簡(jiǎn)述熱插拔技術(shù)和數字電源監測器的聯(lián)系

1 什么是熱插拔?

在熱插拔期間，板卡或模塊可以從帶電的電源總線(xiàn)上插入或者拔出，而不會(huì )影響總系統正常工作。這種思想很可能來(lái)自于電話(huà)線(xiàn)路卡，其印制電路板插座需要適合不同長(cháng)度的接頭。當將電話(huà)線(xiàn)路卡插入底板時(shí)，總是首先連接地，然后連接電源總線(xiàn)和I/O引腳。這對于公共交換電話(huà)網(wǎng)絡(luò )中簡(jiǎn)單和魯棒性電子設備已經(jīng)足夠。但是當今的路由器、服務(wù)器和嵌入式系統通常都需要一個(gè)熱插拔控制器、檢測電阻器和FET調整管，并且需要提供更加魯棒、智能的解決方案。

2 哪種類(lèi)型的模塊需要熱插拔控制器?

輸入電源線(xiàn)兩端并聯(lián)很大電容值旁路電容器的模塊或者能夠降低主電源總線(xiàn)性能的故障模式都需要熱插拔控制器。閉環(huán)限流能力可以限制旁路電容器的初始充電電流，從而當加入新負載時(shí)可以防止主電源總線(xiàn)電壓下降(見(jiàn)圖1)。它也可以防止接插件的電源接觸由于瞬時(shí)電流過(guò)大而過(guò)載。

圖1：這里出示典型的加電波形，采用線(xiàn)性電流控制環(huán)路，當將可熱插拔的模塊插入帶電的底板時(shí)，限制啟動(dòng)時(shí)的浪涌(沖擊)電流。

一旦輸入電容器充電后，電流控制環(huán)路就可以用作一種保護機制，以限制隨后任何超過(guò)模塊設計指標的大電流，從而可以用來(lái)指示短路或者其它故障。因此，當檢測到超過(guò)要求的大電流時(shí)，這種方法能夠相當簡(jiǎn)單地使用控制器關(guān)斷模塊電路，或者在手動(dòng)復位或自動(dòng)復位之前一直關(guān)斷電路。3 電源監測用在哪里?

眾所周知，系統中每一點(diǎn)的電壓和電流的大小允許設計工程師計算每一個(gè)電源電壓的功耗。檢測電阻器、電流檢測放大器和模數轉換器(ADC)是用于測量電流和電壓并將其轉換為數字量所需要的主要器件。然后可用軟件方法實(shí)現數字電源監測算法。

在熱插拔系統中，這種監測功能對于監測每一個(gè)可熱插拔的子系統的性能非常有用。

4 系統利用監測的數據能做什么?

利用這些監測數據可以直接提高系統的效率和性能?？紤]一個(gè)刀片服務(wù)器的機架是由10塊板組成，每一塊板的功耗限制為100W。由于機架的電源能提供最大1,000W功率，因此必須限制通過(guò)每個(gè)插槽的功耗不超過(guò)100W。

在標準系統中，沒(méi)有一個(gè)插槽的功耗在100W以上。

如果引入數字電源監測功能，那么當系統工作時(shí)可以動(dòng)態(tài)地做出更加智能的電源控制。如果要從一個(gè)機架上安裝齊全的電路板中拔出一塊板，那么會(huì )空出“額外”100W的無(wú)用功率。

在這種情況下，可以為系統中其它每塊板分配10W的額外功率。

因此必須監測機架上插入電路板的功耗以確保不會(huì )超出總的功耗預算。這類(lèi)電源管理方案允許系統可以充分利用可用的功耗預算，并且監測子系統的功耗是達到這個(gè)目標不可或缺的一部分。

5 為什么要將基本的熱插拔電流控制和監測功能集成在一顆芯片內?

集成熱插拔控制器和電流檢測電路意味著(zhù)可以使用一只檢測電阻器提供兩種功能，從而減少元件數量并且最大程度減小功耗(如圖2所示)。使用一只檢測電阻器分別實(shí)現這兩種功能也非常困難。因此需要大量校正以便用一只給定的檢測電阻器得到正常工作的兩個(gè)獨立的電路。關(guān)于每一種功能的性能需都要做一些折衷。

圖2：該集成解決方案可以通過(guò)外部控制器提供精確的閉環(huán)熱插拔控制和數字電源監測功能。

除此之外，在同一顆芯片中集成檢測放大器和ADC可以節省控制器的調整引腳、元件數量和功耗并且消除噪聲問(wèn)題。