一种热插拔电路、板卡及电子设备的制作方法

本实用新型涉及电源板卡技术领域，具体涉及一种热插拔电路、板卡及电子设备。

背景技术：

对正在工作的电源进行功率部件热插拔通常不被许可，但在有些时候是难于避免的，比如使用者疏忽、在线更换维护或特殊功能要求等。对未采取任何保护措施的电源板卡进行热插拔操作，其将带来的损害通常是很严重的，包括电源电路损坏、电源板卡接口烧坏、电子设备或电源系统工作异常或电源无输出，或者参与接口相连的其他功能板卡出现部分或全部损坏等。这些故障将导致电源板卡产生永久性损害，或在重启之前电子设备无法正常工作。因此，在电源板卡的设计中加入热插拔保护措施，使得在将板卡从系统中移除并进行更换的过程中不影响系统正常工作，是十分必要的。

现有的热插拔电路通常是采用热插拔控制器，通过热插拔控制器检测热插拔时的电压，当该电压超过热插拔控制器设定的阈值时，通过控制MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)关闭抑制热插拔过程中产生的尖峰电压或电流。但是，由于每一次热插拔产生的冲击的大小并不相同，而热插拔控制器设定的阈值为经验值，从而存在低于该设定的阈值时也可能对电源板卡或电源系统产生损坏的情况，无法保证电源板卡或电源系统的可靠性。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提出了一种热插拔电路、板卡及电子设备，用以解决现有技术无法保证电源板卡或电源系统的可靠性的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

根据第一方面，本实用新型实施例提供了一种热插拔电路，所述热插拔电路包括：滤波模块，所述滤波模块的正输入端连接第一电源输入端，所述滤波模块的负输入端和接地端均连接第二电源输入端；功率模块，所述功率模块的正输入端连接所述滤波模块的正输出端，所述功率模块的负输入端连接所述滤波模块的负输出端；时序控制电路，所述时序控制电路的输入端连接第一时序控制端和第二时序控制端，所述时序控制电路的输出端连接所述滤波模块的第一使能控制端和所述功率模块的第二使能控制端，所述时序控制电路接收所述第一时序控制端的第一电压信号和所述第二时序控制端的第二电压信号，通过所述第一使能控制端控制所述滤波模块开启或关闭，通过所述第二使能控制端控制所述功率模块开启或关闭。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述第二时序控制端的插针比所述第一电源输入端、所述第二电源输入端以及所述第一时序控制端的插针短。

结合第一方面或第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述热插拔电路还包括：稳压电路，所述稳压电路的输入端连接所述第一电源输入端，所述稳压电路的输出端连接所述第一时序控制端。

结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述稳压电路包括：第一电阻、第二电阻、第一稳压管和第二稳压管；所述第一电阻和所述第二电阻组成并联电路，所述并联电路的一端连接所述第一电源输入端，所述并联电路的另一端连接所述第一时序控制端；所述第一稳压管和所述第二稳压管组成串联电路，所述串联电路的正极连接所述滤波模块的负输出端，所述串联电路的负极连接所述第一时序控制端。

结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述时序控制电路包括：第三电阻至第八电阻、第一电容至第三电容、第一二极管至第三二极管、第一MOSFET管、第二MOSFET管和三极管；所述第一MOSFET管的漏极连接所述第一使能控制端，所述第一 MOSFET管的源极连接所述滤波模块的负输出端，所述第一MOSFET管的栅极通过所述第三电阻连接所述第二时序控制端；第五电阻的一端连接所述第一MOSFET管的栅极，所述第五电阻的另一端连接所述第一MOSFET管的源极；所述第一二极管的阳极连接所述第二时序控制端，所述第一二极管的阴极通过第六电阻连接所述第一MOSFET管的源极；第二二极管的阳极连接所述第一时序控制端，所述第二二极管的阴极通过第四电阻连接所述第一二极管的阴极；所述三极管的基极连接所述第一二极管的阴极，所述三极管的集电极连接所述第二二极管的阴极，所述三极管的发射极通过第七电阻连接所述第二MOSFET 管的栅极；所述第二MOSFET管的漏极连接所述第二使能控制端，所述第二MOSFET管的源极连接所述功率模块的负输入端；所述第一电容的一端连接所述第一时序控制端，所述第一电容的另一端连接所述功率模块的负输入端；第二电容的一端连接所述三极管的栅极，所述第二电容的另一端连接所述功率模块的负输入端；所述第三电容的一端连接所述第一MOSFET管的栅极，所述第三电容的另一端连接所述功率模块的负输入端；所述第三二极管的阳极连接所述功率模块的负输出端，所述第三二极管的阴极连接所述第二MOSFET管的栅极；所述第八电阻与所述第三二极管并联。

