菜大棚环境进行调节，满足作物生
本文根据杨凌地区蔬菜大棚实际情况。结合单片机技术
［９】倪景峰，周腾，马恒，等．ＳＭＣ１２８６４￣晶显示器在密闭监测
系统中的应用［Ｊ］．测控技术，２０１ｌ，３０（１）：９７—９９．
【１０］ｆ－－ｑ明，李欣，吴伟．基ＡＲＭ７ＬＣＤ设计与实现［Ｊ］．微计算
机信息，２００８，２４（５２）：１２１—１２３．
负载电流监视输出。高可用性系统（服务器、网络路由器和固态硬盘）利用多种馈电电源来给电路板供电。ＬＴＣ４２３６组合了（二

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不一样的热插拔控制器(图)作者：美国国家半导体公司 Neil Gutierrez 日期：2008-5-13 来源：本网热插拔的定义是在带电运行的背板中插入或移除电路板。

热插拔技术已被广泛应用到电信服务器、USB接口、火线(firewire)和C 背板的电压下，更换发生故障的电路板，并保证系统中其他正常的电路板仍可保持运作。

在工作中的背板上进行热插拔时，最大的造成一个低阻抗路径，从而引发大的浪涌电流。

浪涌电流可以损毁电路板上的电容、导线和连接器。

此外，系统电压亦可能会因浪使得其他连接着背板的电路板也无故重置。

热插拔控制器通过控制一个外加FET(见图1)来限制浪涌电流。

此外，这个控制器可在输出短路到接地或发生大型负载瞬变的情况时，通常都认为只要该FET能抵受DC电流负载和最大输入电压便足够。

可是，如果控制器发生故障并且该控制器又是唯一可控制电作条件下都不能确保FET处于安全运作范围(SOA)内。

本文将比较两类控制器，一类只具备有电流限制的控制能力，而另一类是可同插拔控制器，如美国国家半导体的LM5069。

图1 LM5069热插拔控制器控制器图1所示为LM5069热插拔控制器。

当浪涌电流流经传感电阻器(Rsns)时会被感测到，而控制器只会容许一个预定的最大电压通过电压值时，控制器便会调整栅极电压，使其维持最大值电流一定的时间。

电流限制所容许的最长时间取决于故障检测电流、故障阈值和引脚来编程。

一旦TIMER到达故障的阈值，控制器便会关闭栅极，同时输出会脱离系统的输入电压。

系统欠压和过压会分别经由测。

这个组件可验证输入电压是处于指定范围，还是高出欠压阈值或低于过压阈值。

假如输入电压在指定范围以外，那栅极便会关电源正常引脚(PGD)是一个开放漏极输出。

当输出(VOUT)还有几伏便到达输入(VIN)时，开放漏极下拉器件便会被关闭，而PGD会上签下游电路以表示VOUT电压“正常”。

PWR引脚上的电阻会决定通过FET的最大功率极限。

下文中我们还会详细讨论这个功能。

图2所示为一个只可限制电流的热插拔控制器，除了过压和功率限制功能以外，它具备所有LM5069的功能。

图2 只有电流限制的热插拔控制器MOSFET安全运行范围（SOA）在热插拔或短路故障期间控制电流时，外置MOSFET必须保持在SOA范围内以防止FET发生故障。

图3所示为Vishay的SUM40N15-它的最大漏源极电压VDS为110V，而在低VDS时，电流会被FET的RDS(on)所限制。

图中所见随时间量度出来的曲线便是FET的最在SOA曲线上可以画出一条直线(图3中的红线)来表示只有电流限制的控制器。

在正常运作时(即VDS低)，电流会被限制到最大5当VDS较大时，控制器的限制仍停留在相同的电流极限，而根据编程故障时间的长短，FET有可能走出SOA范围以外。

例如，假如成5A和编程故障时间为40ms时，输出短路便可能导致FET的运作脱离SOA范围(图3中的红线)。

图3 SUM40N15-38的SOA曲线图4中的蓝色曲线表示同时具有电流和功率限制功能的LM5069。

其编程电流限制被设置成5A，而功率限制则被设置成50W，至于当50V的输出发生短路时，组件将不会再在电流限制模式(5A)中工作，取而代之是在功率限制的模式下(50V×1A=50W)。

