摘要：有一個防靜電放電保護系統(tǒng)(ESD)的，浪涌電流，過流，欠壓，過壓很多辦法，并其他權力的干擾。行業(yè)，公司，或如UL ?，USB接口，電機及電子學工程師聯(lián)合會?，CSA認證，或IEC監(jiān)管標準往往需要電路保護。本應用筆記討論熱插拔集成電路。典型的熱交換電路，并給出不同的熱插拔電路的優(yōu)點是解釋。

　　熱插拔電路的基礎知識

　　熱插拔電路保護設備，人員，或兩者兼而有之。有些電源供應器，例如，有內(nèi)置和可調(diào)電流限制(在熱交換標準電路)，防止損壞電源和電路是在一個熱交換活動供電。典型的RAID和電信系統(tǒng)對飛行熱交換，交換電路板或磁盤驅(qū)動器的能力。

　　至少，熱交換要求您限制浪涌電流以防止該公司全系統(tǒng)掉電時，大電容負載通電的可能性。電流限制也有助于減少源電源供應量，限制在電氣連接器接觸電弧。其他熱交換的功能包括：低串聯(lián)電阻，斷路器動作，狀態(tài)指示，雙插入點檢測和電源良好信號。

　　保護像熱抽換元件和集成電路的電路增加了成本，同時增加時間來設計和測試系統(tǒng)。盡管如此，這些弊端，必須權衡較少有形成本(不總是最關心的一個設計師的心)與不受保護的系統(tǒng)相關：設備損壞，系統(tǒng)停機時間，并造成人身傷害訴訟，更換和維修費用，技術人員的工資。這個名單可以繼續(xù)。

　　對熱抽換功能的引入可以立即讓一小抵消主電源供應系統(tǒng)成本。降低浪涌電流的水平，一個電源必須提供允許小濾波電容器和一個更小的電源供應。其他好處包括更小尺寸的電線和電路的痕跡，更小，更便宜的電路連接器，并在電源路徑普遍較小的部件。

　　最簡單的限流元件是保險絲，可自行或與其他保障要素的組合使用。由于過電流保險絲是有效的，他們要么要求(獲UL認證電路，例如)或作為最后手段的災難性故障時保護包括在內(nèi)。

　　對于標準的保險絲，主要是詆毀是他們一次性使用。另一種是polyfuse，一個類似的裝置，否則身體膨脹和合同根據(jù)通過它的電流流動所產(chǎn)生的熱量。溫度依賴性polyfuse擁有有限的電壓工作范圍，但它可以重置自己的優(yōu)勢是通過標準的保險絲。

　　典型的熱交換電路

　　電容齊納場效應管組合

　　阿熱抽換應用中常用的電路是電容齊納場效應管組合(圖1a和1b)。該電路限制浪涌電流充電跨越柵源第一季度交界的C1。假設C1是出院時，通電時，電路保持作為一個跨門源路口短效第一季度關閉。由于C1的收費，VGS的增加，使第一季度打開緩慢。 C1的大小和VGS的第一季度第一季度的速度有多快的特點決定打開收費的負載電容(C2的)。

　　圖1a。一個離散“限額齊納場效應管”熱插拔電路采用C1的充電率控制開啟Q1的研究。這是顯示在圖1b范圍

　　圖1b。 CH1為負載電流; CH2的是第一季度柵極電壓。

　　在圖1a齊納二極管ZD1防止第一季度柵源路口不超過其最高評級。 (請注意，在圖1a(± 20V的)太小，承受24V的工業(yè)或48V的電信應用。)如果電源循環(huán)迅速VGS電壓最高，負載電容可以出院，而C1的收費仍足以維持在第一季度。這個條件可以減少電流限制功能，允許大電流浪涌電源時恢復。還有另一個電容齊納場效應管的拓撲的缺點：目前的限制是積極的，只有在電且僅當C1是出院。一旦斷電，電路不能防止過流和短路條件。阿保險絲通常雇用的目的。

　　PNP晶體管和電流檢測電阻

　　另一個熱插拔應用(圖2a和2b)電路使用一個PNP晶體管(Q1)和一個電流檢測電阻(R1)，以提供連續(xù)電流感應和限制。由于權力是通過應用，電流流R1和第二季度的負載。電流通過R1 VBE中創(chuàng)造了第一季度的偏置電壓。如果電流足夠大，以第一季度的偏見，然后通過限制第一季度第二季度到負載傳導通過降低柵源電壓的第二季度。請注意，齊納二極管可在第二季度的柵源交界的圖1a()，以防止對第二季度和第一季度的VCE過電壓擊穿的補充。

　　圖2a。另一個熱插拔電路實現(xiàn)電流感應及2A與PNP晶體管(第一季)限制。這說明了開啟在圖2b波形。

　　圖2b。 CH1為電流; CH2的是第二季度柵極電壓。

　　此電路的優(yōu)點，與圖1a是，目前的限制是始終啟用。這種積極的功能附帶了一個缺點：與負載系列R1的增加功耗。此外，電流限制可以更改高達± 20的Q1的VBE中在溫度變化范圍為-40 ° C至+85 ° C的后果%在圖1a(在圖2a，如果將齊納二極管)應足夠小，以保護晶體管，但足以讓場效應管其身份證在最低范圍內(nèi)充分傳導的RDS(ON)。

　　優(yōu)勢熱插拔電路

　　集成電路為基礎的熱交換電路提供小型封裝許多功能，他們需要很少的外部元件。圖3a，例如，顯示了低電壓熱插拔應用程序，只需要一個電流檢測電阻(R1)和2.7之間的一系列通元操作(第一季度)至13.2V。該電路提供浪涌電流限制(圖3b)和雙過電流故障保護，而從高振幅電路故障和一個低振幅反應遲緩MAX4370組成快速反應，破壞性的過電流條件。

