- 热插拔功能的电源?？?如IAM型)组成48V分布式电源结构的设计规则
- 第二代DC-DC转换器?？樘匦?/strong>
- IAM48?？榈挠τ?/strong>
带电插拨功能同时也称为热插拔功能，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?；奔涞囊?。在现代模拟通信和数据通信系统中，通常都必需满足这个要求。
实际上，许多大型电信和数据通信系统都采用插入到机架内共同背板上的多个电路板或刀片来构建。由于现代刀片具有更高级的功能，需要消耗更多的功率，如高级电信计算架构(ATCA)刀片消耗的功率约≥200W。而背板为刀片以及它们之间的通信提供电源(如+48V、-48V、12V)。由于背板电源始终处于开启状态，因此被称为“热”或者“运行着”的背板。刀片必须插入机架而不能影响背板上其余刀片的工作。最新插入的刀片将利用背板的电源工作。如果检测到刀片发生故障，必须从插槽中把这个刀片拔掉，再把新的刀片插入同一个插槽以恢复服务。把刀片插入运行中的背板或者从插槽中拔掉的过程称为“热插拔”?？梢灾С终飧龉δ艿牡镀莆?ldquo;可热插拔”的刀片。
因此本文将介绍以下两个方面的内容：①采用具有热插拔功能的电源?？樽槌?8V分布式电源结构时应考虑的设计问题;②用热插拔控制器电路解决多个电路板或刀片热插拔运行中的安会问题。
热插拔功能的电源?？?如IAM型)组成48V分布式电源结构的设计规则
② 带电插入电源?？?IAM)，浪涌电流必须限制在可接受的数值，以免48V输入母线电压中断或跌落，同时减小各接点之间产生的火花;
众所周知，对故障容限首要并且是最重要的要求是冗余度，也就是说，在电源系统中，至少应有一台额外的转换器或者说有一台冗余转换器。该系统通常称为N+M配置，其中，N台转换器可满足负载要求的功率，M台转换器?？樽鞅赣?。应用过程中，一台转换器?？楣囟匣蚍⑸收鲜保」苊刻？榈母涸氐缌魍蝗辉黾?，但是其他?？槿钥杀Ｖは低呈涑龉β什皇苋魏斡跋?。同样，当一台附加的转换器?？榻尤氲缭聪低澈螅」苊刻ǖ缭茨？榈母涸氐缌魍蝗患跣。低车氖涑龉β室膊皇苋魏斡跋?。为此，各台转换器应具有均流能力，并且应尽量减小每台?？榛指凑９┑缢璧亩煊κ奔洹Ｋ?，为了负载自动均流，电源?？橹杏尤肽承┚骺刂频缏?。电源模块的工作温度对可靠性有很大影响，工作温度每降低10℃，平均无故障时间可延长一倍。实践证明，在电源系统中，一台?？槭涑龅缌魑硪惶？槭涑龅缌鞯亩妒?，该电源?？榈奈律黾右槐?。
第二代DC-DC转换器模块特性
[page]今使用的是Vicor的第二代转换器?？椋哂幸恍┘玫奶匦?，大大简化了在并联冗余系统中的应用。第二代转换器模块重要的特性包括：使能和关断、独特的主从均流控制及自主指挥功能，其中一个转换器?？樵谡鱿低持凶艽τ谥骺氐匚?还具有一些普通的特性，比如欠压封锁、软起动、输出限流和远距离取样等。尤其是Vicor转换器采用零电流谐振开关。即，控制开关频率和从隔离转换器初级传送到次级的能量脉冲速率，即可达到要求的电源调整率和负载调整率。在任意给定输入电压下，脉冲宽度是恒定的，因此，每个脉冲的能量也是恒定的。在维持输出电压稳定的情况下，为了满足负载电流的要求，可以控制脉冲重复率(即开关频率)，因此，各模块的开关频率完全同步的话，相同?？榭墒迪肿远?。
由图1可知，第二代DC-DC转换器模块上的PR脚是一个双向端口，它可连接并联均流母线。该端口可以接收或传输同步脉冲信号，可控制转换器?？榇渫焦ぷ?，所有其他?？榫邮芡铰龀澹Ｖに心？橥德使ぷ?。PC(初级控制)脚也是一个双向端口。该端口用作?？樽刺涑?，在转换器工作过程中，该脚直流电压为6Vdc，在故障状况下，比如过热或输出过压时，PC脚将变为低电平(对负输入脚-Vin的电压接近0V)。在故障继续存在的情况下，PC脚周期地转变为高电平并尽力使转换器?？橹匦缕鸲?。只有故障状态消除后，PC脚才可能保持高电平。PC脚也可作使能/关断输入脚，如果PC脚外接低电平，转换器则关断。PC脚维持低电平时，输出电流接近2mA。为了完成使能/关断功能，可采用开路集电极或漏极晶体管开关(见图1所示的Q3)。
取样脚S用于提高输出终端电源母线电压的稳定精度，通常电源系统的负载都接在输出终端电源母线上。终端取样闭合调整控制回路，调整转换器输出电压Vout，以便补偿输出母线Vout(在图1左端扦件上)上产生的电压降。取样脚终端接法是维持输出电压控制所必须的。在故障容限并联冗余系统中，每台转换器?？榈氖涑龆薞out到电源母线(在图1左端扦件上)必须串入一只二极管。在输出母线上二极管的共阴极，总输出电流为各DC-DC转换器之和。这样任何模块出现包括输出短路的任何故障状态时，都可确保母线和电源系统可靠工作。当?？榈氖涑龅缪菇档褪?，串联二极管承受反向电压，因此，可简单地实现电源母线与转换器隔离。每台?？榈娜⊙弑匦虢釉诖艿那懊?，并且最好接在热插拔插头的前面，可以确保电源?？椴灏喂讨?，转换器控制回路不会出现任何瞬间开路。该电阻的最佳阻值为24Ω/V，也就是说，该电阻的阻值决定于输出电压。例如，输出电压为5V时，最好选用120Ω电阻。
总之，具有热插拔功能的电源?？橛哂幸韵绿氐悖喊纬銮暗缭茨？橛Φ惫囟?插入时，电源模块应处于暂时关断;电源?？橛δ芟拗评擞康缌鳌?br />
IAM48?？榈挠τ?
