靈活的系統(tǒng)故障保護(hù)電路設(shè)計(jì)

許多系統(tǒng)必須能夠自動(dòng)斷開正在運(yùn)行的電路的電源，此類系統(tǒng)包括雷達(dá)及X射線系統(tǒng)的高壓電源的熱關(guān)斷，關(guān)斷控制能夠限制上電及熱插拔期間的浪涌電流，確保板卡在上電之前處于就緒狀態(tài)?？傊?，發(fā)生任何系統(tǒng)故障時(shí)電源都應(yīng)保持關(guān)閉。

圖1提供了一個(gè)靈活的應(yīng)用電路，該電路可以限制電流或斷開電源以響應(yīng)用戶命令或其它故障指示信號(hào)，具有手動(dòng)復(fù)位(MR)、熱保護(hù)及互鎖開關(guān)輸入等功能。

例如，U1為斷路開關(guān)IC，設(shè)計(jì)用于在熱插拔中提供保護(hù)；它既可以放置在背板側(cè)/主板側(cè)，也可以在插卡側(cè)/背板連接器的遠(yuǎn)端，在主電源保持供電的情況下，如果板卡插入機(jī)架或主機(jī)能夠避免上電故障。

可能出現(xiàn)的故障主要有兩種，卡或遠(yuǎn)端設(shè)備提供了一個(gè)對(duì)地的低阻通路，從而拉低主機(jī)電源；或者是板卡只有部分連接到連接器，從而產(chǎn)生大量的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。U1通過在可編程啟動(dòng)周期內(nèi)調(diào)節(jié)浪涌電流可以阻止第一種故障的發(fā)生，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定。正常工作時(shí)，兩個(gè)內(nèi)部比較器提供短路和過流保護(hù)(雙速/雙電平處理)。第二種故障可以通過檢測(cè)U1的輸出電流(ON)流過卡的外沿的兩個(gè)引腳進(jìn)行處理(圖2)。

圖1. 該電路提供通用的過流和熱保護(hù)

圖2. IC (MAX4370)通過檢測(cè)卡的外沿引腳的流通電流確保PC板卡連接到背板(a)或主機(jī)(b)

內(nèi)部電荷泵產(chǎn)生外部n溝道MOSFET電源開關(guān)(Q1)柵極驅(qū)動(dòng)器所需的電源。發(fā)生故障時(shí)，U1鎖存Q1的關(guān)斷狀態(tài)，直到外部復(fù)位信號(hào)清除?？梢栽赨1的漏極開路輸出引腳(STAT)連接一個(gè)LED (或其它故障指示器，如音頻報(bào)警器)，用于指示故障狀況。檢測(cè)到故障后，可以將ON引腳至少拉低20ms，以復(fù)位U1。

開關(guān)去抖器(U2)的輸入具有±15kV ESD保護(hù)和±25V電路故障保護(hù)，其輸入(如圖中的常閉按扭開關(guān)所示)可以清除U1的閉鎖狀態(tài)或提供手動(dòng)復(fù)位，內(nèi)部上拉到Vcc省去了外部上拉電阻?？梢岳脙?nèi)部互鎖或SPST開關(guān)取代按鈕，提供一個(gè)斷電信號(hào)，可以在板卡插拔時(shí)關(guān)閉部分電路。由于U2采用推挽式輸出，不能直接與連接到U1 ON引腳的其它信號(hào)采用“邏輯或”連接，因此增加了Q2，以實(shí)現(xiàn)“邏輯或”連接。

溫度開關(guān)(U3)增添了熱保護(hù)功能，其漏極開路輸出可以直接與連接到U1 ON引腳的其它信號(hào)“線或”連接，也可以分別控制微處理器。利用其TO220封裝，U3可以安裝到散熱片上，也可以選擇表面貼封裝(SOT23)，靠近已知熱源(如：R1、Q1或主負(fù)載)安裝。本電路中，發(fā)生溫度報(bào)警時(shí)，U3產(chǎn)生斷電信號(hào)，從而保護(hù)電路。低功耗線性穩(wěn)壓器(U4)為低壓器件U2和U3提供5V電源，但U4并非為負(fù)載供電的系統(tǒng)電源。