[發明專利]一種防止熱插拔電壓突波的保護電路及保護方法

有效

• 申請號: 202010909372.1
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN111934304B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 楊益昌
• 申請（專利權）人: 蘇州浪潮智能科技有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;H02H1/04;H02H9/02;G06F1/30;G06F1/28
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 王敏

本發明公開了一種防止熱插拔電壓突波的保護電路及保護方法，涉及電路設計技術領域。所述電路包括功率MOS場效應晶體管、光電耦合器D2及阻抗電阻；所述功率MOS場效應晶體管包括N溝道功率MOS管Q3和P溝道功率MOS管Q2；所述光電耦合器D2輸入端的陰極與功率MOS管Q3的G極連接，集電極輸出端與功率MOS管Q2的G極連接；所述阻抗電阻包括低阻抗電阻R2及高阻抗電阻R3和R4。本實施例采用上述保護電路取代傳統熱插拔線路上的突波保護組件TVS，有效改善了輸入端突波保護的反應速度，并增加了微小突波時的告警功能，避免了突波保護裝置反應過慢導致后端組件損壞的問題。

技術領域

本發明實施例涉及電路設計技術領域，具體來說涉及一種防止熱插拔電壓突波的保護電路及保護方法。

背景技術

熱插拔控制器是分布式電源系統中提供高度理想的系統保護和電氣管理的一種首選方法，尤其滿足服務器市場的嚴格要求。熱插拔控制器的特點通常包括對帶電電路板插入和拆卸的安全控制、故障監控診斷和保護以及高精度電氣環境的控制。在實際應用中，如果服務器機架的一個線卡中發生故障，則該故障應與該特定線卡保持隔離，并且既不影響系統底板也不影響該帶電底板供電的其他線卡。因此，為了保證可靠性，服務器系統設計人員必須考慮熱插拔電路的寄生效應和相關的瞬態行為。

在現有的設計中，如圖1所示，為了防止突波電壓損壞易損的下游組件，在分流保護配置時，通常將一個快速響應的單向TVS硅二極管從VIN連接至GND。TVS二極管類似于齊納二極管，且具有優化的裸片面積和鍵合功能，可滿足雪崩擊穿期間存在的大浪涌電流和峰值功耗。因此，從理論上講采用該種保護機制簡單易行，在正常工作條件下，TVS二極管對受保護電路呈高阻抗，但是超過受保護電路的安全工作電壓時，TVS二極管工作于雪崩模式，為瞬態電流提供低阻抗接地通路，受保護電路的最大電壓通常不大且受限于TVS二極管的鉗位電壓，瞬態電流減小后TVS器件恢復高阻態。但是在實際使用中，上述保護機制還存在不足之處：首先，使用TVS二極管其反向工作電壓的容許偏差很大，根據TVS的數據表，選擇TVS需求的反向工作電壓越高偏差越大，不能較為精準的選擇所需求的TVS二極管；其次，當輸入電壓有些微變高，但未達到熱插拔控制器的過電壓保護時，沒辦法及時通知控制系統。

發明內容

本發明實施例提供一種防止熱插拔電壓突波的保護電路及保護方法，有效改善電壓突波保護的反應速度，同時增加微小突波時的告警功能，避免突波保護裝置反應過慢導致后端組件損壞的問題。

為實現上述目的，本發明公開了如下技術方案：

本發明一方面提供一種防止熱插拔電壓突波的保護電路，包括功率MOS場效應晶體管、光電耦合器D2及阻抗電阻；

所述功率MOS場效應晶體管包括N溝道功率MOS管Q3和P溝道功率MOS管Q2；

所述光電耦合器D2輸入端的陰極與功率MOS管Q3的G極連接，集電極輸出端與功率MOS管Q2的G極連接；

所述阻抗電阻包括低阻抗電阻R2及高阻抗電阻R3和R4。

基于上述電路，進一步的，所述阻抗電阻R2、R3和R4的一端接輸入電壓Vin，另一端分別連接MOS管Q2的S極、光電耦合器D2輸入端的陽極以及MOS管Q3的S極，MOS管Q2的D極及光電耦合器D2的發射極均接地。

進一步的，所述保護電路還包括限流電阻R5及限流電阻R7；電阻R5的一端與MOS管Q3的D極連接，另一端接入電路系統；電阻R7的一端與光電耦合器D2輸入端的陰極連接，另一端接地。

進一步的，所述保護電路還包括電流檢測電阻R1、N溝道功率MOS管Q1及輸出電容C1；電流檢測電阻R1的一端接輸入電壓Vin，另一端與MOS管Q1的S極連接；MOS管Q1的G極連接熱插拔控制器，另一端接輸出電壓Vout；輸出電容C1的一端接輸出電壓Vout，另一端接地。