[实用新型]一种热插拔的功率系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电子电路，更具体地说，本实用新型涉及一种带电插拔(热插拔)的功率系统。

背景技术

在正在运行的系统中插入硬盘驱动、板卡等，或者从正在运行的系统中移走上述外围设备时经常用到热插拔技术。现有技术通常采用运行于低压差(low dropout)模式的场效应晶体管作为热插拔，如图1a所示。

图1a示出了现有热插拔功率系统10的电路结构示意图。图1a所示热插拔功率系统10包括：提供供电电压V_IN的前级11，所述前级11包括前级电容C_IN；热插拔级12，耦接至前级11接收供电电压V_IN，并基于供电电压V_IN提供输出电压V_O；负载级13，耦接至热插拔级12接收输出电压V_O，所述负载级13包括输出电容C_O。典型地，热插拔级12和负载级13被放置在一主板上。在图1a所示的实施例中，热插拔级12包括金属氧化物半导体场效应晶体管M1(MOSFET)和控制器。其中当主板插上前级11(即启动时)时，所述控制器控制MOSFET运行于低压差模式，以产生逐渐从零增大的输出电压V_O。

图1b示出了图1a所示热插拔功率系统10在输出电压V_O、MOSFET M1漏极端(D)和源极端(S)之间的压降V_DS、流过MOSFET的电流I_S以及MOSFET M1的功耗P_{_MOS}的波形示意图。由于MOSFETM1运行于低压差模式，使得输出电压V_O从零开始逐渐增大至供电电压V_IN减去MOSFET M1的饱和压降。但是，由于供电电压V_IN保持恒定，因此MOSFET M1的漏源压降V_DS从供电电压V_IN开始逐渐减小至其饱和压降。此外，在主板插上前级的启动过程中，负载级53运行于电流源模式汲取电流，而流过MOSFET M1的电流包括负载电流和流过输出电容C_O的电流。因此，MOSFET M1上将产生大量功耗。虽然功率系统的启动过程相对其整个运行过程非常短，但该MOSFETM1上的功耗提高了系统的热设计要求。尤其在大电流应用中，多个MOSFET和大量主板空间将被用于散热，从而浪费了系统正常运行下的热设计。

发明内容

因此本实用新型的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种改进的热插拔的功率系统。

根据本实用新型的实施例，提出了一种热插拔的功率系统，包括：前级，在其输出端子提供恒定供电电压，其中所述前级包括耦接在前级输出端子和参考地之间的前级电容；热插拔级，耦接至前级的输出端子接收供电电压，并基于供电电压产生输出电压，所述热插拔级包括：具有主功率器件的降压变换器和控制器，所述控制器包括第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收表征流过主功率器件的电流采样信号，其第二输入端子接收表征输出电压的电压反馈信号，所述控制器基于电流采样信号和电压反馈信号在其输出端子产生开关控制信号，用以控制所述主功率器件运行于开关模式，所述热插拔级基于所述主功率器件的通断产生输出电压；以及负载级，耦接至热插拔级接收输出电压。

根据本实用新型的实施例，所述降压变换器进一步包括：续流器件，具有第一端子和第二端子，其第一端子耦接至主功率器件；电感，具有第一端子和第二端子，其第一端子耦接至续流器件的第一端子；其中所述续流器件第二端子和所述电感第二端子之间的电势差为所述输出电压。

根据本实用新型的实施例，所述控制器包括：电流比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收表征流过主功率器件的电流采样信号，其第二输入端子接收电流参考信号，其输出端子产生电流比较信号；电压参考信号产生器，提供电压参考信号，所述电压参考信号在开始时具有线性增长斜率，但在某一时间点后，具有指数增长斜率；放大器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收电压反馈信号，其第二输入端子耦接至电压参考信号产生器接收电压参考信号，其输出端子产生放大信号；以及逻辑驱动单元，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至电流比较器的输出端子接收电流比较信号，其第二输入端子耦接至放大器的输出端子接收放大信号，其输出端子产生所述开关控制信号。