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热插拔电路工作原理
热插拔电路工作原理及应用
热插拔即在设备工作状态下，不断接入和切断设备而不影响设备的正常运行。
这种技术在现代计算机及通信设备中得到了广泛应用，下面将详细介绍热插拔电路的工作原理及应用。
一、工作原理
热插拔电路是由管理控制电路、进出口控制电路、电源管理电路、电源模块、信号模块等构成的。
其工作流程如下：
1.管理控制电路判断插入设备的所有参数，包括电压、电流、温度、重量等；
2.进出口控制电路对设备进出口的工作状态进行控制；
3.电源管理电路对设备的电源进行管理，如开关、充电等操作；
4.电源模块提供设备电源；
5.信号模块传输设备数据信息。
二、应用领域
热插拔技术是一种灵活性较高的技术，具有广泛的应用领域，下面列举几个常见的应用领域：
1.计算机设备：如CPU、硬盘、内存等设备；
2.网络设备：如交换机、路由器、光纤收发器等；
3.服务器设备：如存储设备、备份设备等；
4.工业设备：如PLC、控制器、集中器等；
5.汽车电子设备：如汽车导航、车载音响、车载视频等。
三、应用优势
热插拔技术具有以下优势：
1.可以实现设备当机情况下更换硬件，这对于高性能服务器来说非常重要；
2.可以降低设备停机时间，提高设备运行效率；
3.可以更换已经失效的硬件，提高设备运行可靠性；
4.可以提高设备的可维护性和可扩展性；
5.可以节省设备维修费用和人力成本。
总之，热插拔技术是现代计算机及通信设备中非常重要的一项技术。
我们需要充分了解热插拔电路的工作原理以及应用领域，才能更好地应用这项技术，提高设备的性能和稳定性，降低运营成本。
显示订货号功能；（需要使用有源总线底板，如下说明）注：采用S7-300作为主站的软冗余系统无法实现热插拔全部功能，不具备以上所列第3，4条目中的全部功能。
当您将ET200M从站上的模块拔出时，CPU不停机，主CPU、备用CPU 上的SF灯亮，BUSF灯闪烁，ET200M从站上的2块IM153-2模块的SF灯亮，BF灯闪烁，该ET200M从站上所有模块的I/O值被清0，S7-300主站失去对该ET200M从站的控制能力。
当您再次将模块插入到ET200M站上时，系统从主CPU切换到备用CPU，SF、BUSF、BF 灯熄灭，软冗余系统重新回到正常运行状态。
（新CPU支持“Startup when expected/actual config. differ.”功能，功能见下文；软冗余系统不支持使用GSD文件组态ET200M站点）若要在软冗余系统中实现热插拔的全部4项功能，您必须使用S7-400作为软冗余系统的主站。
√S7-400作为PROFIBUS DP主站下挂DP从站ET200M、ET200S、ET200iS，支持热插拔功能；（需要使用有源总线底板，如下说明）√S7-400 CPU直接带I/O模块的方式支持热插拔。
S7-400系统由于很好的电磁兼容性和抗冲击、耐震动性能，因而能最大限度的满足各种工业标准，模板能够带电插、拔，当S7-400机架上插入或取出模板时，都会在CPU中产生一个中断信息，供客户在用户程序中对模板更换的动作进行相应的处理。
3.ET200M的有源总线底板配置与说明：ET200M是在工业现场经常使用的PROFIBUS DP分布式从站，一个ET200M从站一般由导轨（S7-300系列通用导轨）、IM153接口模块、若干块S7-300系列的模块（PS电源模块、I/O 模块、CP通讯模块、FM功能模块）组成：这样的ET200M从站是不支持热插拔功能的。
