莱迪思智能负载切换有助于实现可靠的热插拔系统

上网时间: 2010年03月01日? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:莱迪思? 可编程逻辑? 电源管理?

引言

服务器,磁盘阵列和其他高可用性系统几乎无一例外被要求更换功能模块而无需关闭供电系统。系统工作时更换模块通常称为热插拔。能够提供热插拔功能的一个关键因素是对每个可互换模块的本地电源系统进行适当的管理。

为了支持热插拔,如印刷电路板这样的部件必须能够可靠地执行几项操作,其中电源管理是最关键的。当电路板插到较大的系统时,分配给其他系统和使这块电路板初始化之前,电路板的热插拔控制器必须确保连接器的电源是稳定的。对于板上流过小电流,可以用MOSFET数字开关来切换电路板上的电源。对于更大的电流(例如10安培的电流),则需要采用更复杂的开关策略,以避免引起总线级电源瞬变,导致损坏MOSFET电流开关。使系统级性能达到最高要求具有顶级热插拔管理功能与低级别的开关控制功能间的紧密协调,如时序和故障检测。虽然有可能用硬连线的电路实现实现这样的系统,使用可编程系统器件往往是更简单和有成本效益的。 

热插拔电源开关

热交换模块连接器的电源引脚通常不会直接连接到模块的内部电源总线。更普通的方案是用MOSFET或其他类型的电源开关器件隔离总线电源,如图1所示。通过MOSFET M1,该电路控制+12 V单总线电源连接至板端电压,这个电路采用了莱迪思半导体公司的ispPAC-POWR-1014可编程电源管理器件。该电路其他部分实施的独立功能包括:

1.电压监控 - 通过电阻分压器R1/R2和R7/R8

2.电流检测 - 通过RSENSE和一个ZXCT1009差分放大器

3.高压MOSFET驱动器 - ispPAC器件的CHARGE_PUMP信号是方波,用于加在C2两端的高电压(> +12V),可以用来完全开启N沟道MOSFET M1。通过Q2的缓冲SHUT_DOWN信号控制M1的栅极电压。

莱迪思智能负载切换有助于实现可靠的热插拔系统_《国际电子商情》_1
图1——热插拔控制器通常采用一个功率MOSFET(M1),在内部板正确插入插槽后,将总线电源和内部板供电系统连接。莱迪思的ispPAC-POWR1014通过可编程逻辑和模拟功能可根据应用需求提供智能化的控制。

采用了最少的内部电容,模块消耗少量的功率,可以简单地通过开启M1至低阻的开状态(硬开关)来使这个模块迅速上电。然而,模块拥有更大功率的要求时,这将导致大的开启电流瞬间通过M1,因为当CL在充电过程中,在电源和地之间将出现瞬时的短路电流。由此产生的瞬间电流会产生两个问题。首先,它可以导致总线电源电压下降,有可能影响其他共享总线电源模块的操作。采用这个方案的第二个问题是不敏感:瞬变电流可能会损坏MOSFET,其结果是降低了长期的可靠性或完全失败。

莱迪思智能负载切换有助于实现可靠的热插拔系统_ESMCOL_2
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  • 莱迪思半导体公司
  • 莱迪斯半导体公司(Lattice)于1983年成立,公司总部设在美国俄勒冈州,是设计、发展、销售高性能可编程逻辑器件和相关系统开发软件的一家公司。莱迪思提供业界最广范围的现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)及其相关软件,包括现场可编程系统芯片(FPSC)、复杂的可编程逻辑器件(CPLD)、可编程混合信号产品(ispPAC?)和可编程数字互连器件(ispGDX?)。

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