熱插拔電路的過熱保護新方法

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)計時間并降低整個熱插拔應(yīng)用中所需要的器件數(shù)目。其設(shè)計允許在一個48V底板上對電子設(shè)備進行安全的插入和拔出。該芯片的特點是既使用簡單，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級，以及一個可調(diào)的啟動限流，利用一個電阻就可將電流從最大值向下調(diào)。它還集成了一個內(nèi)部過熱保護電路，從而大大增加了短路和過載情況下該器件的可靠性。

NIS5101器件的過熱保護電路提供了獨一無二的熱功能，它可以在短路和過載情況下保護功率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，該過熱保護電路會從SENSEFET將柵極驅(qū)動移除，此做法將使器件因關(guān)斷而受到保護。圖5表示過熱保護電路的簡單原理圖。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)動關(guān)斷。

過熱保護電路在結(jié)溫達到135℃時便會動作，確保功率SENSEFET不會超過最大結(jié)溫，并且引腳溫度(105℃左右)不會損壞PCB。集成智能插拔技術(shù)具有兩種可選的過熱保護：自動重試和閉鎖(latch-off)類型。

自動重試類型存在一個額定的40℃的遲滯現(xiàn)象。因此，在一次過熱保護后，當(dāng)溫度降致由遲滯現(xiàn)象所決定的安全級時將自動重啟。至于閉鎖類型，一旦器件達到了結(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。

此新型過熱保護電路的關(guān)鍵之處就是功率SENSEFET的結(jié)溫是通過實際測量而不是估計的。由于該電路所提供的過熱保護不受其它次要因素，如瞬時脈沖、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熱插拔電路提供了過熱保護，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。短路和過載會對系統(tǒng)總線電壓產(chǎn)生顯著的影響，如果熱插拔電路對這些情況不能適當(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。