熱插拔控制器在直流升壓電路中的設計應用

　　設計了一種利用熱插拔保護控制芯片，實現直流升壓電路的輸出過流、短路保護。本文分析了直流升壓電路以及熱插拔保護電路的工作原理及實現方式，詳細介紹了電路及參數設計、選擇過程，以及實際工作開關波形，并給出了設計實例。實驗證明，利用熱插拔保護控制芯片，有效地避免了常規直流升壓電路在輸出過流短路時的固有缺陷，提高了電源使用的可靠性。

　　0引言

　　熱插拔保護電路通常用于服務器、網絡交換機、以及其他形式的通信基礎設施等高可用性系統。這種系統通常需要在帶電狀態下替換發生故障的電路板或模塊，而系統照樣維持正常運轉，這個過程稱為熱插拔(Hot Swapping)。本文將闡述熱插拔控制器的另一種用法，利用熱插拔保護電路具有的過流和短路保護功能，解決開關直流升壓電路的輸出端保護問題。

　　1開關直流升壓電路的基本原理

　　開關直流升壓電路(The Boost Converter或者Step-up Converter)，是一種開關直流升壓電路。輸出電壓高于輸入電壓，輸出電壓極性不變，基本電路圖如圖1所示。

　　圖1 開關直流升壓電路

　　開關管導通時，電源經由電感-開關管形成回路，電流在電感中轉化為磁能貯存;開關管關斷時，電感中的磁能轉化為電能在電感端左負右正，此電壓疊加在電源正端，經由二極管-負載形成回路，完成升壓功能。

　　輸出過流時，電路會采樣開關管的峰值電流，減小占空比，導致輸出電壓下降。當輸出電壓降到輸入電壓時，過流保護不再受控，保護失效。另外輸出過流點還會隨著輸入電壓升高而變大。當輸出短路時，輸入電源會通過電感、升壓二極管形成短路回路，導致電源故障。BOOST電路還有一個缺陷是不方便控制關閉輸出，當控制芯片關閉，開關管截止時，輸出仍然有電壓，不像BUCK電路，很方便的將輸出電壓降到0 V.

　　2熱插拔控制器的基本原理

　　熱插拔(Hot-Plugging或Hot Swap)即帶電插拔，熱插拔功能就是允許用戶在不關閉系統，不切斷電源的情況下取出和更換損壞的電源或板卡等部件，從而提高了系統對災難的及時恢復能力、擴展性和靈活性。如果沒有熱插拔控制器，負載端的模塊插拔時，會對電源產生浪涌電流的沖擊，影響電壓的穩定與電源的可靠性。這個問題可通過熱插拔控制器來解決，熱插拔控制器能合理控制浪涌電流，確保安全上電間隔。上電后，熱插拔控制器還能持續監控電源電流，在正常工作過程中避免短路和過流。

　　3關鍵電路設計與實例

　　3.1電源要求

　　電源實例如圖2所示，其中的電源輸入9~18 V，額定輸出28 V/1.2 A，過流保護1.5 A.

　　圖2 電源實例