中心議題：

• 熱插拔功能的電源模塊(如IAM型)組成48V分布式電源結構的設計規則
• 第二代DC-DC轉換器模塊特性
• IAM48模塊的應用

帶(dai)電(dian)插(cha)撥(bo)功(gong)能(neng)同(tong)時(shi)也(ye)稱(cheng)為(wei)熱(re)插(cha)拔(ba)功(gong)能(neng)，在(zai)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)中(zhong)是(shi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)。在(zai)采(cai)用(yong)故(gu)障(zhang)容(rong)限(xian)電(dian)源(yuan)架(jia)構(gou)的(de)應(ying)用(yong)係(xi)統(tong)中(zhong)
，都(dou)要(yao)求(qiu)帶(dai)有(you)熱(re)插(cha)拔(ba)功(gong)能(neng)以(yi)滿(man)足(zu)零(ling)停(ting)機(ji)時(shi)間(jian)的(de)要(yao)求(qiu)。在(zai)現(xian)代(dai)模(mo)擬(ni)通(tong)信(xin)和(he)數(shu)據(ju)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)中(zhong)，通(tong)常(chang)都(dou)必(bi)需(xu)滿(man)足(zu)這(zhe)個(ge)要(yao)求(qiu)。

實(shi)際(ji)上(shang)，許(xu)多(duo)大(da)型(xing)電(dian)信(xin)和(he)數(shu)據(ju)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)都(dou)采(cai)用(yong)插(cha)入(ru)到(dao)機(ji)架(jia)內(nei)共(gong)同(tong)背(bei)板(ban)上(shang)的(de)多(duo)個(ge)電(dian)路(lu)板(ban)或(huo)刀(dao)片(pian)來(lai)構(gou)建(jian)。由(you)於(yu)現(xian)代(dai)刀(dao)片(pian)具(ju)有(you)更(geng)高(gao)級(ji)的(de)功(gong)能(neng)，需(xu)要(yao)消(xiao)耗(hao)更(geng)多(duo)的(de)功(gong)率(lv)
，如(ru)高(gao)級(ji)電(dian)信(xin)計(ji)算(suan)架(jia)構(gou)(ATCA)刀片消耗的功率約≥200W。而背板為刀片以及它們之間的通信提供電源(如+48V、-48V
、12V)。由於背板電源始終處於開啟狀態
，因此被稱為“熱”或者“運行著”的de背bei板ban。刀dao片pian必bi須xu插cha入ru機ji架jia而er不bu能neng影ying響xiang背bei板ban上shang其qi餘yu刀dao片pian的de工gong作zuo。最zui新xin插cha入ru的de刀dao片pian將jiang利li用yong背bei板ban的de電dian源yuan工gong作zuo。如ru果guo檢jian測ce到dao刀dao片pian發fa生sheng故gu障zhang，必bi須xu從cong插cha槽cao中zhong把ba這zhe個ge刀dao片pian拔ba掉diao，再zai把ba新xin的de刀dao片pian插cha入ru同tong一yi個ge插cha槽cao以yi恢hui複fu服fu務wu。把ba刀dao片pian插cha入ru運yun行xing中zhong的de背bei板ban或huo者zhe從cong插cha槽cao中zhong拔ba掉diao的de過guo程cheng稱cheng為wei“熱插拔”。可以支持這個功能的刀片稱為“可熱插拔”的刀片。

因此本文將介紹以下兩個方麵的內容：①采用具有熱插拔功能的電源模塊組成48V分布式電源結構時應考慮的設計問題;②用熱插拔控製器電路解決多個電路板或刀片熱插拔運行中的安會問題。

熱插拔功能的電源模塊(如IAM型)組成48V分布式電源結構的設計規則

② 帶電插入電源模塊(IAM)，浪湧電流必須限製在可接受的數值，以免48V輸入母線電壓中斷或跌落，同時減小各接點之間產生的火花;

zhongsuozhouzhi，duiguzhangrongxianshouyaobingqieshizuizhongyaodeyaoqiushirongyudu，yejiushishuo，zaidianyuanxitongzhong，zhishaoyingyouyitaiewaidezhuanhuanqihuozheshuoyouyitairongyuzhuanhuanqi。gaixitongtongchangchengweiN+M配置

