热插拔电路的过热保护新方法

集成智能热插拔技术

智能型热插拔(SMART HotPlug)集成电路技术将控制功能和功率SENSEFET集成到单芯片上，从而节省设计时间并降低整个热插拔应用中所需要的器件数目。其设计允许在一个48V底板上对电子设备进行安全的插入和拔出。该芯片的特点是既使用简单，又是集成的解决方案。图4为NIS5101组件的电路方块图。

该集成器件包括用户可选择的欠压和过压保护级，以及一个可调的启动限流，利用一个电阻就可将电流从最大值向下调。它还集成了一个内部过热保护电路，从而大大增加了短路和过载情况下该器件的可靠性。

NIS5101器件的过热保护电路提供了独一无二的热功能，它可以在短路和过载情况下保护功率SENSEFET。该电路通过内部感应二极管来感应SENSEFET的结温，这些二极管特意地放置在功率SENSEFET的活跃区域。

图5：SENSEFET与热关断电路。

如果超过了最大结温，该过热保护电路会从SENSEFET将栅极驱动移除，此做法将使器件因关断而受到保护。图5表示过热保护电路的简单原理图。当结温增加，感应二极管的正向电压下降，从而触发比较器，因此功率SENSEFET的栅极驱动关断。

过热保护电路在结温达到135℃时便会动作，确保功率SENSEFET不会超过最大结温，并且引脚温度(105℃左右)不会损坏PCB。集成智能插拔技术具有两种可选的过热保护：自动重试和闭锁(latch-off)类型。

自动重试类型存在一个额定的40℃的迟滞现象。因此，在一次过热保护后，当温度降致由迟滞现象所决定的安全级时将自动重启。至于闭锁类型，一旦器件达到了结温极限135℃，它将一直保持关断直到输入电源再次被使用为止。

此新型过热保护电路的关键之处就是功率SENSEFET的结温是通过实际测量而不是估计的。由于该电路所提供的过热保护不受其它次要因素，如瞬时脉冲、周围温度、系统气流以及铜线面积的影响，使其非常可靠及稳固。

本文结论

尽管所有的解决方案都对热插拔电路提供了过热保护，每种方案在可靠性和稳固性程度方面都有相当大的差别。短路和过载会对系统总线电压产生显著的影响，如果热插拔电路对这些情况不能适当控制，可能在某些情况下导致系统崩溃。在短路和过载条件下不超过热插拔电路中功率FET额定的结温，让系统总线电压上产生问题的可能性降到最小，这是最关键的一点。