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空间受限应用中的PMBus热插拔电路基础介绍

上网日期: 2012年08月29日 ?? 作者: Timothy Hegarty ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:PMBus? 热插拔电路? 电源系统? MOSFET?

摘要

本文详细介绍了热插拔电路基础,以及要求使用系统保护与管理(SPM)和印刷电路板(PCB)基板面极其珍贵的情况下系统设计人员所面临的诸多挑战。以模块化实现利用集成数字热插拔控制器时,我们为您介绍了一种框架,用于检查设计的各项重要参数和热插拔系统保护电路的PCB布局。另外,文章还列出了相关实验结果报告。

高密度系统的热插拔电路保护

许多分布式电源系统(如图1所示)都集成了总线转换器负载点(POL)与线性稳压器,专用于高性能刀片式服务器、ATCA解决方案和通信基础设施系统[1]。这些系统越来越多地应用于一些日益小型化的实现中,旨在降低成本。为了保证这些系统拥有最大的可靠性和最长的持续运行时间,热插拔控制器[2]是首选方法,因为它可以提供最理想的系统保护和电管理,特别是能够达到服务器市场的严格要求。系统保护与管理(SPM)功能专用卡边缘的可用PCB基板面已变得相当狭小,这并不让人感到意外。这种情况带来的结果是,设计工作主要集中在了高功率密度、低成本热插拔电路实现上面。

空间受限应用中的PMBus热插拔电路基础介绍(电子工程专辑)
图1:电信系统分布式电源架构例子

在这类应用中,热插拔控制器的特点是通常包括带电电路板插入(浪涌电流控制)和拔取安全控制、故障监控诊断与保护以及高精确度电气(电压、电流、功率)和环境(温度)参数测量,目的是提供实时的系统模拟或数字域遥测。特别是,如果服务器机架一个线卡出现故障,该故障应隔离在该特定线卡,不会影响系统底板或者其他通过带电底板供电的线卡。热插拔控制器正常情况下会通过接口连接至某个通过MOSFET,其同电源通路串联,从而实现“开/关”功能和电流检测低电阻分流器。

图2显示了典型服务器系统中为供电量身定做的线卡接口和热插拔电路原理图,并为后续讨论的模板。讨论过程中,我们将不厌其烦地详细描述热插拔电路底板连接器边缘插件板和下游组件。

空间受限应用中的PMBus热插拔电路基础介绍(电子工程专辑)
图2:典型的热插拔电路布局

一般而言,在一些+12V和+48V系统中,热插拔通过器件(图2中MOSFET Q1)与高端连接配置,并且其栅极连接至接地基准控制器。在–48V底板系统中,该控制器参考至48V电压轨,并且根据要求上下浮动。在所有情况下,当检测到故障Q1被热插拔控制器迅速关闭时,必要时接地连接可不中断。


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