，其中，N台轉換器可滿足負載要求的功率
，M台(tai)轉(zhuan)換(huan)器(qi)模(mo)塊(kuai)作(zuo)備(bei)用(yong)。應(ying)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)，一(yi)台(tai)轉(zhuan)換(huan)器(qi)模(mo)塊(kuai)關(guan)斷(duan)或(huo)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)時(shi)，盡(jin)管(guan)每(mei)台(tai)模(mo)塊(kuai)的(de)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)突(tu)然(ran)增(zeng)加(jia)，但(dan)是(shi)其(qi)他(ta)模(mo)塊(kuai)仍(reng)可(ke)保(bao)證(zheng)係(xi)統(tong)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)不(bu)受(shou)任(ren)何(he)影(ying)響(xiang)。同(tong)樣(yang)，當(dang)一(yi)台(tai)附(fu)加(jia)的(de)轉(zhuan)換(huan)器(qi)模(mo)塊(kuai)接(jie)入(ru)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)後(hou)
，盡(jin)管(guan)每(mei)台(tai)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)的(de)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)突(tu)然(ran)減(jian)小(xiao)，係(xi)統(tong)的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)也(ye)不(bu)受(shou)任(ren)何(he)影(ying)響(xiang)。為(wei)此(ci)，各(ge)台(tai)轉(zhuan)換(huan)器(qi)應(ying)具(ju)有(you)均(jun)流(liu)能(neng)力(li)，並(bing)且(qie)應(ying)盡(jin)量(liang)減(jian)小(xiao)每(mei)台(tai)模(mo)塊(kuai)恢(hui)複(fu)正(zheng)常(chang)供(gong)電(dian)所(suo)需(xu)的(de)動(dong)態(tai)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)。所(suo)以(yi)

，為(wei)了(le)負(fu)載(zai)自(zi)動(dong)均(jun)流(liu)，電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)中(zhong)應(ying)加(jia)入(ru)某(mou)些(xie)均(jun)流(liu)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)。電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)的(de)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)對(dui)可(ke)靠(kao)性(xing)有(you)很(hen)大(da)影(ying)響(xiang)，工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)每(mei)降(jiang)低(di)10℃，平(ping)均(jun)無(wu)故(gu)障(zhang)時(shi)間(jian)可(ke)延(yan)長(chang)一(yi)倍(bei)。實(shi)踐(jian)證(zheng)明(ming)，在(zai)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)中(zhong)
，一(yi)台(tai)模(mo)塊(kuai)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)為(wei)另(ling)一(yi)台(tai)模(mo)塊(kuai)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)的(de)二(er)倍(bei)時(shi)
，該(gai)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)的(de)溫(wen)升(sheng)將(jiang)增(zeng)加(jia)一(yi)倍(bei)。

第二代DC-DC轉換器模塊特性

由圖1可知，第二代DC-DC轉換器模塊上的PR腳(jiao)是(shi)一(yi)個(ge)雙(shuang)向(xiang)端(duan)口(kou)，它(ta)可(ke)連(lian)接(jie)並(bing)聯(lian)均(jun)流(liu)母(mu)線(xian)。該(gai)端(duan)口(kou)可(ke)以(yi)接(jie)收(shou)或(huo)傳(chuan)輸(shu)同(tong)步(bu)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)，可(ke)控(kong)製(zhi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)模(mo)塊(kuai)傳(chuan)輸(shu)同(tong)步(bu)工(gong)作(zuo)，所(suo)有(you)其(qi)他(ta)模(mo)塊(kuai)均(jun)接(jie)受(shou)同(tong)步(bu)脈(mai)衝(chong)，保(bao)證(zheng)所(suo)有(you)模(mo)塊(kuai)同(tong)頻(pin)率(lv)工(gong)作(zuo)。PC(初級控製)腳也是一個雙向端口。該端口用作模塊狀態輸出，在轉換器工作過程中
，該腳直流電壓為6Vdc，在故障狀況下，比如過熱或輸出過壓時
，PC腳將變為低電平(對負輸入腳-Vin的電壓接近0V)。在故障繼續存在的情況下，PC腳周期地轉變為高電平並盡力使轉換器模塊重新起動。隻有故障狀態消除後，PC腳才可能保持高電平。PC腳也可作使能/關斷輸入腳，如果PC腳外接低電平，轉換器則關斷。PC腳維持低電平時
，輸出電流接近2mA。為了完成使能/關斷功能，可采用開路集電極或漏極晶體管開關(見圖1所示的Q3)。

