創(chuàng)建負(fù)低壓熱插拔電路的三種方法

本應(yīng)用筆記詳細(xì)介紹了創(chuàng)建負(fù)低壓熱插拔電路的三種方法，因?yàn)槟壳吧袩o(wú)用于執(zhí)行此功能的IC。兩種方法與正電壓電源配合使用，而第三種方法僅適用于負(fù)電源。

介紹

除了通常的正電壓電源陣列外，許多需要熱插拔到帶電背板的系統(tǒng)至少使用-5V或-5.2V單電源。有許多正低壓熱插拔控制器用于這些應(yīng)用;然而，負(fù)低壓控制器很少見(jiàn)甚至幾乎不存在。由于當(dāng)正低壓熱插拔電路也在使用時(shí)，通常需要負(fù)低壓熱插拔電路，因此借助正電源電壓創(chuàng)建負(fù)電壓電路很有用。

本應(yīng)用筆記介紹了采用+5V/-5.2V雙電源實(shí)現(xiàn)熱插拔控制的兩種電路。一個(gè)采用雙芯片設(shè)計(jì)，每個(gè)通道使用單獨(dú)的控制器，而另一個(gè)則對(duì)兩個(gè)通道使用單個(gè)控制器IC。此外，還介紹了第三種單芯片設(shè)計(jì)，用于在-5.2V單電源上執(zhí)行熱插拔。所有三個(gè)電路都提供具有啟動(dòng)延遲和受控浪涌電流的插入式熱插拔功能，但只有一個(gè)電路具有過(guò)載檢測(cè)和斷路器功能。

圖1所示的雙芯片解決方案允許在負(fù)電壓和正電壓通道上獨(dú)立執(zhí)行斷路器動(dòng)作。圖2和圖3所示的兩個(gè)單芯片電路提供啟動(dòng)浪涌電流控制，但均不提供負(fù)電壓通道的限流或斷路器功能。

雙芯片解決方案

圖1電路提供完整的熱插拔控制，包括+5V通道和-5.2V通道的限流和斷路器功能。電路采用MAX4272正極低壓控制器作為+5V通道。沒(méi)有負(fù)低壓熱插拔控制器，因此電路在-5900.5V通道使用MAX2負(fù)高壓控制器。MAX5900的正常接地連接以+5V電源為基準(zhǔn)，產(chǎn)生的+10.2V差分電源允許MAX5900工作在-9V至-100V工作電壓范圍內(nèi)。選擇MAX5900是因?yàn)樗哂?9V的低工作電源電壓。MAX4272只是眾多可以使用的正低壓控制器之一，但之所以被選中，是因?yàn)樗捎?引腳封裝。

每個(gè)通道設(shè)置為過(guò)載故障關(guān)斷，電流約為 1A，并在發(fā)生故障后執(zhí)行自動(dòng)重啟操作。MAX5900利用M2 MOSFET的RDS（ON）作為檢流電阻，以及 V意義跳變點(diǎn)為200mV。為 R 選擇 M2DS（ON）= 0.2Ω 因此允許大約 1A 的過(guò)載跳變點(diǎn)。有關(guān)延遲和時(shí)序信息，請(qǐng)參閱各個(gè)數(shù)據(jù)手冊(cè)。

圖1.在正負(fù)低壓電源上提供熱插拔控制的雙芯片方法可在兩個(gè)通道上提供過(guò)載故障檢測(cè)。

單芯片解決方案

圖2電路在兩個(gè)通道上均提供限流、熱插拔啟動(dòng)控制，但僅+5V通道具有限流和斷路器功能。這種單芯片方案采用單通道雙通道MAX5904控制器控制+5V和-5.2V通道。MAX5904通常控制兩個(gè)正電壓通道;但是，如圖所示，可以使用電路控制一個(gè)正電壓通道和一個(gè)負(fù)電壓通道。選擇MAX5904是因?yàn)樗哂须p通道功能，并且所需的外部元件很少。

采用以下配置，MAX5904將+5V通道視為具有完整斷路器的+10.2V電路，將-5.2V通道視為+5.2V電路。

將MAX5904的接地引腳連接至-5.2V

將 IN1 和 SENSE1 引腳接地

將IN2引腳連接至+5V

當(dāng)MAX5904處于關(guān)斷模式時(shí)，兩個(gè)柵極均下拉至-5.2V。在開(kāi)啟模式下，GATE2 驅(qū)動(dòng)器的電壓高于 V 5.4VHNS，GATE1 驅(qū)動(dòng)器比 V 高 5.4VHNS.因此，為+5V和-5.2V通道提供了正常的浪涌電流限制導(dǎo)通功能。以這種方式使用時(shí)，負(fù)電壓通道沒(méi)有斷路器動(dòng)作;因此，提供了一個(gè)保險(xiǎn)絲來(lái)保護(hù)負(fù)電源電路。

MAX5904無(wú)法識(shí)別負(fù)通道上的故障，但+5V通道上的故障將關(guān)閉兩個(gè)通道。兩個(gè)通道將在自動(dòng)重試延遲時(shí)間后重新啟動(dòng)。ON引腳可以引出，用于開(kāi)/關(guān)功能的邏輯控制，但需要一個(gè)簡(jiǎn)單的電平轉(zhuǎn)換器，因?yàn)镸AX5904以-5.2V而不是GND為基準(zhǔn)。

圖2.單芯片解決方案為正電源和負(fù)電源提供浪涌電流限制導(dǎo)通功能，但在-5.2V通道上沒(méi)有斷路器功能。

單通道解決方案

圖5所示的-2.3V、單通道熱插拔電路采用MAX4272正低壓熱插拔控制器提供完全啟動(dòng)控制。MAX4272的GND引腳連接到-5.2V電源，IN和SENSE引腳連接到電路地。MAX4272工作在+5.2V電路中，只是電路中沒(méi)有檢測(cè)電阻，因此沒(méi)有提供過(guò)載斷路器動(dòng)作。MAX4272只是幾種合適的控制器之一，因?yàn)樾枰鄬?duì)較少的外部元件。

圖3.單芯片設(shè)計(jì)在單個(gè)負(fù)電源上提供熱插拔控制，無(wú)需斷路器功能，同時(shí)還允許調(diào)整導(dǎo)通電壓。

MAX4272的ON引腳可直接連接到電路地，-150.5V電源達(dá)到-2.2V后電路啟動(dòng)4ms?；蛘撸娐分锌梢园娮鑂1和R2，以將導(dǎo)通電壓設(shè)置為接近+5V。調(diào)整R1/（R1 + R2）分壓器比，使ON引腳在所需的電源導(dǎo)通電壓下比負(fù)電壓電源電壓高0.6V。

啟動(dòng)時(shí)沒(méi)有內(nèi)部電流限制，因此包括CG以減緩導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓上升速率。當(dāng)內(nèi)部柵極驅(qū)動(dòng)設(shè)置為約100μA時(shí)，負(fù)載電容將以以下公式描述的速率充電：

其中 C門(mén)= CG+ CGS（M1）。

由于不提供限流關(guān)斷功能，因此可能需要包括一個(gè)與-5.2V電源輸入端子串聯(lián)的保險(xiǎn)絲，如圖2所示。

審核編輯：郭婷