一種熱插拔電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種熱插拔電路，所述熱插拔電路包括：第一MOSFET、第二MOSFET和保護器件；所述第一MOSFET的S級連接電路的輸入端，所述第一MOSFET的D級連接電路的輸出端；所述第二MOSFET的S級連接電路的輸入端，所述第二MOSFET的D級連接電路的輸出端；所述保護器件的第一端連接所述第一MOSFET的D級，所述保護器件的第二端連接所述第二MOSFET的G級，所述保護器件的第三端連接所述第二MOSFET的S級；當(dāng)所述保護器件被打開時，所述第二MOSFET處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)所述保護器件被關(guān)閉時，所述第二MOSFET處于導(dǎo)通狀態(tài)。通過本實用新型的技術(shù)方案，可以在熱插拔電路中使用SOA較弱的第二MOSFET，減小單板功耗，降低成本和空間。
【專利說明】
一種熱插拔電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熱插拔電路。
【背景技術(shù)】
[0002]對于高可用性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機、冗余存儲磁盤陣列等)來說，需要在整個使用生命周期內(nèi)具有接近零的停機率。如果網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的某個單板(如主控板、接口板等)發(fā)生故障或者需要升級，則需要在不中斷網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的其它單板的情況下替換該單板，即發(fā)生故障或者需要升級的單板被從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上移除，新單板被插入到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，這個過程被稱為熱插拔，這個單板被稱為熱插拔單板，且單板上使用的電路被稱為熱插拔電路。
[0003]在熱插拔電路中，在電路的輸入端和電路的輸出端之間，通常需要并聯(lián)多個M0SFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管)。每個MOSFET都有自身的S0A(Safe Operating Area，安全工作區(qū)域)，SOA是指MOSFET在預(yù)設(shè)時間內(nèi)能夠支持的最大功率，例如，MOSFET的VDS在一定電壓下I秒內(nèi)支持的最大功率為500瓦，則SOA就是500瓦。
[0004]隨著熱插拔電路的廣泛使用，可能會在高功率的應(yīng)用場景(如功率大于1000瓦)下使用熱插拔電路，這樣，就需要熱插拔電路中并聯(lián)的每個MOSFET的SOA均大于1000瓦，以避免功率過高導(dǎo)致MOSFET被燒壞。由于熱插拔電路中的每個MOSFET均需要較強的SOA，導(dǎo)致成本空間不斷攀升。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型提供一種熱插拔電路，所述熱插拔電路包括:第一M0SFET、第二 MOSFET和保護器件;其中，所述第一MOSFET的S級連接電路的輸入端，所述第一MOSFET的D級連接電路的輸出端;所述第二 MOSFET的S級連接電路的輸入端，所述第二 MOSFET的D級連接電路的輸出端;所述保護器件的第一端連接所述第一 MOSFET的D級，所述保護器件的第二端連接所述第二 MOSFET的G級，所述保護器件的第三端連接所述第二 MOSFET的S級；
[0006]當(dāng)所述保護器件被打開時，所述第二MOSFET處于截止?fàn)顟B(tài)；
[0007]當(dāng)所述保護器件被關(guān)閉時，所述第二MOSFET處于導(dǎo)通狀態(tài)；
[0008]其中，所述第一MOSFET的SOA大于所述第二MOSFET的S0A;
[0009]所述第一 MOSFET的導(dǎo)通電阻大于所述第二 MOSFET的導(dǎo)通電阻。
[0010]進(jìn)一步的，所述保護器件具體包括:三極管;所述第一端為所述三極管的B級，所述第二端為所述三極管的C級，所述第三端為所述三極管的E級。
[0011 ]進(jìn)一步的，所述保護器件具體包括:第三MOSFET;
[0012]所述第一端為所述第三MOSFET的G級，所述第二端為所述第三MOSFET的D級，所述第三端為所述第三MOSFET的S級。