为了实现ET200M从站的热插拔功能，我们需要对ET200M的硬件配置进行一些调整，通用导轨更换成带有有源总线模板的导轨，下图向您展示了1个有源总线导轨和5个有源总线模板组装后的情形：如下是关于有源总线模板的订货信息和实物照片：名称订货号注释图片链接有源总线导轨6ES7 195-1GA00-0XA0长度为482.6 mm实物图片最多安装5个有源总线模板6ES7 195-1GA00-0XA06ES7 195-7HA00-0XA0 6ES7 195-7HB00-0XA0 6ES7 195-7HC00-0XA0 6ES7 195-7HD10-0XA0 6ES7 153-2BA02-0XB0下图向您比对了有源总线导轨与S7-300通用导轨的区别：下图向您展示有源总线导轨、有源总线模板和2个IM153-2接口模块组装后的情形：关于ET200M站"Module change during operation"（运行中更换模块）功能实现的说明："Module change during operation" (or "Insert/Remove module") 功能使得您能够在系统下运行过程中，在ET200M站上带电拔出或插入模板，即热插拔功能。
高可靠性电源系统的热插拔原理和应用热插拔的工作原理热插拔（Hot Swap、Hot Plug、Hot Dock）是指在系统导电的工作状态下，将模组、卡或连接器插到系统上而不影响系统的操作。
图1所示为热插拔过程，其中左边代表系统及其供电，在供电的输出端有一个电容，右侧有两张卡，这些卡的输入端也有电容。
把卡插入系统之前，输入电容没有被充电；当把卡插入系统时会有一个很大的瞬间电流向输入电容充电，这么大的瞬时电流很可能造成系统供电电压不正常。
热插拔的目的是将高的瞬间电流控制在一个比较低而且合理的水平。
其实现方法有几种，其中使用PTC（正温度系数的热敏电阻），是最简单的方法。
PTC依靠本身的电流发热改变阻抗，从而降低瞬间电流的幅度，其缺点是反应速度慢，而且长时间使用会影响使用寿命。
MOS管电流检测电阻加上一些简单的电阻电容延迟线路的方法成本低，比较适于低端用途。
最好的方法是采用热插拔芯片，通常该芯片包含一个驱动MOS设计和电流检测电阻，它除了做基本热插拔之外，还可以提供特殊功能，如控制电流上升速率、做断电器、电源管理以及状态报告等，能够提升系统的工作状态。
热插拔的实现如图2所示，是通过在供电与负载之间串联一个MOS管和一个电流检测电阻完成的。
电流检测电阻的目的是将流过MOS管的信号传给控制线路，控制线路再根据电流设定和计时电路来控制MOS管的导通。
接下来以UCC3915为例说明热插拔过程中输出电流电压的情况。
图3中，左边图形是UCC3915的输出电流、输出电压、即时电容电压的波形，可以看到当输出电流上升到ITRIP时，计时电容开始充电，电压上升，开始计时；如果输出电流超过ITRIP并一直上升到IMAX（设定的最大值），由于此时 MOS 管工作在线性模式，将最大输出电流限制在这一水平而不让输出电流上升，因此输出电流就会被限制在IMAX。
另一方面，如果计时电容电压达到 1.5V，MOS管就会断开，输出电流下降到0。
基础科普有源热插拔技术应用实例解析热插拔技术目前在个大行业中都得到了广泛的应用，有源热插拔技术更是在智能硬件以及智能产品领域成为了研发首选。
这种新型的热插拔技术在实际应用过程中是如何实现其保护功效的？又是如何对浪涌电流进行管理和控制的呢？在今天的文章中，我们将会为大家进行实例解析。
就热插拔的应用要求来看，通常情况下应用这种技术的前提条件，都是要求使用带电子驱动的功率FET来控制浪涌电流。
有很多IC都能驱动功率FET，其中一些IC能够通过对浪涌电流的限制来控制负载上的电压斜率。
如果负载电容已知并在负载阻抗中占支配地位，则控制电压斜率可很好地控制浪涌电流。
但如果通过这种方式对浪涌电流进行控制，那幺设计人员就必须针对所期望负载电容对每一实现的斜率进行优化。
这些能够驱动功率FET的IC中，常常包含带电流限制的电流检测电路（即限流电路）、开/关负载的逻辑输入以及报告负载状态的逻辑输出。
限流电路在IC系统中的作用，就如同带可控响应时间及精确启动电流的电路断路器。
当负载电流超过预编最大值时，IC就会将负载断开。