取樣腳Syongyutigaoshuchuzhongduandianyuanmuxiandianyadewendingjingdu，tongchangdianyuanxitongdefuzaidoujiezaishuchuzhongduandianyuanmuxianshang。zhongduanquyangbihetiaozhengkongzhihuilu
，tiaozhengzhuanhuanqishuchudianyaVout，以便補償輸出母線Vout(在圖1左端扡件上)上產生的電壓降。取樣腳終端接法是維持輸出電壓控製所必須的。在故障容限並聯冗餘係統中
，每台轉換器模塊的輸出端Vout到電源母線(在圖1左端扡件上)必須串入一隻二極管。在輸出母線上二極管的共陰極，總輸出電流為各DC-DC轉(zhuan)換(huan)器(qi)之(zhi)和(he)。這(zhe)樣(yang)任(ren)何(he)模(mo)塊(kuai)出(chu)現(xian)包(bao)括(kuo)輸(shu)出(chu)短(duan)路(lu)的(de)任(ren)何(he)故(gu)障(zhang)狀(zhuang)態(tai)時(shi)，都(dou)可(ke)確(que)保(bao)母(mu)線(xian)和(he)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)可(ke)靠(kao)工(gong)作(zuo)。當(dang)模(mo)塊(kuai)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)降(jiang)低(di)時(shi)，串(chuan)聯(lian)二(er)極(ji)管(guan)承(cheng)受(shou)反(fan)向(xiang)電(dian)壓(ya)

，因(yin)此(ci)
，可(ke)簡(jian)單(dan)地(di)實(shi)現(xian)電(dian)源(yuan)母(mu)線(xian)與(yu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)隔(ge)離(li)。每(mei)台(tai)模(mo)塊(kuai)的(de)取(qu)樣(yang)線(xian)必(bi)須(xu)接(jie)在(zai)串(chuan)聯(lian)二(er)極(ji)管(guan)的(de)前(qian)麵(mian)，並(bing)且(qie)最(zui)好(hao)接(jie)在(zai)熱(re)插(cha)拔(ba)插(cha)頭(tou)的(de)前(qian)麵(mian)，可(ke)以(yi)確(que)保(bao)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)插(cha)拔(ba)過(guo)程(cheng)中(zhong)，轉(zhuan)換(huan)器(qi)控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu)不(bu)會(hui)出(chu)現(xian)任(ren)何(he)瞬(shun)間(jian)開(kai)路(lu)。該(gai)電(dian)阻(zu)的(de)最(zui)佳(jia)阻(zu)值(zhi)為(wei)24Ω/V

，也就是說
，該電阻的阻值決定於輸出電壓。例如，輸出電壓為5V時，最好選用120Ω電阻。

總之，具有熱插拔功能的電源模塊應具有以下特點：拔出前電源模塊應當關斷;插入時
，電源模塊應處於暫時關斷;電源模塊應能限製浪湧電流。

IAM48模塊的應用

Filt Mod模塊特征

VI-IAM(即Filt Mod模塊)輸入衰減模塊是一隻元件級的DC輸入前端濾波器，它的特點是占用很少的空間，同時提供最大的保護效能，適用於精密的電子係統。VI-IAM可與Vicor的24V、48V或300V輸入模塊配套使用，組成高效率、高功率密度的電源係統。係統的輸出電壓由1V至95V，功率達400W(可擴展至800W)。利用VI-IAM可組成體積少、高效及可靠的電源係統，滿足電訊和工業應用的最高要求。