[0013]進(jìn)一步的，在所述第一MOSFET對應(yīng)的VDS電壓大于預(yù)設(shè)電壓時，所述保護器件被打開;在所述第一 MOSFET對應(yīng)的VDS電壓不大于預(yù)設(shè)電壓時，所述保護器件被關(guān)閉。[OOM] 進(jìn)一步的，在所述熱插拔電路上電，且所述第一MOSFET未完全打開時，則所述第一MOSFET對應(yīng)的VDS電壓大于預(yù)設(shè)電壓;在所述熱插拔電路上電完成，且所述第一 MOSFET完全打開時，則所述第一 MOSFET對應(yīng)的VDS電壓不大于預(yù)設(shè)電壓。
[0015]進(jìn)一步的，所述熱插拔電路還包括熱插拔控制器，所述熱插拔控制器連接第一MOSFET 的G級。
[0016]進(jìn)一步的，所述熱插拔電路還包括第一電阻和第二電阻;所述第一電阻的一端連接第二MOSFET的S級，所述第一電阻的另一端連接所述第二MOSFET的G級;所述第二電阻的一端連接第二 MOSFET的G級，所述第二電阻的另一端連接地端。
[0017]進(jìn)一步的，所述熱插拔電路還包括:電容，所述電容的一端連接所述第二MOSFET的D級，所述電容的另一端連接地端。
[0018]進(jìn)一步的，所述熱插拔電路應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的熱插拔單板上。
[0019]基于上述技術(shù)方案，本實用新型實施例中，可以在熱插拔電路中使用SOA較弱的第二 MOSFET，并使用保護器件對第二 MOSFET進(jìn)行保護，從而將SOA能力較弱且導(dǎo)通電阻很低的第二MOSFET應(yīng)用到熱插拔電路中，解決大功率單板通流能力的瓶頸，減小單板功耗，降低成本和空間。
【附圖說明】
[0020]為了更加清楚地說明本實用新型實施例或者現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對本實用新型實施例或者現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1是本實用新型一種實施方式中的熱插拔電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖2是本實用新型另一種實施方式中的熱插拔電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖3是本實用新型另一種實施方式中的熱插拔電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖4是本實用新型另一種實施方式中的熱插拔電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖5是本實用新型另一種實施方式中的熱插拔電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖6是本實用新型另一種實施方式中的熱插拔電路的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0027]在本實用新型使用的術(shù)語僅僅是出于描述特定實施例的目的，而非限制本實用新型。本實用新型和權(quán)利要求書中所使用的單數(shù)形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數(shù)形式，除非上下文清楚地表示其它含義。還應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“和/或”是指包含一個或多個相關(guān)聯(lián)的列出項目的任何或所有可能組合。
[0028]應(yīng)當(dāng)理解，盡管在本實用新型可能采用術(shù)語第一、第二、第三等來描述各種信息，但這些信息不應(yīng)限于這些術(shù)語。這些術(shù)語僅用來將同一類型的信息彼此區(qū)分開。取決于語境，所使用的詞語“如果”可以被解釋成為“在……時”或“當(dāng)……時”或“響應(yīng)于確定”。
[0029]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型實施例中提出一種熱插拔電路，該熱插拔電路可以應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機、冗余存儲磁盤陣列等高可用性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)的熱插拔單板(如主控板、接口板等)上，且該熱插拔電路可以應(yīng)用在高功率的應(yīng)用場景(如功率大于1000瓦)下。
[0030]如圖1所示，為本實用新型實施例中提出的熱插拔電路的結(jié)構(gòu)圖，該熱插拔電路具體可以包括:第一 MOSFET、第二 MOSFET和保護器件。其中，第一 MOSFET的S級連接電路的輸入端，第一 MOSFET的D級連接電路的輸出端。第二 MOSFET的S級連接電路的輸入端，第二 MOSFET的D級連接電路的輸出端。保護器件的第一端連接第一MOSFET的D級，保護器件的第二端連接第二 MOSFET的G級，保護器件的第三端連接第二 MOSFET的S級。
