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基于JW7221的通信电源热插拔保护电路设计
蒋国庆;王晖;冯宇飞;刘华
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2024(37)4
【摘要】通信电源在进行热插拔维护作业时,会产生浪涌电流冲击和母线过欠压问题,为保证后级通信设备能够不间断稳定运行,电源供电背板应具有热插拔功能,避免因浪涌电流和异常母线电压对下游元件和线路造成冲击和烧毁。
为此,设计了一种基于JW7221的热插拔保护电路,其集成了热插拔功能、交直流输入切换、输入防反接保护、输入过/欠压保护、输入过电流保护、MOSFET功率保护及自动重启功能。
通过样板测试验证了该热插拔保护电路设计的正确性和有效性,可有效提高通信设备的可靠性和快速维修性。
【总页数】4页(P146-148)
【作者】蒋国庆;王晖;冯宇飞;刘华
【作者单位】天津农学院工程技术学院;蓝天太阳科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.带功率因数校正器和热插拔功能的通信电源
2.德州仪器最新集成热插拔电源管理控制器满足新一代无线、计算与通信系统要求
3.基于TPS2491的热插拔保护电路
设计4.模块化电源保护电路设计--谈DC-DC模块电源相关保护电路设计的问题5.电信系统实用可热插拔电源模块接口电路设计
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热插拔保护电路的原理《热插拔保护电路的原理》嘿，你有没有想过，那些电子设备上的接口，有时候我们就这么随随便便地插拔，它们咋就不会突然坏掉呢？这可多亏了热插拔保护电路呀。
我就讲讲我自己的一次经历吧。
我之前特别喜欢玩那种老式的游戏机，就是插卡带那种。
有一次，我正玩得热火朝天的时候，我那调皮的弟弟突然跑过来，一把就把卡带给拔了出来。
我当时就想，完了完了，这游戏机不会被搞坏了吧。
我可是好不容易才打到那关的呢。
结果呢，游戏机只是画面闪了一下，重新把卡带插回去，还能接着玩。
这就很神奇了，这背后其实就和热插拔保护电路有关系。
那热插拔保护电路到底是怎么个原理呢？简单来说，就像是在接口这里安排了一个超级智能的小管家。
当你突然拔掉或者插入设备的时候，就好比是突然来了个不速之客或者有人突然要离开。
这个小管家呢，要保证在这个过程中，整个系统不会受到大的冲击。
比如说，在热插拔的时候，电路里的电压和电流可能会变得很不稳定。
就像一群小蚂蚁正在有序地搬运食物，突然来了个大动静，蚂蚁们可能就会乱了阵脚。
这个时候，热插拔保护电路就开始发挥作用了。
它会先把电压和电流稳住，就像给那些乱了的蚂蚁重新规划路线一样。
再深入一点呢，热插拔保护电路会监测接口处的各种信号变化。
就像这个小管家一直在门口盯着，看看谁进来了，谁出去了，手里还拿着什么东西。
如果检测到有热插拔的动作，它会迅速做出反应。
比如，它可能会暂时切断一些不必要的电路连接，防止那些突然变化的电流和电压跑到那些比较脆弱的电子元件那里去搞破坏。
你看我那个游戏机，当弟弟拔掉卡带的时候，游戏机里的热插拔保护电路就察觉到了这个动作。
它就赶紧把那些可能会因为突然断电而受到影响的部分保护起来，像什么正在读取卡带数据的小元件之类的。
然后等卡带重新插回去的时候，它又会慢慢地、有条不紊地恢复那些连接，就像重新欢迎客人进门一样，让一切又回到正常的状态。
所以啊，热插拔保护电路真的是很了不起的东西呢。
它就默默地在那些电子设备里工作着，让我们可以这么任性地插拔接口，而不用担心设备突然就坏掉了。
电源插头过热保护器设计摘要随着大功率电器的大量使用，日常生活中的火灾隐患越来越多，而火灾的发生通常发生在电源插头连接处。
通过分析当前插头过热原理，本文设计了一种能够对插头自动降温，必要时自动断电的电源插头保护器。
采用Protues仿真软件对其进行模拟验证，并通过单片机开发板搭建电源插头过热保护器实验电路验证设计可行性。
实验表明该过热保护器可有效增强电源插头安全性、减少不必要的功耗。
