基于TPS2301的熱插拔電路設計

摘要：簡要介紹了快速熱插拔器件TPS230l的主要特點，給出了一種基于TPS230l的熱插拔控制電路的設計方法，同時就設計要點進行了詳細的分析。
關鍵詞：熱插拔；TPS2301；MOSFET；電流感應電阻

O 引言
隨著現代通信網絡的快速發展，一般都會要求在整個使用周期內具有接近零的停機率，因此，在更換和維護故障電路時，通常都希望在不影響系統工作的情況下帶電插拔操作。當一塊插件板插入工作背板或者從工作背板拔出時，插件板上附加電容的充放電往往會給工作背板提供一個低阻抗，此時背板到插件板的高涌入電流就可能會燒毀連接器和電路元件，或者暫時將整個工作電壓拉低而導致系統重啟。
所謂熱插拔(Hot Swap)，就是允許用戶在不關閉系統或不切斷電源的情況下取出和更換損壞的部件，從而提高系統對災難的及時恢復能力、增強擴展性和靈活性。熱插拔過程一般可分為三個步驟：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芯片來針對硬件的熱插拔控制，即在帶電狀態下可以安全地插拔電路板。

1 TPS2301簡介
TPS2301是TI公司生產的一款使用外部N-通道MOSFET作為電源控制主開關來進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芯片同時具有過流保護、浪涌電流限制、電源輸出狀態指示等功能，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、以及具有靜電保護等特點。

2 系統電路
本文所介紹的熱插拔控制電路系統框圖如圖1所示。由圖1可見，本系統主要包括三個主要器件，即用作電源控制主開關的N通道MOSFET、測量電流的檢測電阻以及熱插拔控制器。

3 設計要點
本設計使用TPS2301的INl通道來進行分析。假定設計的輸入電壓為12 V，后端負載功率為100 W。下面介紹其設計要點。