[0031 ]本實用新型實施例中，當(dāng)保護器件被打開時，則第二MOSFET處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)保護器件被關(guān)閉時，則第二 MOSFET處于導(dǎo)通狀態(tài)。
[0032]本實用新型實施例中，在電路的輸入端和電路的輸出端之間，并聯(lián)了第一MOSFET和第二 MOSFET，該第一 MOSFET的SOA大于第二 MOSFET的SOA，且該第一 MOSFET的導(dǎo)通電阻(RDSON)大于第二 MOSFET的導(dǎo)通電阻。
[0033]其中，SOA是指MOSFET在預(yù)設(shè)時間內(nèi)能夠支持的最大功率，例如，M0SFET的VDS為一定電壓時在I秒內(nèi)支持的最大功率為500瓦，則該MOSFET的SOA就是500瓦。理想的MOSFET在導(dǎo)通后應(yīng)該沒有電阻，而實際的MOSFET受到材料、工藝等影響，在導(dǎo)通后仍然存在電阻，這個電阻被稱為導(dǎo)通電阻。
[0034]其中，第一MOSFET通常可以為SOA較強的M0SFET，例如，當(dāng)熱插拔電路應(yīng)用在功率大于1000瓦的應(yīng)用場景時，則第一MOSFET的SOA可以大于1000瓦。此外，第二MOSFET通常可以為SOA較弱的M0SFET，第二 MOSFET的SOA與熱插拔電路的應(yīng)用場景可以無關(guān)，如SOA為100瓦。
[0035]其中，第一MOSFET的導(dǎo)通電阻通?？梢暂^大，而第二MOSFET的導(dǎo)通電阻通?？梢院苄?，這樣，經(jīng)過第二 MOSFET的電流可以很大。
[0036]由于第二 MOSFET通?？梢詾镾OA較弱的MOSFET，因此，為了保證第二 MOSFET可以正常使用，避免第二 MOSFET被燒壞，則可以通過保護器件對第二 MOSFET進(jìn)行保護，具體的保護原理為:
[0037]在熱插拔電路上電(即上電瞬間，該過程會經(jīng)歷一段很短時間)時，第一MOSFET未完全打開，此時，第一 MOSFET對應(yīng)的VDS電壓將大于預(yù)設(shè)電壓;在第一 MOSFET對應(yīng)的VDS電壓大于預(yù)設(shè)電壓時，則保護器件被打開；當(dāng)保護器件被打開時，則第二MOSFET處于截止?fàn)顟B(tài)。在熱插拔電路上電完成時，第一 MOSFET會完全打開，此時，第一 MOSFET對應(yīng)的VDS電壓不大于預(yù)設(shè)電壓;在第一MOSFET對應(yīng)的VDS電壓不大于預(yù)設(shè)電壓時，則保護器件被關(guān)閉；當(dāng)保護器件被關(guān)閉時，則第二 MOSFET處于導(dǎo)通狀態(tài)。
[0038]其中，在熱插拔電路上電時，電路的輸入端會向第一MOSFET輸入指定大小的輸入電壓(如30伏)，當(dāng)?shù)谝籑OSFET未打開時，則第一MOSFET的電阻無窮大，因此，第一MOSFET對應(yīng)的VDS電壓等于輸入電壓(即第一 MOSFET左側(cè)的電壓為輸入電壓，第一 MOSFET右側(cè)的電壓為O，因此，VDS電壓=輸入電壓-O)。當(dāng)?shù)谝籑OSFET完全打開時，第一MOSFET的電阻為O，因此，第一 MOSFET對應(yīng)的VDS電壓等于0(即第一 MOSFET左側(cè)的電壓為輸入電壓，第一 MOSFET右側(cè)的電壓為輸入電壓，因此，VDS電壓=輸入電壓-輸入電壓)。綜上所述，在第一MOSFET從未打開到完全打開的過程中，第一MOSFET對應(yīng)的VDS電壓從輸入電壓(如30伏)逐漸降低到O伏。
[0039]本實用新型實施例中，保護器件具體可以包括但不限于:三極管和第三MOSFETt^n圖2所示，為保護器件為三極管時的熱插拔電路的結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示，為保護器件為第三MOSFET時的熱插拔電路的結(jié)構(gòu)圖。其中，當(dāng)保護器件為三極管時，則保護器件的第一端為三極管的B級，保護器件的第二端為三極管的C級，保護器件的第三端為三極管的E級。當(dāng)保護器件為第三MOSFET時，則保護器件的第一端為第三MOSFET的G級，保護器件的第二端為第三MOSFET的D級，保護器件的第三端為第三MOSFET的S級。