根据第二方面，本实用新型实施例提供了一种板卡，所述板卡包括本实用新型第一方面或第一方面任一实施方式所述的热插拔电路。

根据第三方面，本实用新型实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括本实用新型第二方面所述的板卡。

本实用新型技术方案，与现有技术相比，至少具有如下优点：

本实用新型实施例提供了一种热插拔电路、板卡及电子设备，该热插拔电路通过时序控制电路接收第一时序控制端的第一电压信号和第二时序控制端的第二电压信号，通过与滤波模块的使能控制端连接控制滤波模块开启或关闭，通过与功率模块的使能控制端连接控制功率模块开启或关闭，从而实现在热插拔过程中对浪涌电流的抑制，由于是通过时序控制电路控制热插拔过程中的时序，避免了现有采用热插拔控制器抑制热插拔过程中产生的浪涌电流的方法存在低于该设定的阈值时也可能对电源板卡或电源系统产生损坏的情况，提高了电源板卡或电源系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中热插拔电路的一个具体示例的原理框图；

图2为本实用新型实施例中热插拔电路的一个具体示例的电路图；

图3为本实用新型实施例中热插拔电路的一个具体示例的时序图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型实施例提供了一种热插拔电路，如图1所示，该热插拔电路包括：滤波模块1，滤波模块1的正输入端连接第一电源输入端U+，滤波模块1的负输入端和接地端均连接第二电源输入端U-；功率模块3，功率模块3的正输入端连接滤波模块1的正输出端，功率模块3的负输入端连接滤波模块1的负输出端；时序控制电路4，时序控制电路4的输入端连接第一时序控制端VC和第二时序控制端 HSC，时序控制电路4的输出端连接滤波模块1的第一使能控制端和功率模块3的第二使能控制端，时序控制电路4接收第一时序控制端 VC的第一电压信号和第二时序控制端HSC的第二电压信号，通过第一使能控制端控制滤波模块1开启或关闭，通过第二使能控制端HSC 控制功率模块3开启或关闭。

本实用新型实施例提供的热插拔电路，通过时序控制电路接收第一时序控制端的第一电压信号和第二时序控制端的第二电压信号，通过与滤波模块的使能控制端连接控制滤波模块开启或关闭，通过与功率模块的使能控制端连接控制功率模块开启或关闭，由于是通过时序控制电路控制热插拔过程中的时序实现在热插拔过程中对浪涌电流的抑制，避免了现有采用热插拔控制器抑制热插拔过程中产生的浪涌电流的方法存在低于设定阈值时也可能对电源板卡或电源系统产生损坏的情况，提高了电源板卡或电源系统的可靠性。

在本实用新型的具体实施方式中，上述第二时序控制端HSC的插针比第一电源输入端U+、第二电源输入端U-以及第一时序控制端VC 的插针短，从而，在热插入过程中，第一时序控制端VC先接通，第二时序控制端HSC后接通，在热拔出过程中，第二时序控制端HSC先拔出，第一时序控制端VC后拔出，配合上述时序控制电路4，能够实现对热插拔过程中电源板卡的上下电进行区分。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的热插拔电路还包括：稳压电路2，稳压电路2的输入端连接第一电源输入端U+，稳压电路 2的输出端连接第一时序控制端VC，该稳压电路2包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压管ZD1和第二稳压管ZD2；第一电阻R1 和第二电阻R2组成并联电路，并联电路的一端连接第一电源输入端 U+，并联电路的另一端连接第一时序控制端VC；第一稳压管ZD1和第二稳压管ZD2组成串联电路，串联电路的正极连接滤波模块1的负输出端，串联电路的负极连接第一时序控制端VC。

如图2所示，上述时序控制电路4包括：第三电阻R3至第八电阻R8、第一电容C1至第三电容C3、第一二极管D1至第三二极管D3、第一MOSFET管V1、第二MOSFET管V2和三极管V3；第一MOSFET管 V1的漏极连接第一使能控制端，第一MOSFET管V1的源极连接滤波模块1的负输出端，第一MOSFET管V1的栅极通过第三电阻R3连接第二时序控制端HSC；第五电阻R5的一端连接第一MOSFET管V1的栅极，第五电阻R5的另一端连接第一MOSFET管V1的源极；第一二极管D1的阳极连接第二时序控制端HSC，第一二极管D1的阴极通过第六电阻R6连接第一MOSFET管V1的源极；第二二极管D2的阳极连接第一时序控制端VC，第二二极管D2的阴极通过第四电阻R4连接第一二极管D1的阴极；三极管V3的基极连接第一二极管D1的阴极，三极管V3的集电极连接第二二极管D2的阴极，三极管V3的发射极通过第七电阻R7连接第二MOSFET管V2的栅极；第二MOSFET管V2 的漏极连接第二使能控制端，第二MOSFET管V2的源极连接功率模块 3的负输入端；第一电容C1的一端连接第一时序控制端VC，第一电容C1的另一端连接功率模块3的负输入端；第二电容C2的一端连接三极管V3的栅极，第二电容C2的另一端连接功率模块3的负输入端；第三电容C3的一端连接第一MOSFET管V1的栅极，第三电容C3的另一端连接功率模块3的负输入端；第三二极管D3的阳极连接功率模块3的负输出端，第三二极管D3的阴极连接第二MOSFET管V2的栅极；第八电阻R8与第三二极管D3并联。

