熱插拔電路的過熱保護新方法

集成智能熱插拔技術

智能型熱插拔(SMART HotPlug)集成電路技術將控制功能和功率SENSEFET集成到單芯片上，從而節省設計時間并降低整個熱插拔應用中所需要的器件數目。其設計允許在一個48V底板上對電子設備進行安全的插入和拔出。該芯片的特點是既使用簡單，又是集成的解決方案。圖4為NIS5101組件的電路方塊圖。

該集成器件包括用戶可選擇的欠壓和過壓保護級，以及一個可調的啟動限流，利用一個電阻就可將電流從最大值向下調。它還集成了一個內部過熱保護電路，從而大大增加了短路和過載情況下該器件的可靠性。

NIS5101器件的過熱保護電路提供了獨一無二的熱功能，它可以在短路和過載情況下保護功率SENSEFET。該電路通過內部感應二極管來感應SENSEFET的結溫，這些二極管特意地放置在功率SENSEFET的活躍區域。

圖5：SENSEFET與熱關斷電路。

如果超過了最大結溫，該過熱保護電路會從SENSEFET將柵極驅動移除，此做法將使器件因關斷而受到保護。圖5表示過熱保護電路的簡單原理圖。當結溫增加，感應二極管的正向電壓下降，從而觸發比較器，因此功率SENSEFET的柵極驅動關斷。

過熱保護電路在結溫達到135℃時便會動作，確保功率SENSEFET不會超過最大結溫，并且引腳溫度(105℃左右)不會損壞PCB。集成智能插拔技術具有兩種可選的過熱保護：自動重試和閉鎖(latch-off)類型。

自動重試類型存在一個額定的40℃的遲滯現象。因此，在一次過熱保護后，當溫度降致由遲滯現象所決定的安全級時將自動重啟。至于閉鎖類型，一旦器件達到了結溫極限135℃，它將一直保持關斷直到輸入電源再次被使用為止。

此新型過熱保護電路的關鍵之處就是功率SENSEFET的結溫是通過實際測量而不是估計的。由于該電路所提供的過熱保護不受其它次要因素，如瞬時脈沖、周圍溫度、系統氣流以及銅線面積的影響，使其非常可靠及穩固。

本文結論

盡管所有的解決方案都對熱插拔電路提供了過熱保護，每種方案在可靠性和穩固性程度方面都有相當大的差別。短路和過載會對系統總線電壓產生顯著的影響，如果熱插拔電路對這些情況不能適當控制，可能在某些情況下導致系統崩潰。在短路和過載條件下不超過熱插拔電路中功率FET額定的結溫，讓系統總線電壓上產生問題的可能性降到最小，這是最關鍵的一點。