这时，FE 止FET发生故障(图3中的蓝色虚线)。

同样地，当一个热插拔发生在50V输出时，功率限制模式将会把FET维持在SOA范围以内(组件将会进入电流限制模式，并全程为输出提供所需的电流负载，以将FET保持在SOA以内。

LM5069的功率限制功能只会当通过才会启动，否则它只通过电流限制功能来控制FET。

图4 电流和功率限制控制和安全运作范围试验数据在实验中，同时为LM5069和电流限制控制器准备应用电路板。

两个组件都同样具备50V的输入、5A的电流限制和40ms的故障时间率限制功能。

两个应用电路板最后都通过一个负载电阻器将输出设成短路，从而增加VDS。

图5所示为电流限制控制器件的波形。

输出负载将VDS增加到30V。

起初，电流被限制在5A，但经过10ms后，FET出现故障并且输压阻止并限制电流达到电源的电流极限。

即使计时器到达40ms的时限，都不能关闭栅极，因为FET已遭损毁。

查看SOA曲线，会忍耐一个10ms脉冲的时间。

一旦FET因电流限制控制器而超过10ms时，那FET便会发生故障(图8中的红色虚线)。

图5 电流限制控制器的波形正如图6所示，输出负载将VDS增加到45V，同时LM5069将流通FET的功率限制在50W。

一旦计时器到达故障阈值，那组件便会关能够有效的在SOA曲线的范围内控制FET(图8的蓝色虚线)。

图6 LM5069 的波形图7 LM5069 的纯电流限制为了展示LM5069的多功能性，图7表示出一个纯电流限制的情况。

在这个情况下，输出负载导致电流增加，但幅度不太大,故不足式运作，并把电流限制在5A。

当过了40ms的编程故障时间后，FET便会被关闭。

同样，LM5069将FET控制在SOA范围以内(图8图8Vishay SUM40N15-38 SOA结论具有电流限制能力的热插拔控制器可提供可靠性，甚至可防止FET出现灾难性故障。

为了防止FET超出SOA范围，用户需要选用比故障保护。

LM5069将具有编程能力的功率和电流限制能力结合在一起，所以无须使用大型的外置FE也能把FET维持在SOA的安全ADM4210热插拔控制器的原理及应用作者：殷高方张…文章来源：国外电子元器件点击数：73 更新时间：2009-4-211 引言“热拔插”是指将板卡与带电丁作底板进行插拔，即带电插拔。

当板卡插入时，工作底板已处于稳定T作状态，所有电容均被充满电，而待插人的板卡是不带电的，板卡的电容没有电荷。

因此，当板卡与工作底板接触时，由于板卡上电容的充电从工作底板电源吸入较大的瞬时电流。

当把带电的板卡拔出工作底板时，由于板卡上旁路电容的放电，在板卡与带电背板间形成一条低阻通路，将产生较大的瞬时电流。

这两种情况下较大的瞬时电流。

使工作底板电源出现瞬时跌落．从而引发底板工作状态错误。

更为严重的会导致连接器、电路元件、电路板的金属连线等部件或器件的损坏。

ADM4210热插拔控制器，通过外接一个N沟道功率场效应管MOSFET和少数外围元件，即可实现板卡与带电工作底板间的安全热插拔。

ADM4210热捕拔控制器可用于电子设备中工作底板，也可以用于移动的板卡。

2 ADM4210结构2．1 内部结构ADM4210内部主要结构包括：欠压锁定电路，消抖滤波比较器，MOSFET栅极驱动器，电流控制环，延时断路器，定时器等。

如图1所示。

2．2 欠压锁定电路ADM4210工作电压2．7~16．5 V，欠压锁定电路检查输入电压是否足以保证器件正常工作。

当输入电压低于欠压锁定电压(UALO)，欠压锁定电路使ADM4210保持复位，GATE引脚接地，MOSFET断开；当输入电压达到工作电压范围且0N引脚为高电平，器件启动，同时0N引脚的外接分压电阻用来设置一个比内部欠压锁定高的锁定电压。