在本实用新型的具体实施方式中，上述滤波模块1可以是采用 VI-AI M-C1，功率模块2可以是采用B384F120T30。由于滤波模块1 自身具有电流抑制作用，其输出电压平滑上升至输入电源电压，当滤波模块1输出电压上升至功率模块2的开启电压后，由于功率模块2 自身的软启动功能，功率模块2输出电压平滑上升至额定输出电压，实现了对热插拔过程中产生的浪涌电流的抑制。

需要说明的是，上述滤波模块1的NC、NC1、NC2及NC3引脚均为悬空状态，上述功率模块2的NC引脚为悬空状态，PR引脚用于扩容，+S、-S及SC引脚用于调压，利用PR引脚进行扩容和利用+S、 -S及SC引脚进行调压为本领域的常规技术，此处不再赘述。

下面结合图2对本实用新型实施例提供的热插拔电路的原理进行说明。

本实用新型实施例提供的热插拔电路是通过在电源板卡内部电源模块上附加时序控制电路，结合电源板卡接插件的长短针，实现电源板卡内部各部分电路的上电及断电的时序要求，进而实现电源板卡的热插拔功能。

当电源板卡刚刚插入电源背板时，系统电源接入电源板卡内部电源模块电路，第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压二极管ZD1和第二稳压二极管ZD2组成的稳压电路将第一时序控制端VC的电压稳定至一阈值。由于第二时序控制端HSC的插针较第一电源输入端U+、第二电源输入端U-以及第一时序控制端VC的插针短，因此当第一电源输入端U+、第二电源输入端U-以及第一时序控制端VC的插针刚刚连接好时，第二时序控制端HSC还没有连接上，此时其上没有电压，用于控制滤波模块1的第一MOSFET管V1的栅极电压为0V，第一 MOSFET管V1不导通，滤波模块1处于关闭状态，没有输出；与此同时，第四电阻R4和第六电阻R6分压后的电压加到三极管V3的基极使用于控制功率模块2的三极管V3导通，三极管V3的导通使第二 MOSFET管V2导通，从而功率模块2的PC管脚被嵌位于0V，即第二使能控制端PC被拉低，功率模块2没有输出。

当电源板卡完全插入电源背板后，第二时序控制端HSC上的电压与第一时序控制端VC的电压相同，用于控制滤波器模块的第一 MOSFET管V1的栅极电压使第一MOSFET管V1导通，滤波模块1处于导通状态；同时，HSC上电压使三极管V3集电极的电压等于基极电压，致使三极管V3关断，使得第二MOSFET管V2的栅极电压为0V，第二MOSFET管V2截止，从而功率模块2的PC电压变为高电平，功率模块的PC脚被拉高，功率模块2开始工作。

在热拔出时，由于第二时序控制端HSC的插针最短，其首先脱出插孔，热插拔电路按照与插入时相反的情况实现，实现热拔出，具体过程不再赘述，电源板卡的热插拔时序如图3所示。

在具体应用时，在电源背板上对应于第一时序控制端VC与第二时序控制端HSC的接口需连接在一起，以使电源板卡完全插入电源背板后，第二时序控制端HSC能够获得与第一时序控制端VC相同的电压，从而使得三极管V3关断，进而第二MOSFET管V2截止，功率模块2的PC脚拉高，功率模块2工作。

本实用新型实施例还提供了一种板卡，该板卡包括上述实施例提供的热插拔电路，关于该板卡的具体细节和技术效果可参见上述热插拔电路的相关描述，此处不再赘述，该板卡能够满足电源板卡在线维护的要求，不增加电子设备及电源板卡的体积，易于考核电子设备或电源系统的功能及可靠性，有利于电子设备或电源系统的集成化和小型化设计。

本实用新型实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述实施例提供的板卡，关于该电子设备的具体细节和技术效果可参见上述热插拔电路实施例中的相关描述，此处不再赘述。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。