如果在负载接通期间出现过电流，则由过电流所产生的浪涌最小，因为电流限制会随电源升高而将浪涌箝住。
但如果在负载接通摆动结束、且功率FET完全打开后出现过电流，则仍有可能出现高浪涌，因为故障出现需要一定的延时、且对功率FET栅极电容放电也需要一定的时间。
目前在智能产品的设计领域中，最通用的有源热插拔方法是直接使用一个线性电流放大器来控制负载电流，以此来实现热插拔，并实现对产品内部文件的保护作用。
线性电流放大器LCA结合定制高增益放大器与电流检测来驱动功率FET，能够实现对浪涌电流的有效控制。
当带有LCA的系统中插入或。
热插拔控制器在直流升压电路中的设计应用设计了一种利用热插拔保护控制芯片，实现直流升压电路的输出过流、短路保护。
本文分析了直流升压电路以及热插拔保护电路的工作原理及实现方式，详细介绍了电路及参数设计、选择过程，以及实际工作开关波形，并给出了设计实例。
实验证明，利用热插拔保护控制芯片，有效地避免了常规直流升压电路在输出过流短路时的固有缺陷，提高了电源使用的可靠性。
0 引言热插拔保护电路通常用于服务器、网络交换机、以及其他形式的通信基础设施等高可用性系统。
这种系统通常需要在带电状态下替换发生故障的电路板或模块，而系统照样维持正常运转，这个过程称为热插拔(Hot Swapping)。
本文将阐述热插拔控制器的另一种用法，利用热插拔保护电路具有的过流和短路保护功能，解决开关直流升压电路的输出端保护问题。
1 开关直流升压电路的基本原理开关直流升压电路(The Boost Converter 或者Step-up Converter)，是一种开关直流升压电路。
输出电压高于输入电压，输出电压极性不变，基本电路开关管导通时，电源经由电感-开关管形成回路，电流在电感中转化为磁能贮存;开关管关断时，电感中的磁能转化为电能在电感端左负右正，此电压叠加在电源正端，经由二极管-负载形成回路，完成升压功能。
输出过流时，电路会采样开关管的峰值电流，减小占空比，导致输出电压下降。
当输出电压降到输入电压时，过流保护不再受控，保护失效。
另外输出过流点还会随着输入电压升高而变大。
当输出短路时，输入电源会通过电感、升压二极管形成短路回路，导致电源故障。
BOOST 电路还有一个缺陷是不方。
热插拔控制器的应用“热插拔”是指将板卡从加有电源的主机（背板、服务器等）上插入或拔出,主要应用在基站、磁盘冗余阵列（RAID）、远程接入服务器、网络路由路、网络交换器以及ISDN 等系统。
当板卡插入主机时,主机已处于稳态工作状态,所有电容均被充满电,而待插入的电路板是不带电的,板卡上的电容没有电荷,因此,当板卡与主机背后板接触时,由于板卡上的电容的充电而将从主机电源吸入较大的瞬态电流;同样,当把带电的板卡拔出主机时,板卡上旁路电容的放电在板卡与带电背后板之间形成了一条低阻通路,也将产生较大的瞬态电流。
较大的电流会导致连接器、电路元件、电路板金属连线（迹线）等部件或器件的损坏,也可能使背板电源出现瞬时跌落,从而导致系复位。
目前,针对上述应用新推出的热插拔保护器件有许多,Maxim 公司的MAX4273 系列产生就具有双速/双电平检测功能,可为热插拔应用提供一套有效的控制和保护解决方案。
1 MAX4273 的内部结构与功能MAX4273 的内部电路如图1 所示,它包括：电荷泵、低速比较器、高速比较器、欠压/过压检测电路、逻辑控制器等。
电何泵用于外部N 沟道MOSFEY 的栅极提供驱动电压,低速比较器和高速比较器用于提供双速/双电平过载或故障电流检测,低速比较器的响应时间由外部电容器设置,可设置范围从20μs至几秒, 电压检测门限固定为50mV,对于幅度较低的瞬态过载电流,低速比较器没有响应,不受电源电压微小波动以及噪声的影响。
当器件检测到过载电流时间超出所设置的响应时间时,则认为系统发生故障,这时MOSFET 的栅极开始缓慢放电,最终将MOSFET 断开,放电速率由N 沟道MOSFET 的栅极电容和外接电容决定。
高速比较器的响应时间固定为350ns。