[0040]在實際應(yīng)用中，三極管或者第三MOSFET均有對應(yīng)的預(yù)設(shè)電壓，該預(yù)設(shè)電壓可以用于區(qū)分三極管或者第三MOSFET的打開或者關(guān)閉狀態(tài)。具體的，當(dāng)輸入到三極管或者第三MOSFET的電壓大于預(yù)設(shè)電壓時，則三極管或者第三MOSFET被打開，當(dāng)輸入到三極管或者第三MOSFET的電壓不大于預(yù)設(shè)電壓時，則三極管或者第三MOSFET被關(guān)閉。其中，三極管對應(yīng)的預(yù)設(shè)電壓與第三MOSFET對應(yīng)的預(yù)設(shè)電壓可以相同，也可以不同。例如，三極管對應(yīng)的預(yù)設(shè)電壓可以為0.7伏，第三MOSFET對應(yīng)的預(yù)設(shè)電壓可以為3伏。
[0041 ] 基于上述原理，在第一MOSFET從未打開到完全打開的過程中，由于第一MOSFET對應(yīng)的VDS電壓從輸入電壓(如30伏)逐漸降低到O伏，因此，三極管或者第三MOSFET對應(yīng)的輸入電壓從大于預(yù)設(shè)電壓，變化到不大于預(yù)設(shè)電壓。進(jìn)一步的，在三極管或者第三MOSFET對應(yīng)的輸入電壓大于預(yù)設(shè)電壓時，則三極管或者第三MOSFET被打開。在三極管或者第三MOSFET對應(yīng)的輸入電壓不大于預(yù)設(shè)電壓時，則三極管或者第三MOSFET被關(guān)閉。
[0042]以保護器件為三極管為例進(jìn)行后續(xù)說明，在圖2所示的熱插拔電路的基礎(chǔ)上，該熱插拔電路還可以包括第一電阻和第二電阻，如圖4所示的熱插拔電路的結(jié)構(gòu)圖。其中，該第一電阻的一端可以連接第二MOSFET的S級，該第一電阻的另一端可以連接第二MOSFET的G級。此外，該第二電阻的一端可以連接第二MOSFET的G級，該第二電阻的另一端可以連接地端。
[0043]其中，第一電阻和第二電阻的大小可以根據(jù)實際經(jīng)驗選擇，第一電阻和第二電阻可以相同，也可以不同，第一電阻可以大于或者小于第二電阻。
[0044]如圖4所示，在熱插拔電路上電時，第一 MOSFET未完全打開，該第一 MOSFET對應(yīng)的VDS電壓將大于預(yù)設(shè)電壓(如0.7伏)，因此三極管被打開。當(dāng)三極管被打開時，則第二MOSFET的G級被三極管拉低，第二MOSFET處于截止?fàn)顟B(tài)，第二MOSFET不工作。由于第二MOSFET不工作，因此，在熱插拔電路上電時，即使第二MOSFET為SOA較弱的MOSFET，也不會導(dǎo)致第二MOSFET被燒壞。在熱插拔電路上電完成后，第一 MOSFET完全打開(完全導(dǎo)通)，該第一 MOSFET對應(yīng)的VDS電壓將不大于預(yù)設(shè)電壓(如0.7伏)，因此三極管被關(guān)閉。當(dāng)三極管被關(guān)閉時，則第二 MOSFET的G級被第二電阻拉高，第二 MOSFET處于導(dǎo)通狀態(tài)，第二 MOSFET開始工作。
[0045]在圖4所示的熱插拔電路的基礎(chǔ)上，該熱插拔電路還可以包括電容，如圖5所示的熱插拔電路的結(jié)構(gòu)圖。其中，該電容的一端連接第二MOSFET的D級，該電容的另一端連接地端，且該電容的大小可以根據(jù)實際經(jīng)驗選擇。
[0046]如圖5所示，在熱插拔電路上電時，由于第二MOSFET不工作，因此，對電容的充電電流全部由第一MOSFET提供，即通過第一MOSFET來給后級供電。在熱插拔電路上電完成后，由于第二 MOSFET工作，且第二 MOSFET的導(dǎo)通電阻遠(yuǎn)小于第一 MOSFET的導(dǎo)通電阻，因此，對電容的充電電流同時由第一 MOSFET和第二 MOSFET提供，且第二 MOSFET提供的充電電流遠(yuǎn)大于第一MOSFET提供的充電電流，即在正常工作時，主要由第二MOSFET對電容提供充電電流，即主要由第二 MOSFET來給后級供電。
[0047]在圖5所示的熱插拔電路的基礎(chǔ)上，該熱插拔電路還可以包括熱插拔控制器，如圖6所示的熱插拔電路的結(jié)構(gòu)圖。其中，該熱插拔控制器可以連接第一MOSFET的G級，且該熱插拔控制器可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，如選擇MAX5900熱插拔控制器。為了實現(xiàn)安全的熱插拔，通常使用帶交錯引腳的連接器來保證地與電源的建立先于其它連接，為了能夠容易的從帶電背板上安全的移除和插入單板，每個熱插拔電路都帶有熱插拔控制器，在工作狀態(tài)下，該熱插拔控制器還可以提供持續(xù)的短路保護和過流保護。