为满足不同地区用户的实际需求提供了技术解决方案，对于未来电源插头的设计具有一定的使用和参考价值。
关键词：电源插头；单片机；温度传感器；数码管；继电器；风扇；Power Plug Design of Overheat ProtectorAbstract：Along with the use of high-power electrical appliances, fire hazard more and more in everyday life, and the occurrence of fire usually occurs in the power plug connection.Through the analysis of the current plug overheating principle,this paper designed a kind of plug which can be able to automatic cooling, the power plug of power also can saver automatically when necessary. This paper also use Protues software to simulation and through the microcontroller development board structures of power plug overheat protector circuit by experiment design feasibility. Experiments show that the overheat protector can effectively enhance power plug’s security and reduce unnecessary power consumption,it can satisfy the needs of users in different areas.The plan for the future in the design of the power plug must be use and reference value.Key words：Power plug; Single chip microcomputer; Temperature sensor; Digital tube; Relay; Fan;1 绪论1.1 电源插头过热保护器研究背景伴随我国电力工业的飞速发展，以电热水器为代表的大功率电器在日常生活中得到了广泛应用。
基于 TPS2480/81 的智能保护热插拔控制设计
TPS2480/81 是具有正电压智能保护的热插拔控制器和 I2C 电流监视器。具
有可编程的 FET 功率限制，外接 N 沟 FET 栅极驱动，可编程的故障定时器，
电流、电压和功率的 I2C 监视，1%的高精度电流监视，并具有动态校准，输入
电压 9V~20V，主要用在服务器、硬盘驱动、存储网络和基站。TPS2480/81 带
有正电压智能保护器件的热插拔控制器和 I2C 电流监视器。TPS2480/81 设计用
于将应用内的浪涌降至非常低的水平，保护负载和 FET 免遭过流或短路事件的
损害。它们控制外部 N 沟道 MOSFET 开关，通过 I2C 接口、利用可配置 12 位
A/D 转换器实现准确的电压、电流和功率监视。独立可调功率限制和电流限制
可以保证，外部 MOSFET 在 FET 的安全工作区（SOA）内运行。灵活的设计
包含 1 个可用于定序和负载故障指示的电源良好输出。外部定时器电容器可以
设置故障时间，以便在发生瞬变事件时让系统免遭危险停机的影响。图 1
TPS2480/81 功能方框图图 2 TPS2480/81 功能方框图（2）TPS2480/81 主要特性
可编程 FET 功率限制 外接 N 沟 FET 栅极驱动 可编程故障定时器 开漏电源良
好输出 电流、电压和功率的 I2C 监视 高精度电流监视（精度为 1%） 动态校
准 输入电压范围：9V-20V 图 3 TPS2480/81 低压应用电路图 tips:感谢大家的阅
读，本文由我司收集整编。仅供参阅！
