智能負載切換有助于實(shí)現可靠的熱插拔系統
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浪涌電流控制
避免突然開(kāi)啟MOSFET所帶來(lái)問(wèn)題的一個(gè)常用技術(shù)是柵極電壓逐漸上升，以足夠慢的速率使負載電容的電壓跟蹤最小VGS電壓。這確保了工作點(diǎn)將保持在低電流區域，接近SOA圖的底部。通過(guò)適當選擇C2的值，可以很容易地用圖1的電路實(shí)現這個(gè)策略。
雖然這種方案實(shí)現是比較簡(jiǎn)單的，在上述方案中的斜坡上升率必須有大的裕度，以適應MOSFET和電源總線(xiàn)負載電容的變化。對于小電流至中等電流的應用，指定一個(gè)稍大的MOSFET可能不是一筆很大的額外費用，也許可以通過(guò)簡(jiǎn)化的控制成本來(lái)進(jìn)行調整。在其他情況下，必須對板上的大電容進(jìn)行充電，這種做法可能會(huì )導致很大的時(shí)間延遲，這是指當一個(gè)模塊插入到更大的系統時(shí)控制工程網(wǎng)版權所有，以及當它準備開(kāi)始運作時(shí)之間的時(shí)間?！?BR> 采用電流檢測硬件，使用負反饋控制，就有可能保持恒定電流通過(guò)SOA。通過(guò)提供精確的漏電流調節，MOSFET的開(kāi)關(guān)軌跡(圖2，簡(jiǎn)單的電流限制)可以設定為更大的電流，要比在開(kāi)環(huán)方式下前一種單純的增加柵極電壓情況更加謹慎。因為出于診斷目的常常需要監測電流，電流檢測硬件可能已經(jīng)用于現有的設計，在這種情況下只需要增加控制邏輯。
圖3周期性的遲滯電流限制允許MOSFET電流增加到一個(gè)可允許的最大值，然后再降低回稍
低的水平。這種技術(shù)提供了線(xiàn)性電流控制的許多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了許多潛在的穩定性問(wèn)題。然而，可靠地實(shí)現線(xiàn)性電流模式控制可能會(huì )非常棘手CONTROL ENGINEERING China版權所有，可能有不穩定和不受控制的振蕩情況。另一種方法是使用一個(gè)遲滯控制電路(圖3)，其中MOSFET電流保持在更低和更高的閾值之間。在遲滯控制方案中，MOSFET柵極電壓斜坡上升直到漏電流達到預先設定的上限值。在這一點(diǎn)上，柵極電壓下降直到漏電流低于預定的低閾值。然后重復這一過(guò)程，漏極電流在兩個(gè)閾值之間變化?！ ?BR> 雖然遲滯控制可用少量分立元件來(lái)實(shí)現，也可以只用ispPAC可編程電源管理實(shí)現，如圖1中的電路。電源管理器件的每個(gè)電壓監控引腳都支持有獨立的可編程高壓和低壓閾值的雙比較器功能。針對MOSFET的柵極電壓和相應的漏極電流，編程這個(gè)器件的FET驅動(dòng)器輸出至較大的電流，提供了更快的速度，但仍控制了上升時(shí)間。用可編程器件來(lái)管理電流控制過(guò)程的另一個(gè)好處是它很簡(jiǎn)單，充分整合熱插拔控制邏輯且能滿(mǎn)足電路板所需的正常工作要求。例如，可以對電源管理器件編程，允許電路板初始化的短時(shí)間內有更大的電流，然后無(wú)縫地轉換到正常的工作模式，MOSFET完全開(kāi)啟，并以較低的閾值監測電流，檢測電路板的故障情況。
優(yōu)化開(kāi)關(guān)性能
電源管理器件的可編程特性支持用戶(hù)實(shí)現更高的優(yōu)化控制技術(shù)，而幾乎沒(méi)有或增加額外的成本。這樣的技術(shù)實(shí)例是在兩個(gè)不同的階段對電路板上的電容充電，小電流的初始階段和大電流的最后階段，如圖4所示。
圖4兩相開(kāi)關(guān)的原理是開(kāi)關(guān)MOSFET在VDS高電壓時(shí)控制工程網(wǎng)版權所有，以較小電流對板上電容進(jìn)行充電，然后當電容部分充電后，電流增加，MOSFET電壓VDS降低。
這個(gè)復雜性的價(jià)值在于它優(yōu)化了充電速率，使MOSFET的工作點(diǎn)更緊密地跟隨該器件的SOA曲線(xiàn)約束(如圖2中2個(gè)階段的電流限制圖)。這對先前闡述的恒流充電方案有兩個(gè)好處。首先，通過(guò)充電周期切換到一個(gè)更大電流的中間，需要更短的時(shí)間使負載電容上升到工作電壓；第二，這個(gè)方案只適用于MOSFET工作在更大電流的情況，當器件的VDS相對較小，功耗最小時(shí)。這使得設計人員根據所要求的性能指定更小、更便宜的MOSFET。盡管該技術(shù)是直接用可編程控制器實(shí)現熱插拔，如ispPAC電源管理器件，如果是用固定功能的熱插拔控制器來(lái)實(shí)現，就需要大量額外的硬件和設計投入?？删幊绦砸彩沟迷O計人員更改控制參數更加簡(jiǎn)單，更容易使用相同的基本電路以適應于多個(gè)應用，而很少或根本不改變硬件。
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