熱插拔控制器在直流升壓電路中的設計應用

　　設計了一種利用熱插拔保護控制芯片，實現(xiàn)直流升壓電路的輸出過流、短路保護。本文分析了直流升壓電路以及熱插拔保護電路的工作原理及實現(xiàn)方式，詳細介紹了電路及參數(shù)設計、選擇過程，以及實際工作開關波形，并給出了設計實例。實驗證明，利用熱插拔保護控制芯片，有效地避免了常規(guī)直流升壓電路在輸出過流短路時的固有缺陷，提高了電源使用的可靠性。

　　0引言

　　熱插拔保護電路通常用于服務器、網(wǎng)絡交換機、以及其他形式的通信基礎設施等高可用性系統(tǒng)。這種系統(tǒng)通常需要在帶電狀態(tài)下替換發(fā)生故障的電路板或模塊，而系統(tǒng)照樣維持正常運轉(zhuǎn)，這個過程稱為熱插拔(Hot Swapping)。本文將闡述熱插拔控制器的另一種用法，利用熱插拔保護電路具有的過流和短路保護功能，解決開關直流升壓電路的輸出端保護問題。

　　1開關直流升壓電路的基本原理

　　開關直流升壓電路(The Boost Converter或者Step-up Converter)，是一種開關直流升壓電路。輸出電壓高于輸入電壓，輸出電壓極性不變，基本電路圖如圖1所示。

　　圖1 開關直流升壓電路

　　開關管導通時，電源經(jīng)由電感-開關管形成回路，電流在電感中轉(zhuǎn)化為磁能貯存;開關管關斷時，電感中的磁能轉(zhuǎn)化為電能在電感端左負右正，此電壓疊加在電源正端，經(jīng)由二極管-負載形成回路，完成升壓功能。

　　輸出過流時，電路會采樣開關管的峰值電流，減小占空比，導致輸出電壓下降。當輸出電壓降到輸入電壓時，過流保護不再受控，保護失效。另外輸出過流點還會隨著輸入電壓升高而變大。當輸出短路時，輸入電源會通過電感、升壓二極管形成短路回路，導致電源故障。BOOST電路還有一個缺陷是不方便控制關閉輸出，當控制芯片關閉，開關管截止時，輸出仍然有電壓，不像BUCK電路，很方便的將輸出電壓降到0 V.

　　2熱插拔控制器的基本原理

　　熱插拔(Hot-Plugging或Hot Swap)即帶電插拔，熱插拔功能就是允許用戶在不關閉系統(tǒng)，不切斷電源的情況下取出和更換損壞的電源或板卡等部件，從而提高了系統(tǒng)對災難的及時恢復能力、擴展性和靈活性。如果沒有熱插拔控制器，負載端的模塊插拔時，會對電源產(chǎn)生浪涌電流的沖擊，影響電壓的穩(wěn)定與電源的可靠性。這個問題可通過熱插拔控制器來解決，熱插拔控制器能合理控制浪涌電流，確保安全上電間隔。上電后，熱插拔控制器還能持續(xù)監(jiān)控電源電流，在正常工作過程中避免短路和過流。

　　3關鍵電路設計與實例

　　3.1電源要求

　　電源實例如圖2所示，其中的電源輸入9~18 V，額定輸出28 V/1.2 A，過流保護1.5 A.

　　圖2 電源實例