两种常见热插拔浪涌电流控制的方案(全文) 在平时的设计研发工作中,工程师们常常会用到热插拔浪涌电流控制电路,来进行滤波和充电电流限制。
而针对设计要求,合理选择热插拔浪涌电路的控制方案,也是非常重要的。
在今天的文章中,我们将会为刚刚开始从事电源设计工作的新人工程师们,科普两种常见的热插拔浪涌电流控制方案,大家一起来看看吧。
交错引脚法交错引脚法是目前最常用到的热插拔浪涌电流控制技术之一,有的工程师也习惯性的将其称为“预充电引脚法”。
可以说,这种方法是最基本的热插拔浪涌电流控制方案,从物理结构上引入一长、一短两组交错电源引脚,在长电源引脚上串联了一个预充电电阻,以此起到控制作用。
当板卡插入背板时,长电源引脚首先接触到电源,通过预充电电阻为插入板卡负载电容充电,并进行滤波和充电电流限制,板卡将要完全插入时,短电源引脚接入电源,从而旁路连接在长电源引脚的预充电电阻,为插入板卡供电提供一个低阻通道,信号引脚在插入板卡的最后时刻接入。
板卡从背板拔出时,控制过程正好相反,长电源引脚最后与背板分离,通过预充电电阻为板卡负载电容放电。
然而,这种最基础的热插拔浪涌电流控制方法,也同样具有较大的弊端。
在实际的应用过程中,交错引脚法不能控制负载电容的充电速率,除此之外,预充电电阻的选择必须权衡预充电流和浪涌电流,如果电阻选择不合理,会影响系统工作。
交错引脚方案需要一个特殊的连接器,这将会给选型设计带来一定的困难。
热敏电阻法接下来要为大家介绍的第二种常用到的热插拔浪涌电流控制方案,是热敏电阻法。
顾名思义,所谓的热敏电阻法指的是采用一个负温度系数(NTC)热敏电阻配合一个外部MOSFET使用,其工作原理是NTC热敏电阻置于功率MOSFET尽可能近,热敏电阻上的温度与功率MOSFET外壳的温度直接成正比,控制MOSFET栅极电压控制器的开关门限输入电平与热敏电阻上的温度成反比。
当板卡在背板上进行热插拔时,MOSFET在瞬时浪涌电流的作用下温度升高,NTC热敏电阻上的温度随着升高,栅极电压控制器开关门限电平下降,来达到对板卡热插拔时浪涌电流控制。
热插拔抑制电路是一种用于防止热插拔过程中可能产生的电流浪涌和电压突变的电路。
热插拔是指在电路运行时插入或拔出电子器件（比如插卡、USB设备、热插拔硬盘等）的过程。
这种操作可能会引起突发的电流冲击或者电压不稳定，从而对其他电子器件造成损坏或干扰。
为了解决这个问题，热插拔抑制电路通常包括以下一些功能和特性：1. 电压稳定器：在热插拔过程中保持稳定的电压输出，防止因电压不稳定而影响其他设备的正常工作。
2. 电流限制器：限制热插拔过程中的电流浪涌，防止对其他设备产生过大的电流冲击。
3. 过压保护和过流保护：监测输入电压和电流，一旦超出设定范围就及时切断电路，防止造成损坏。
4. 脉冲抑制：通过特定电路设计，抑制瞬时脉冲，确保主电路的稳定。
热插拔抑制电路的设计需要考虑电子器件的特性、工作环境和接口标准，以确保对插入或拔出操作的快速响应和保护作用。
这些电路通常用于各种热插拔设备，以确保系统的稳定性、可靠性和安全性。
在设计热插拔抑制电路时，还可以考虑以下因素：1. 设备电流和电压不同的设备在插入和拔出过程中所需的电流和电压可能是不同的，因此需要为每个设备计算出所需的电流和电压，然后设计抑制电路来满足这些要求。
2. 阻抗匹配热插拔操作可能导致输入和输出端口之间的阻抗不匹配，这可能导致信号反射，并对系统的稳定性和可靠性产生不利影响。
因此，抑制电路需要考虑阻抗匹配问题，以确保信号传输的有效性。
3. 输入/输出电容输入和输出电容对于传输数据、功率和信号保持恒定电压很重要。
在设计热插拔抑制电路时，需要考虑电容的大小和类型，以确保插入和拔出设备时电容的稳定和可靠性。
综上所述，热插拔抑制电路是一种不可或缺的电路，能够防止插入或拔出设备时产生的电流和电压冲击对系统造成损坏。
适当地设计和实施热插拔抑制电路，可以提高系统的性能和可靠性。
插座过压自动保护电路设计方案分析现代生活中，电器设备的普及使得插座的使用频率越来越高。
然而，由于各种原因，插座过压现象时有发生，这可能会对电器设备造成损坏甚至引发火灾。
因此，设计一种能够自动保护电路的插座过压保护方案具有重要意义。
本文将对插座过压自动保护电路的设计方案进行分析。