2．3 消抖滤波比较器0N为器件使能引脚，连接内部1．3 V门限的消抖滤波比较器。

0N低电平，ADM4210重启，通过GATE接地，关断外部的MOSFET：0N高电平，器件工作。

在插拔电路板时，内部存在大约3 μs的消抖滤波延时，0N引脚外接RC滤波电路可延长插拔电路板延时时间。

2．4 MOSFET栅极驱动器内部电荷泵实现外部N沟道MOSFET栅极驱动，电荷泵给栅极驱动器提供12μA的上拉电流。

在热插拔电路板时，会突然出现电流浪涌，总线上的电压下降影响相邻电路板正常工作，引发系统故障。

MOSFET栅极驱动器通过控制外部MOSFET栅极电压，最小化故障引发的总线电压下落。

保护邻近电路板。

在欠压锁定模式，通到GATE引脚强大的下拉电路保持GATE引脚低电平，进而减小热插拔时的浪涌电流。

当电路过流时，MOS FET栅极驱动器电路尽力保持负载恒流直到断路器响应。

2．5 电流控制环ADM4210通过外部的感应电阻两端的电压降监测电路电流，当大电流出现时，通过降低外部MOSFET栅极电压．保持感应电阻两端压降50 m V，此电流控制环响应快速．能有效的控制浪涌电流。

2．6 延时断路器断路器是一种过流保护装置。

串接在电源与负载之间。

当发生过流或短路故障时，断路器自动跳闸使负载断开电源。

电路负载阻抗过低或短路等情况，感应电阻电流接近电流限制，断路器定时器初激活，若电流回落，定时器复位。

当感应电阻电压降到44 mV以下时，定时器关闭；相反．如果电路过电流持续，过流时间达到断路器延时周期，GATE引脚关闭。

2．7 定时器TIMER引脚外接定时电容CTIMER，控制上电初始化周期、断路器延时周期，以及自动重试的脉冲周期(针对ADM4210—1)。

通过选择不同的上拉(5μA、60μA)或下拉电流(2μA、100μA)给TIMER引脚外接的定时电容充放电，来控制不同功能周期的时间长短。

TIMER引脚内接高低端电压比较器，TIMER引脚电压与COMPl(0．2 V)和COMP2(1.3 V)电压比较实现上电启动、过流关断、自动重试等功能的选择。

3 引脚功能ADM4210采用6引脚TSOT封装，各引脚功能见表l。

4 性能特点①2．7～16．5V的工作电压范围；②提供电路板热插拔保护；③断路器跳断电流限制通过外部感应电阻可调；④峰故障电流响应快速；⑤电荷泵栅极驱动控制外部MOSFET开关：⑥支持故障后自动重试模式(ADM4210—1)；⑦支持故障后自动锁断模式(ADM4210—2)；⑧支持欠压锁定。

5 工作原理板卡与工作底板进行热插拔时，通过外接的感应电阻RSENSE监测负载电流，若电路出现过流、短路故障，ADM4210将降低MOSFET的栅极电压进入限流模式．同时开启断路器延时定时器，如果限流延时期满故障仍未排除。

ADM4210将断开外接MOSFET，切断电路连接。

故障后的处理，ADM4210的两种型号器件略有不同：①ADM4210一l进入自动重试模式，即故障出现后，器件在重试延时周期结束时自动重试连接电路，直到故障排除；②ADM4210—2则进人锁断模式，即故障出现后，器件将锁断电路连接，直到外部提供复位信号，器件才重新启动连接电路。

ADM4210主要工作过程包括上电启动和故障保护。

5．1 上电启动上电后，ON引脚为低电平，ADM4210复位，GATE引脚被下拉为低电平，MOSFET断开，TIMER引脚被100μA电流下拉为低电平，当ON引脚定时电容CTIMER通过60 μA上拉电流充电，若在μA的下拉电流放电，断路器并不关断电路，这样保证了瞬间过流不影响电路正常工作。