Filt Mod模块特征
VI-IAM(即Filt Mod?？?输入衰减?？槭且恢辉兜腄C输入前端滤波器，它的特点是占用很少的空间，同时提供最大的?；ば?，适用于精密的电子系统。VI-IAM可与Vicor的24V、48V或300V输入?？榕涮资褂?，组成高效率、高功率密度的电源系统。系统的输出电压由1V至95V，功率达400W(可扩展至800W)。利用VI-IAM可组成体积少、高效及可靠的电源系统，满足电讯和工业应用的最高要求。
电源?？椴迦氲缭茨赶呤钡钠鸲承?/p>
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，此外，转换器并不能起动。因为通断控制短引脚并未接通，该脚通过晶体管Ql使IAM48?？槲止囟献刺?。同时，晶体管Q3还把DC-DC转换器?？榈腜C脚拉到低电平，因此，转换器?？榇τ诠囟献刺?。当所有其他引脚都接好以后，短引脚才接通。IAM48?？榈耐ǘ辖疟焕降偷缙?，因此IAM48?？榈纪?，48V电源母线上的电容器开始以可控的速率充电，母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。1AM48?？榈纪ê螅珼C-DC转换器?？榈玫绞鼓苄藕牛堑蹦赶叩缪勾锏角费狗馑畔拗?约34V)以前，DC-DC转换器?？椴荒芷鸲?。母线电压达到欠压封锁值以后，由于DC-DC转换器?？榫哂腥砥鸲匦裕灾辽倩剐杈?00ms后，转换器?？椴趴嘉氲缌?，并且输出电压开始逐渐上升。最后，当转换器?？槭涑龅缪股仙绞勾谑涑龆说亩苷蚱檬?，该转换器?？椴攀涑鼍獾母涸氐缌鳌?
电源?？镮AM48从母线上拔出时的工作顺序与插入时的顺序大致相反。短引脚在lAM48?？楣囟?8V电源的其他引脚以前断开，同时，转换器模块关断。母线电容通过IAM48?？槭涑龆说牟⒘匮杆俜诺?，放电时间小于50ms。此时，电容C2继续提供保持晶体管Q3导遁所需的电流。从而确保PC脚保持低电平，直到48V母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，DC-DC转换器?？椴徊β时浠宦龀?。
当板卡被插入背板时，可以看到由MOSFET寄生电容引起的短暂的浪涌电流脉冲(通常为几ms)。此外，由于连接器的触点颤动，电源以脉冲的方式加到刀片上。热插拔控制器可使MOSFET和DC/DC转换器在触点颤动停止前处于关闭状态。然后利用R检测上的电压作为反馈电压慢慢地打开MOSFET，这样做是为了将浪涌电流值限制在刀片电源电流的最大给定值以下。该电流将对隔离电容充电，直到VMOSFET引脚处的电压接近-48V。此时DC/DC转换器被打开，以便为刀片的有效载荷部分供电。
当有另外的板卡插入而使背板电压下降时，隔离电容的作用是保证电路板处于工作状态。隔离电容的大小与刀片消耗的总功率，以及防止出现欠压的需求直接成正比。当欠压情况下的脉冲宽度超过预置的时间限制时，将其归为“电源欠压”情况，此时欠压锁定过程开始。欠压锁定过程关闭MOSFET，直到背板电压恢复到正常值。在欠压的情况下，与GND串联的肖特基二极管可阻止来自隔离电容的反向电流流入背板。热插拔控制器还能检测到电源故障，如欠压和过流。在这两种情况下，热插拔控制器将在故障排除后重新为刀片供电。
