高可靠性電源系統(tǒng)的熱插拔原理和應(yīng)用問答選編

問：MOS管有兩種，一種是NPN，另一種是PNP，兩種都可以用嗎？

答：MOS管分為N溝道和P溝道兩種，在熱插拔產(chǎn)品通常采用N溝道的MOSFET。P溝道要采用負(fù)壓控制，在這里是完全不必要使用P溝道的MOSFET。

問：MSOP封裝的引腳間距很小，外部高電壓會不會影響到可靠性？

答：封裝完全可以保證芯片正常工作的需要，如果電壓足夠高，Layout要做好隔離和EMI的控制。

問：TI的熱插撥產(chǎn)品會不會對CPU產(chǎn)生干擾

答：熱插拔不會對CPU產(chǎn)生干擾，反而會增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

問：TI熱插撥產(chǎn)品的選型除了額定電壓和額定電流外還有什么要特別注意的？

答：需要注意的是選用什么樣的工作模式：Latchoff或者Autoretry，是不是需要功率限制功能來保護(hù)MOSFET。

問：高可靠性電源系統(tǒng)的熱插拔系統(tǒng)是如何穩(wěn)壓的？

答：通過限制電流過快上升，使電流較平穩(wěn)地過渡到穩(wěn)定值，達(dá)到輸出電壓逐漸穩(wěn)定。

問：TI的熱插拔和用分立元件（自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，TVS管的區(qū)別在哪里？有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

答：自恢復(fù)保險(xiǎn)絲只是起到熔斷的作用，響應(yīng)速度較慢，功耗較大，不適合用于具有熱插拔功能的產(chǎn)品。TVS只是起到過壓保護(hù)的作用。這兩種產(chǎn)品會用在一般的產(chǎn)品中，成本低但性能很差。TI的熱插拔電源管理IC不僅可以起到保護(hù)的作用，而且反應(yīng)速度快，還可以提高系統(tǒng)的可靠性。

問：如果系統(tǒng)突然斷電和恢復(fù)，對熱插拔電路是否有影響？是否會損壞負(fù)載電路？

答：不會有影響，也不會損壞負(fù)載。熱插拔電源管理IC也會起到保護(hù)的作用。

問：電源的熱插拔和USB等設(shè)備的即插即用有什么區(qū)別嗎？

答：熱插拔電源管理器件與USB或即插即用設(shè)備的電源限流很相似。即插即用的設(shè)備使用熱插拔電源管理器件，必須有支持即插即用的系統(tǒng)和驅(qū)動作支持。

問：雙路熱插拔芯片中的兩路分別完成什么功能？

答：雙路熱插拔是考慮負(fù)載需要接入系統(tǒng)的電源不同，例如一路需要+5V，而另一路需要+12V，這樣就有必要將兩路分開單獨(dú)控制。

問：使用熱插拔芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)需要注意些什么？

答：主要考慮應(yīng)用環(huán)境和需要的功能。例如，如果用于工業(yè)，需選用工業(yè)級的產(chǎn)品以及工作電壓范圍；是選用閉鎖模式還是自動重試模式；是不是需要最大功率控制等額外的功能。

問：熱插拔電路板插座上是否有引腳長短的區(qū)別？

答：如果您設(shè)計(jì)的產(chǎn)品必須符合相關(guān)協(xié)議、規(guī)范以及規(guī)定，如果相關(guān)內(nèi)容對接口機(jī)械參數(shù)或者電氣參數(shù)有要求，引腳會有所區(qū)別，例如長短和排序等。

問：熱插拔電路對電壓和電流的大小有什么限制？

答：熱插拔電源管理IC本身有正常的工作電壓范圍，可以設(shè)定最大限制電流或者Fault電流。電壓和電流不能超過規(guī)定的范圍。

問：熱插拔電源如何實(shí)現(xiàn)對電流的控制？

答：通過采樣RSENSE獲取電流值信息，如果電流超過最大設(shè)定值或者最大限制值時(shí)，熱插拔電源管理IC進(jìn)入Latchoff或者Autoretry狀態(tài)，控制MOSFET導(dǎo)通的時(shí)間，前者M(jìn)OSFET斷開，后者M(jìn)OSFET間隔一定時(shí)間后導(dǎo)通或斷開，這樣可以保證不會出現(xiàn)浪涌電流，實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流慢慢上升的過程。

問：如何避免電流過大引起的故障？

答：熱插拔電源管理IC可以限制最大電流，正確設(shè)置RSENSE的值就可以得到合適的允許最大電流，超過最大電流的限制時(shí)熱插拔電源管理IC即可進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。

