[發(fā)明專利]一種熱插拔的功率系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210562278.9
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103124136A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設計）人: 楊先慶;李正興;任遠程
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00;H02M3/156;H02M3/157
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發(fā)明涉及一種電子電路，更具體地說，本發(fā)明涉及一種帶電插拔(熱插拔)的功率系統(tǒng)及其方法。

背景技術

在正在運行的系統(tǒng)中插入硬盤驅動、板卡等，或者從正在運行的系統(tǒng)中移走上述外圍設備時經(jīng)常用到熱插拔技術。現(xiàn)有技術通常采用運行于低壓差(low?dropout)模式的場效應晶體管作為熱插拔，如圖1a所示。

圖1a示出了現(xiàn)有熱插拔功率系統(tǒng)10的電路結構示意圖。圖1a所示熱插拔功率系統(tǒng)10包括：提供供電電壓V_IN的前級11，所述前級11包括前級電容C_IN；熱插拔級12，耦接至前級11接收供電電壓V_IN，并基于供電電壓V_IN提供輸出電壓V_O；負載級13，耦接至熱插拔級12接收輸出電壓V_O，所述負載級13包括輸出電容C_O。典型地，熱插拔級12和負載級13被放置在一主板上。在圖1a所示的實施例中，熱插拔級12包括金屬氧化物半導體場效應晶體管M1(MOSFET)和控制器。其中當主板插上前級11(即啟動時)時，所述控制器控制MOSFET運行于低壓差模式，以產(chǎn)生逐漸從零增大的輸出電壓V_O。

圖1b示出了圖1a所示熱插拔功率系統(tǒng)10在輸出電壓V_O、MOSFET?M1漏極端(D)和源極端(S)之間的壓降V_DS、流過MOSFET的電流I_s以及MOSFET?M1的功耗P_{_MOS}的波形示意圖。由于MOSFETM1運行于低壓差模式，使得輸出電壓V_O從零開始逐漸增大至供電電壓V_IN減去MOSFET?M1的飽和壓降。但是，由于供電電壓V_IN保持恒定，因此MOSFET?M1的漏源壓降V_DS從供電電壓V_IN開始逐漸減小至其飽和壓降。此外，在主板插上前級的啟動過程中，負載級53運行于電流源模式汲取電流，而流過MOSFET?M1的電流包括負載電流和流過輸出電容C_O的電流。因此，MOSFET?M1上將產(chǎn)生大量功耗。雖然功率系統(tǒng)的啟動過程相對其整個運行過程非常短，但該MOSFETM1上的功耗提高了系統(tǒng)的熱設計要求。尤其在大電流應用中，多個MOSFET和大量主板空間將被用于散熱，從而浪費了系統(tǒng)正常運行下的熱設計。

發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術的上述技術問題，提出一種改進的熱插拔的功率系統(tǒng)及其方法。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，提出了一種熱插拔的功率系統(tǒng)，包括：前級，在其輸出端子提供恒定供電電壓，其中所述前級包括耦接在前級輸出端子和參考地之間的前級電容；熱插拔級，耦接至前級的輸出端子接收供電電壓，并基于供電電壓產(chǎn)生輸出電壓，所述熱插拔級包括：具有主功率器件的降壓變換器和控制器，所述控制器包括第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收表征流過主功率器件的電流采樣信號，其第二輸入端子接收表征輸出電壓的電壓反饋信號，所述控制器基于電流采樣信號和電壓反饋信號在其輸出端子產(chǎn)生開關控制信號，用以控制所述主功率器件運行于開關模式，所述熱插拔級基于所述主功率器件的通斷產(chǎn)生輸出電壓；以及負載級，耦接至熱插拔級接收輸出電壓。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，還提出了一種熱插拔的功率系統(tǒng)，包括：前級，在其輸出端子提供恒定供電電壓，所述前級包括耦接在前級輸出端子和參考地的前級電容；熱插拔級，耦接至前級的輸出端子接收供電電壓，并基于供電電壓產(chǎn)生輸出電壓，所述熱插拔級包括：主功率器件，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接至前級的輸出端子接收供電電壓；續(xù)流器件，耦接在主功率器件的第二端子和參考地之間；電感，具有第一端子和第二端子，其第一端子耦接至主功率器件的第二端子，其第二端子產(chǎn)生所述輸出電壓；控制器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收表征流過主功率器件的電流采樣信號，其第二輸入端子接收表征輸出電壓的電壓反饋信號，所述控制器基于電流采樣信號和電壓反饋信號在其輸出端子產(chǎn)生開關控制信號，用以控制所述主功率器件運行于開關模式；所述熱插拔級基于所述主功率器件的通斷產(chǎn)生輸出電壓；負載級，耦接至熱插拔級以接收輸出電壓。