熱插拔電路的過熱保護(hù)新方法

集成智能熱插拔技術(shù)

智能型熱插拔(SMART HotPlug)集成電路技術(shù)將控制功能和功率SENSEFET集成到單芯片上，從而節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間并降低整個(gè)熱插拔應(yīng)用中所需要的器件數(shù)目。其設(shè)計(jì)允許在一個(gè)48V底板上對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行安全的插入和拔出。該芯片的特點(diǎn)是既使用簡(jiǎn)單，又是集成的解決方案。圖4為NIS5101組件的電路方塊圖。

該集成器件包括用戶可選擇的欠壓和過壓保護(hù)級(jí)，以及一個(gè)可調(diào)的啟動(dòng)限流，利用一個(gè)電阻就可將電流從最大值向下調(diào)。它還集成了一個(gè)內(nèi)部過熱保護(hù)電路，從而大大增加了短路和過載情況下該器件的可靠性。

NIS5101器件的過熱保護(hù)電路提供了獨(dú)一無二的熱功能，它可以在短路和過載情況下保護(hù)功率SENSEFET。該電路通過內(nèi)部感應(yīng)二極管來感應(yīng)SENSEFET的結(jié)溫，這些二極管特意地放置在功率SENSEFET的活躍區(qū)域。

圖5：SENSEFET與熱關(guān)斷電路。

如果超過了最大結(jié)溫，該過熱保護(hù)電路會(huì)從SENSEFET將柵極驅(qū)動(dòng)移除，此做法將使器件因關(guān)斷而受到保護(hù)。圖5表示過熱保護(hù)電路的簡(jiǎn)單原理圖。當(dāng)結(jié)溫增加，感應(yīng)二極管的正向電壓下降，從而觸發(fā)比較器，因此功率SENSEFET的柵極驅(qū)動(dòng)關(guān)斷。

過熱保護(hù)電路在結(jié)溫達(dá)到135℃時(shí)便會(huì)動(dòng)作，確保功率SENSEFET不會(huì)超過最大結(jié)溫，并且引腳溫度(105℃左右)不會(huì)損壞PCB。集成智能插拔技術(shù)具有兩種可選的過熱保護(hù)：自動(dòng)重試和閉鎖(latch-off)類型。

自動(dòng)重試類型存在一個(gè)額定的40℃的遲滯現(xiàn)象。因此，在一次過熱保護(hù)后，當(dāng)溫度降致由遲滯現(xiàn)象所決定的安全級(jí)時(shí)將自動(dòng)重啟。至于閉鎖類型，一旦器件達(dá)到了結(jié)溫極限135℃，它將一直保持關(guān)斷直到輸入電源再次被使用為止。

此新型過熱保護(hù)電路的關(guān)鍵之處就是功率SENSEFET的結(jié)溫是通過實(shí)際測(cè)量而不是估計(jì)的。由于該電路所提供的過熱保護(hù)不受其它次要因素，如瞬時(shí)脈沖、周圍溫度、系統(tǒng)氣流以及銅線面積的影響，使其非?？煽考胺€(wěn)固。

本文結(jié)論

盡管所有的解決方案都對(duì)熱插拔電路提供了過熱保護(hù)，每種方案在可靠性和穩(wěn)固性程度方面都有相當(dāng)大的差別。短路和過載會(huì)對(duì)系統(tǒng)總線電壓產(chǎn)生顯著的影響，如果熱插拔電路對(duì)這些情況不能適當(dāng)控制，可能在某些情況下導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。在短路和過載條件下不超過熱插拔電路中功率FET額定的結(jié)溫，讓系統(tǒng)總線電壓上產(chǎn)生問題的可能性降到最小，這是最關(guān)鍵的一點(diǎn)。