電源模塊插入電源母線時的起動順序

首shou先xian，除chu了le短duan引yin腳jiao外wai
，接jie插cha件jian的de所suo有you引yin腳jiao都dou按an無wu規gui律lv的de順shun序xu接jie通tong，此ci外wai
，轉zhuan換huan器qi並bing不bu能neng起qi動dong。因yin為wei通tong斷duan控kong製zhi短duan引yin腳jiao並bing未wei接jie通tong，該gai腳jiao通tong過guo晶jing體ti管guanQl使IAM48模塊維持關斷狀態。同時
，晶體管Q3還把DC-DC轉換器模塊的PC腳拉到低電平，因此，轉換器模塊處於關斷狀態。當所有其他引腳都接好以後，短引腳才接通。IAM48模塊的通斷腳被拉到低電平，因此IAM48模塊導通，48V電源母線上的電容器開始以可控的速率充電，母線電壓開始沿斜坡上升，這樣可把浪湧電流限製在安全值以內。1AM48模塊導通後
，DC-DC轉換器模塊得到使能信號，但是當母線電壓達到欠壓封鎖門限值(約34V)以前，DC-DC轉換器模塊不能起動。母線電壓達到欠壓封鎖值以後，由於DC-DC轉換器模塊具有軟起動特性，所以至少還需經過100ms後hou，轉zhuan換huan器qi模mo塊kuai才cai開kai始shi吸xi入ru電dian流liu，並bing且qie輸shu出chu電dian壓ya開kai始shi逐zhu漸jian上shang升sheng。最zui後hou，當dang轉zhuan換huan器qi模mo塊kuai輸shu出chu電dian壓ya上shang升sheng到dao使shi串chuan聯lian在zai輸shu出chu端duan的de二er極ji管guan正zheng向xiang偏pian置zhi時shi，該gai轉zhuan換huan器qi模mo塊kuai才cai輸shu出chu均jun衡heng的de負fu載zai電dian流liu。

電源模塊IAM48從母線上拔出時的工作順序與插入時的順序大致相反。短引腳在lAM48模塊關斷48V電源的其他引腳以前斷開，同時
，轉換器模塊關斷。母線電容通過IAM48模塊輸出端的並聯開關迅速放電
，放電時間小於50ms。此時，電容C2繼續提供保持晶體管Q3導遁所需的電流。從而確保PC腳保持低電平，直到48V母線電壓下降到欠壓封鎖值。這樣，可以保證所有其他接點無規律斷開過程中，DC-DC轉換器模塊不產生功率變換脈衝。

當板卡被插入背板時，可以看到由MOSFET寄生電容引起的短暫的浪湧電流脈衝(通常為幾ms)。此外，由於連接器的觸點顫動
，電源以脈衝的方式加到刀片上。熱插拔控製器可使MOSFET和DC/DC轉換器在觸點顫動停止前處於關閉狀態。然後利用R檢測上的電壓作為反饋電壓慢慢地打開MOSFET
，這樣做是為了將浪湧電流值限製在刀片電源電流的最大給定值以下。該電流將對隔離電容充電
，直到VMOSFET引腳處的電壓接近-48V。此時DC/DC轉換器被打開，以便為刀片的有效載荷部分供電。

dangyoulingwaidebankacharuershibeibandianyaxiajiangshi，gelidianrongdezuoyongshibaozhengdianlubanchuyugongzuozhuangtai。gelidianrongdedaxiaoyudaopianxiaohaodezonggonglv，yijifangzhichuxianqianyadexuqiuzhijiechengzhengbi。dangqianyaqingkuangxiademaichongkuanduchaoguoyuzhideshijianxianzhishi，jiangqiguiwei“電源欠壓”情況
，此時欠壓鎖定過程開始。欠壓鎖定過程關閉MOSFET
，直到背板電壓恢複到正常值。在欠壓的情況下，與GNDchuanliandexiaotejierjiguankezuzhilaizigelidianrongdefanxiangdianliuliurubeiban。rechabakongzhiqihainengjiancedaodianyuanguzhang
，ruqianyaheguoliu。zaizheliangzhongqingkuangxia
，rechabakongzhiqijiangzaiguzhangpaichuhouzhongxinweidaopiangongdian。