靈活的系統故障保護電路設計

摘要：將板卡插進(jìn)一個(gè)帶電系統時(shí)，需要嚴格控制浪涌電流以避免造成電路損壞/系統故障。本應用提供了一個(gè)簡(jiǎn)單易用的電路，滿(mǎn)足這些系統的需求，并可復位系統、對溫度進(jìn)行監測。

　　很多系統必須能夠自動(dòng)斷開(kāi)正在運行的電路的電源，此類(lèi)系統包括雷達及X射線(xiàn)系統的高壓電源的熱關(guān)斷，關(guān)斷控制能夠限制上電及熱插拔期間的浪涌電流，確保板卡在上電之前處于停當狀態(tài)�？傊�，發(fā)生任何系統故障時(shí)電源都應保持封閉。

　　圖1提供了一個(gè)靈活的應用電路，該電路可以限制電流或斷開(kāi)電源以響應用戶(hù)命令或其它故障指示信號，具有手動(dòng)復位(MR)、熱保護及互鎖開(kāi)關(guān)輸進(jìn)等功能。

　　圖1. 該電路提供通用的過(guò)流和熱保護

　　例如，U1為斷路開(kāi)關(guān)IC，設計用于在熱插拔中提供保護；它既可以放置在背板側/主板側，也可以在插卡側/背板連接器的遠端，在主電源保持供電的情況下，假如板卡插進(jìn)機架或主性能夠避免上電故障。

　　可能出現的故障主要有兩種，卡或遠端設備提供了一個(gè)對地的低阻通路，從而拉低主機電源；或者是板卡只有部分連接到連接器，從而產(chǎn)生大量的錯誤數據。U1通過(guò)在可編程啟動(dòng)周期內調節浪涌電流可以阻止第一種故障的發(fā)生，保證系統安全穩定。正常工作時(shí)，兩個(gè)內部比較器提供短路和過(guò)流保護(雙速/雙電平處理)。第二種故障可以通過(guò)檢測U1的輸出電流(ON)流過(guò)卡的外沿的兩個(gè)引腳進(jìn)行處理(圖2)。

　　圖2. IC (MAX4370)通過(guò)檢測卡的外沿引腳的流通電流確保PC板卡連接到背板(a)或主機(b)

　　內部電荷泵產(chǎn)生外部n溝道MOSFET電源開(kāi)關(guān)(Q1)柵極驅動(dòng)器所需的電源。發(fā)生故障時(shí)，U1鎖存Q1的關(guān)斷狀態(tài)，直到外部復位信號清除�？梢栽赨1的漏極開(kāi)路輸出引腳(STAT)連接一個(gè)LED (或其它故障指示器，如音頻報警器)，用于指示故障狀況。檢測到故障后，可以將ON引腳至少拉低20ms，以復位U1。

　　開(kāi)關(guān)往抖器(U2)的輸進(jìn)具有±15kV ESD保護和±25V電路故障保護，其輸進(jìn)(如圖中的常閉按扭開(kāi)關(guān)所示)可以清除U1的閉鎖狀態(tài)或提供手動(dòng)復位，內部上拉到Vcc省往了外部上拉電阻�？梢岳�用內部互鎖或SPST開(kāi)關(guān)取代按鈕，提供一個(gè)斷電信號，可以在板卡插拔時(shí)封閉部分電路。由于U2采用推挽式輸出，不能直接與連接到U1 ON引腳的其它信號采用“邏輯或”連接，因此增加了Q2，以實(shí)現“邏輯或”連接。

　　溫度開(kāi)關(guān)(U3)增添了熱保護功能，其漏極開(kāi)路輸出可以直接與連接到U1 ON引腳的其它信號“線(xiàn)或”連接，也可以分別控制微處理器。利用其TO220封裝，U3可以安裝到散熱片上，也可以選擇表面貼封裝(SOT23)，靠近已知熱源(如：R1、Q1或主負載)安裝。本電路中，發(fā)生溫度報警時(shí)，U3產(chǎn)生斷電信號，從而保護電路。低功耗線(xiàn)性穩壓器(U4)為低壓器件U2和U3提供5V電源，但U4并非為負載供電的系統電源。