电压检测门限可由外部电路RTH 设置。
可设。
不一样的热插拔控制器(图)作者：美国国家半导体公司 Neil Gutierrez 日期：2008-5-13 来源：本网热插拔的定义是在带电运行的背板中插入或移除电路板。
热插拔技术已被广泛应用到电信服务器、USB接口、火线(firewire)和C 背板的电压下，更换发生故障的电路板，并保证系统中其他正常的电路板仍可保持运作。
在工作中的背板上进行热插拔时，最大的造成一个低阻抗路径，从而引发大的浪涌电流。
浪涌电流可以损毁电路板上的电容、导线和连接器。
此外，系统电压亦可能会因浪使得其他连接着背板的电路板也无故重置。
热插拔控制器通过控制一个外加FET(见图1)来限制浪涌电流。
此外，这个控制器可在输出短路到接地或发生大型负载瞬变的情况时，通常都认为只要该FET能抵受DC电流负载和最大输入电压便足够。
可是，如果控制器发生故障并且该控制器又是唯一可控制电作条件下都不能确保FET处于安全运作范围(SOA)内。
本文将比较两类控制器，一类只具备有电流限制的控制能力，而另一类是可同插拔控制器，如美国国家半导体的LM5069。
图1 LM5069热插拔控制器控制器图1所示为LM5069热插拔控制器。
当浪涌电流流经传感电阻器(Rsns)时会被感测到，而控制器只会容许一个预定的最大电压通过电压值时，控制器便会调整栅极电压，使其维持最大值电流一定的时间。
电流限制所容许的最长时间取决于故障检测电流、故障阈值和引脚来编程。
一旦TIMER到达故障的阈值，控制器便会关闭栅极，同时输出会脱离系统的输入电压。
系统欠压和过压会分别经由测。
这个组件可验证输入电压是处于指定范围，还是高出欠压阈值或低于过压阈值。
假如输入电压在指定范围以外，那栅极便会关电源正常引脚(PGD)是一个开放漏极输出。
当输出(VOUT)还有几伏便到达输入(VIN)时，开放漏极下拉器件便会被关闭，而PGD会上签下游电路以表示VOUT电压“正常”。
PWR引脚上的电阻会决定通过FET的最大功率极限。
can 节点热插拔摘要：1.CAN 节点概述2.热插拔概念介绍3.CAN 节点的热插拔实现方法4.CAN 节点热插拔的优势与应用场景正文：一、CAN 节点概述CAN（Controller Area Network，控制器局域网）是一种常用于车辆控制系统的串行通信协议。
CAN 节点指的是在CAN 网络中，具有独立地址的设备或模块。
它们可以通过CAN 总线互相通信，实现数据的传输和共享。
在汽车电子、工业自动化等领域，CAN 节点被广泛应用。
二、热插拔概念介绍热插拔，即在系统运行过程中，对硬件设备进行插入或拔出，而不影响系统的正常运行。
这种功能可以提高系统的灵活性和可扩展性，降低维护成本。
三、CAN 节点的热插拔实现方法实现CAN 节点的热插拔，主要需要考虑硬件和软件两方面的因素。
1.硬件方面：CAN 节点需要具备热插拔功能的硬件接口，例如PCI Express 插槽。
此外，CAN 节点的电源设计也要考虑热插拔的需求，以保证在插入或拔出设备时，不会对系统造成损坏。
2.软件方面：CAN 节点的热插拔需要操作系统和驱动程序的支持。
操作系统需要能够检测到新插入的设备，并为其分配资源。
驱动程序则需要实现对设备的控制，以支持热插拔功能。
四、CAN 节点热插拔的优势与应用场景CAN 节点的热插拔具有以下优势：1.提高系统的灵活性：用户可以根据实际需求，方便地插入或拔出CAN 节点，实现不同设备之间的组合和切换。
2.降低维护成本：热插拔功能可以减少因设备更换或升级而产生的系统停机时间，提高系统的可用性。
3.简化系统设计：通过热插拔，可以简化系统硬件的设计，减少连线和接口的数量，提高系统的稳定性和可靠性。
应用场景：1.汽车电子：CAN 节点的热插拔在汽车电子领域有广泛的应用，例如车辆控制系统、车载通讯系统等。
2.工业自动化：在工业自动化领域，CAN 节点的热插拔可以应用于各种传感器和执行器的数据采集和控制。