[0048]本實用新型實施例中，電路的輸入端的輸入電壓可以為-48伏。選取48伏的原因是:48伏電源通?？梢杂呻姵亟M提供，電源及信號能夠被傳輸至較遠(yuǎn)距離，且不會遭受很大損失。另外，由于電平不夠高，因此不會產(chǎn)生嚴(yán)重的電氣沖擊危險。采用負(fù)電壓的原因是:當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不可避免的暴露在潮濕環(huán)境時，在正極端接地的情況下，從陽極到陰極的金屬離子迀移的腐蝕性較弱。
[0049]基于上述技術(shù)方案，本實用新型實施例中，可以在熱插拔電路中使用SOA較弱的第二MOSFET，并使用保護器件對第二 MOSFET進(jìn)行保護，從而將SOA能力較弱且導(dǎo)通電阻很低的第二MOSFET應(yīng)用到熱插拔電路中，解決大功率單板通流能力的瓶頸，減小單板功耗，降低成本和空間。
[0050]以上公開的僅為本實用新型的幾個具體實施例，本實用新型并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種熱插拔電路，其特征在于，所述熱插拔電路包括:第一MOSFET、第二MOSFET和保護器件;其中，所述第一 MOSFET的S級連接電路的輸入端，所述第一 MOSFET的D級連接電路的輸出端;所述第二 MOSFET的S級連接電路的輸入端，所述第二 MOSFET的D級連接電路的輸出端;所述保護器件的第一端連接所述第一 MOSFET的D級，所述保護器件的第二端連接所述第二 MOSFET的G級，所述保護器件的第三端連接所述第二 MOSFET的S級； 當(dāng)所述保護器件被打開時，所述第二 MOSFET處于截止?fàn)顟B(tài)； 當(dāng)所述保護器件被關(guān)閉時，所述第二 MOSFET處于導(dǎo)通狀態(tài)； 其中，所述第一MOSFET的SOA大于所述第二MOSFET的SOA ； 所述第一 MOSFET的導(dǎo)通電阻大于所述第二 MOSFET的導(dǎo)通電阻。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱插拔電路，其特征在于， 所述保護器件具體包括:三極管;所述第一端為所述三極管的B級，所述第二端為所述三極管的C級，所述第三端為所述三極管的E級。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱插拔電路，其特征在于，所述保護器件具體包括:第三MOSFET;所述第一端為所述第三MOSFET的G級，所述第二端為所述第三MOSFET的D級，所述第三端為所述第三MOSFET的S級。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的熱插拔電路，其特征在于，在所述第一MOSFET對應(yīng)的VDS電壓大于預(yù)設(shè)電壓時，所述保護器件被打開;在所述第一MOSFET對應(yīng)的VDS電壓不大于預(yù)設(shè)電壓時，所述保護器件被關(guān)閉。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱插拔電路，其特征在于，在所述熱插拔電路上電，且所述第一MOSFET未完全打開時，則所述第一 MOSFET對應(yīng)的VDS電壓大于預(yù)設(shè)電壓;在所述熱插拔電路上電完成，且所述第一 MOSFET完全打開時，則所述第一 MOSFET對應(yīng)的VDS電壓不大于預(yù)設(shè)電壓。6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的熱插拔電路，其特征在于，所述熱插拔電路還包括熱插拔控制器，所述熱插拔控制器連接第一 MOSFET的G級。7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的熱插拔電路，其特征在于，所述熱插拔電路還包括第一電阻和第二電阻;所述第一電阻的一端連接第二MOSFET的S級，所述第一電阻的另一端連接所述第二MOSFET的G級;所述第二電阻的一端連接第二MOSFET的G級，所述第二電阻的另一端連接地端。8.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的熱插拔電路，其特征在于， 所述熱插拔電路還包括:電容，所述電容的一端連接所述第二MOSFET的D級，所述電容的另一端連接地端。9.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的熱插拔電路，其特征在于， 所述熱插拔電路應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的熱插拔單板上。
【文檔編號】G06F13/40GK205563548SQ201620240412
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】邱衛(wèi)強, 楊震宇, 吳亮
【申請人】杭州華三通信技術(shù)有限公司