基于TPS2301的熱插拔電路設(shè)計(jì)

摘要：簡(jiǎn)要介紹了快速熱插拔器件TPS230l的主要特點(diǎn)，給出了一種基于TPS230l的熱插拔控制電路的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)就設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。
關(guān)鍵詞：熱插拔；TPS2301；MOSFET；電流感應(yīng)電阻

O 引言
隨著現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，一般都會(huì)要求在整個(gè)使用周期內(nèi)具有接近零的停機(jī)率，因此，在更換和維護(hù)故障電路時(shí)，通常都希望在不影響系統(tǒng)工作的情況下帶電插拔操作。當(dāng)一塊插件板插入工作背板或者從工作背板拔出時(shí)，插件板上附加電容的充放電往往會(huì)給工作背板提供一個(gè)低阻抗，此時(shí)背板到插件板的高涌入電流就可能會(huì)燒毀連接器和電路元件，或者暫時(shí)將整個(gè)工作電壓拉低而導(dǎo)致系統(tǒng)重啟。
所謂熱插拔(Hot Swap)，就是允許用戶在不關(guān)閉系統(tǒng)或不切斷電源的情況下取出和更換損壞的部件，從而提高系統(tǒng)對(duì)災(zāi)難的及時(shí)恢復(fù)能力、增強(qiáng)擴(kuò)展性和靈活性。熱插拔過程一般可分為三個(gè)步驟：一是物理連接過程，分插入和拔出兩種情況；二是硬件連接過程，主要指的是與系統(tǒng)相連的硬件層的電氣連接；三是軟件連接過程，主要指的是與系統(tǒng)相連的軟件層的連接。
本文所討論的熱插拔主要是利用TPS2301芯片來(lái)針對(duì)硬件的熱插拔控制，即在帶電狀態(tài)下可以安全地插拔電路板。

1 TPS2301簡(jiǎn)介
TPS2301是TI公司生產(chǎn)的一款使用外部N-通道MOSFET作為電源控制主開關(guān)來(lái)進(jìn)行快速熱插拔的雙通道器件。該器件中的INl通道允許的輸入電壓為3～13 V；IN2通道允許的輸入電壓為3～5．5 V。TPS2301芯片同時(shí)具有過流保護(hù)、浪涌電流限制、電源輸出狀態(tài)指示等功能，另外該芯片還具有5μA維持電流、20管腳TSSOP封裝、-40～85℃工作溫度范圍、以及具有靜電保護(hù)等特點(diǎn)。

2 系統(tǒng)電路
本文所介紹的熱插拔控制電路系統(tǒng)框圖如圖1所示。由圖1可見，本系統(tǒng)主要包括三個(gè)主要器件，即用作電源控制主開關(guān)的N通道MOSFET、測(cè)量電流的檢測(cè)電阻以及熱插拔控制器。

3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)
本設(shè)計(jì)使用TPS2301的INl通道來(lái)進(jìn)行分析。假定設(shè)計(jì)的輸入電壓為12 V，后端負(fù)載功率為100 W。下面介紹其設(shè)計(jì)要點(diǎn)。