　　圖3a。一個IC的熱插拔電路使用MAX4370提供了更好的準確性和使用的幾部分

　　圖3b。請注意在該啟動波形范圍陰謀ILOAD限制。數(shù)據(jù)生成與MAX4370熱插拔控制器。

　　在MAX4370已連續(xù)電流監(jiān)測，并在圖2a的電路。在MAX4370的版本，但是，具有較好的初始精度和更好的比圖2a離散版本的高溫性能。在圖2a PNP晶體管有一個為2mV /℃，生產(chǎn)范圍內(nèi)為± 120mV時近似輸出溫度偏移變化從-40℃至85℃，25℃起典型VBE中漂移為± 6.5mV和±為慢速和快速電流限制在20mV的比較圖3a MAX4370，但是，展覽的最大漂移。

　　晶體管的VBE中指定很少，但MAX4370有一個電壓跳變點是明確和低得多：50mVTH，這是十二分之一是在0.6V的VBE中。其結(jié)果是一個具有更少的功耗更小檢測電阻。此外，該集成電路為基礎的電路做圖1a和2a的電路不能：

　　利用成本較低的n通道MOSFET

　　提供一個狀態(tài)輸出

　　響應低收入和高層次的故障情況

　　提供一個電源控制端子(ON)為負載控制或針雙卡插入合適的檢測

　　提供自動重試和鎖存故障管理

　　提供的I 2 C兼容接口

　　過溫檢測，并提供熱關斷

　　支持多電壓系統(tǒng)和喜歡的PCI - Express ?標準的具體應用

　　在圖3a MAX4370還作為一所負載斷電閉鎖故障時，檢測電路斷路器。如果一個應用程序需要自動重試或15V的電感，回扣的保護，您也可以替換一個MAX4272或MAX4273熱插拔控制器。

　　高電壓，集成電路為基礎的熱插拔電路可以節(jié)省電路與離散的空間。阿如MAX5902(圖4a和4b SOT23封裝大小的控制器)從9V至72V操作，只需要一個外部P溝道MOSFET(第一季)的基本操作。該電路無需電流檢測電阻以限制浪涌電流或檢測故障情況。相反，它采用一個電流檢測元件上的一個P溝道MOSFET(第一季)的RDS(ON)。

　　圖4a。一個專門的熱交換，如MAX5902集成電路

　　圖4b。開啟波形說明在2ms/div。數(shù)據(jù)生成與MAX5902。

　　在MAX5902控制器保持MOSFET關斷電源時首先采用。它認為，如果無限期關閉狀態(tài)的ON / OFF端子舉行低，如果電源電壓低于欠壓鎖定(UVLO)的水平，或者如果芯片溫度超過125℃(是典型值)。如果這些條件都不適用于那些內(nèi)置的導通延遲到期(150毫秒，典型值)時，MAX5902逐步打開第一季度。在此開啟階段，慢慢地提高第一季度控制器，允許對負載(Q1的漏極電壓)，以增加在典型的9V/ms率。

　　浪涌電流的負載，因此，有限的水平成正比的負載電容和不斷轉(zhuǎn)換率：ILIMIT(典型值)= CLOAD × 9V/ms。經(jīng)過第一季度全面加強，負載電壓為解決它的最終價值，跨季度(ILOAD ×的RDS(ON))是由MAX5902故障監(jiān)測電壓下降。如果電壓降超過斷路器的閾值時，控制器輪流第一季度關閉，并立即斷開負載。

　　不像分立元件電路，圖4a電路功能的熱關斷保護，UVLO保護，與在關機/ OFF端子，以及一個電源良好(PGOOD)狀態(tài)信號。在MAX5902可帶或不帶斷路器功能，可以用斷路器或自動重試或與一個鎖存關閉選項。

　　要實行一個制度，接受- 9V至- 100V的，類似的電信應用的48V，MAX5900或MAX5901替代一個熱交換的MAX5902控制器。

　　單芯片為基礎的熱交換控制器可取代許多分立元件和微處理器監(jiān)控IC，它也可以支持多路輸出，并添加排序/跟蹤能力。在MAX5927，一款四熱交換控制器，保護設備如便攜式電腦multisupply系統(tǒng)。它允許設計人員配置的輸入電壓軌打開/關閉順序，跟蹤對方，或獨立運作。

　　圖5。單個熱插拔控制集成電路四個多供應中的應用。

　　在較有幾個軌應該受到保護和具體要求，應予以考慮，與分立元件的電路設計，是不是一種選擇復雜的應用程序。集成電路為基礎的熱交換控制器為特殊應用提供了所需的功能設計和控制整個系統(tǒng)的要求。舉例說MAX5915/MAX5916，允許安全插入和去除的PCI ?卡到現(xiàn)場PCI插槽或背板。這些IC提供3.3V，5V或± 12V的獨立電源控制，輔助和3.3V兩個PCI卡的供應問題，很少的外部元件。 MAX5943采用現(xiàn)場提供FireWire端口到一個簡單而又可靠的安全插入和去除的FireWire ?外設，解決方案。該集成電路僅需要兩個外部MOSFET和檢測電阻器的基本操作，同時它提供了一個完全集成的電源管理應用為火線控制。

　　摘要

　　集成電路熱插拔控制器提供超過其離散同行許多優(yōu)點。雖然離散電路成本不到熱交換芯片，他們可以更昂貴的整體系統(tǒng)的魯棒性，停機時間方面，和修理費用。事實上，更大的主電源和更強大的布線和連接器只是與離散元件相關的有形部分費用。熱插拔IC提供的分立式設計缺乏優(yōu)勢：1狀態(tài)輸出，熱關機，UVLO和關機/關)輸入控制和負載的電路板插入檢測.