問：熱切換功能的優(yōu)點(diǎn)有哪些？

答：熱插拔功能一方面起到保護(hù)負(fù)載的作用，另一方面提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)在線時(shí)接入新的負(fù)載，負(fù)載會產(chǎn)生浪涌電流，熱插拔限制和抑制浪涌電流產(chǎn)生，保護(hù)了負(fù)載。另外接入新的負(fù)載時(shí)不會使輸入電壓驟降造成系統(tǒng)其它工作失常或者復(fù)位，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。

問：如果電流上升斜率太小，會不會導(dǎo)致無法滿足電路模塊間所必需的上電順序？

答：會對上電順序造成一定影響，此時(shí)需要根據(jù)負(fù)載設(shè)定合理的定時(shí)電容的值。

問：選擇熱插拔產(chǎn)品需要注意哪些規(guī)格？

答：主要考慮使用的溫度范圍、使用電壓范圍（比如高壓應(yīng)用還是低壓應(yīng)用）、操作的類型（比如是切斷類型還是自動重試類型），以及電流限制、平均功率控制等其它功能的選用。因?yàn)槠骷吞柌煌?，對?yīng)的功能也不大相同。

問：一般工業(yè)控制在什么地方需要使用熱插拔？工控與計(jì)算機(jī)的熱插拔概念有無不同？

答：熱插拔便于調(diào)試維修和替換，對于某些工業(yè)控制，需要系統(tǒng)不間斷控制，此時(shí)必須使用支持熱插拔的設(shè)備和負(fù)載。平時(shí)計(jì)算機(jī)所說的熱插拔大都是指支持熱插拔的設(shè)備，我們在這里講的是熱插拔電源管理器件。

問：在負(fù)載短路情況下，熱插拔上沖電流是否能夠限制？如何實(shí)現(xiàn)？

答：當(dāng)負(fù)載短路時(shí)，由于負(fù)載電容變小，電流并不會出現(xiàn)較大過沖。如果電流明顯超過IMAX或者ILIM，MOSFET會及時(shí)切斷。

問：在開關(guān)電源中，有沒有關(guān)于MOSFET選擇的標(biāo)準(zhǔn)？

答：開關(guān)電源選用MOSFET優(yōu)先考慮功耗的問題。除了最大耐壓、最大電流能力及導(dǎo)通電阻外，尚有其它在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要注意的參數(shù)，如傳導(dǎo)、柵極電荷、崩潰、溫度的影響。

問：在熱拔插電源方案中，在負(fù)載斷開時(shí)會產(chǎn)生尖端放電嗎？如果有，如何避免？

答：熱插拔電源管理是針對負(fù)載接入熱系統(tǒng)的過程中負(fù)載出現(xiàn)浪涌電流、系統(tǒng)電源急劇下降以及其它可靠性問題的解決方案。若存在感性和容性負(fù)載，即使不是熱插拔設(shè)備也會有放電現(xiàn)象，可以考慮設(shè)計(jì)泄放回路。

問：在冗余電源系統(tǒng)中，除可以使用隔離二極管來降低單點(diǎn)故障，是否還有其它方法來降低單點(diǎn)故障？

答：TI推出了Oring和N+1的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品和FET組和替代了二極管，具有更好的性能。首先，F(xiàn)ET功耗很小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于二極管；其次，設(shè)計(jì)更加有彈性，F(xiàn)ET可任意關(guān)閉和打開，這是二極管所不具有的特性；另外保護(hù)功能更強(qiáng)，F(xiàn)ET關(guān)閉時(shí)間比二極管快，可雙向阻斷故障電壓轉(zhuǎn)換器。

問：在實(shí)際應(yīng)用中，熱插拔技術(shù)在確保系統(tǒng)穩(wěn)定性上都采取了哪些措施？

答：部分熱插拔電源管理產(chǎn)品產(chǎn)品設(shè)計(jì)有欠壓保護(hù)、精確的最大電流限制、可編程的平均功率限制、可編程過流限制、錯(cuò)誤指示等功能。這些功能保證了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

問：怎樣保證不把噪聲誤判為過壓或者欠壓？

答：如果噪聲引起的電壓低于器件本身正常工作電壓，欠壓保護(hù)會起作用，過壓超過器件本身的最大承受電壓，就會對器件產(chǎn)生破壞。所以這兩種保護(hù)都可以保證器件的正常使用和安全，主要解決點(diǎn)還是限制或者抑制噪聲的出現(xiàn)，例如增加去耦電容等。

問：電源的熱插拔會不會對后面的系統(tǒng)造成損害？比如筆記本電源突然斷電，會直接造成對主板的沖擊，這個(gè)是如何考慮的？

答：電源熱插拔不會對系統(tǒng)造成危害，熱插拔電源管理器件有效保護(hù)負(fù)載，防止過大的沖擊電流，另一方面使系統(tǒng)電源正常供電，避免接入負(fù)載出現(xiàn)過大的電壓降。電源突然斷電不會對主板造成很大的傷害，原因是內(nèi)部設(shè)有保護(hù)電路和泄放回路。