首先，我们需要了解插座过压的原因及其危害。
插座过压是指插座电压超过设定的安全范围。
过高的电压可能会导致电器设备内部元器件电压超过正常工作范围，从而烧坏元器件甚至引发火灾。
因此，插座过压保护电路应该能够及时检测并切断电源，以保护电器设备的安全使用。
其次，插座过压保护电路设计方案需要考虑以下几个方面：1. 过压检测：通过电压传感器监测插座的电压，并与设定的安全范围进行比较。
当插座电压超过安全范围时，需要触发过压保护电路。
2. 过压切断：一旦检测到插座过压，插座过压保护电路应该能够迅速切断电源，以防止过压对电器设备的损坏。
3. 自动恢复：当过压情况消失后，插座过压保护电路应该能够自动恢复电源供应，以便电器设备正常运行。
同时，保护电路还应考虑防止过频繁切断电源，而导致影响使用的情况发生。
4. 可靠性和灵敏性：插座过压保护电路需要具备良好的可靠性和灵敏性，能够准确地检测插座过压情况，并及时做出响应，以确保电器设备的安全使用。
5. 电路结构设计：插座过压保护电路的电路结构应该简单可行，并能够方便生产制造和维护。
基于以上的需求分析，我们可以设计一种插座过压自动保护电路的方案如下：1. 过压检测电路：使用电压传感器检测插座电压，并与设定的安全范围进行比较。
当电压超过安全范围时，输出一个过压信号。
2. 过压保护开关：当过压信号被触发时，保护开关迅速切断电源，以确保电器设备的安全。
3. 过压保护延迟：为了防止过短时间内频繁切断电源，我们可以设置一个过压保护延迟，即在过压信号触发后，延迟一段时间再切断电源。
这样可以排除过短时间内电压波动引起的误触发。
【电路设计】过热保护电路图分享过热保护电路图（一）原理电路是以电机过热保护为例，由PTC热敏电阻和施密特电路构成的控制电路。
图中，RT1、RT2、RT3为三只特性一致的阶跃型PTC热敏电阻器，它们分别埋设在电机定子的绕组里。
正常情况下，PTC热敏电阻器处于常温状态，它们的总电阻值小于1KΩ。
此时，V1截止，V2导通，继电器K得电吸合常开触点，电机由市电供电运转。
当电机因故障局部过热时，只要有一只PTC热敏电阻受热超过预设温度时，其阻值就会超过10KΩ以上。
于是V1导通、V2截止，VD2显示红色报警，K失电释放，电机停止运转，达到保护目的。
主要元器件选择PTC热敏电阻的选型取决于电机的绝缘等级。
元件的标准外形尺寸见图。
通常按比电机绝缘等级相对应的极限温度低40℃左右的范围选择PTC热敏电阻的居里温度。
例如，对于B1级绝缘的电机，其极限温度为130℃，应当选居里温度90℃的PTC热敏电阻。
（过热保护用PTC热敏电阻）继电器K的选择取决于电机的容量，图2.3.1中的是JRX-13F，触点负载0.5A，适合小型电机。
RP应选带锁紧机构的电位器。
过热保护电路图（二）对于大功率等级电源，过热保护也是必须要求的。
过热保护的形式有很多种，常用的电路：1、关断电源，即温度降低以后，电源恢复工作。
2、不关断电源，而是改善电源内部的通风条件。
特别注意：在实际设计和调试中，应当将R1放于热应小且发热量较大的器件处。
1、过热关断电路V：一稳定的直流电压正常时V×R2/（R1+R2）≤0.7VR1：为负温系数的热敏电阻C1：取104J63或小容量铝电解电容，目的是防止外界干扰误动作Vref：为芯片的基准脚。
如3842的8pinQ1：为NPN的达令顿管即可。
如2N4401注：采用运放来做亦可，但原理相通。
如有机会将多列出此类电路。
2、温控风机调速电路Vin：为略大于最高输入电压。
R1：为负温系数的热敏电阻C1：取104J63或小容量铝电解电容，目的是防止外界干扰误动作Vref：稳定电压，可利用芯片的基准脚。
热插拔保护方法
热插拔保护方法是为了防止在设备开启状态下进行设备的连接和拆卸时可能产生的电流冲击和电气故障。
以下是一些常见的热插拔保护方法：
1. 使用防止电感峰值电流的电感器：在电感器连接电路中，电感器可以通过限制电流的峰值来保护设备。
当设备插入或拔出时，电感器会减缓电流变化，从而降低电压峰值。
2. 使用热插拔控制电路：热插拔控制电路可以监测设备的插入和拔出，并在进行这些操作时进行电路断开和连接的控制。
这可以避免电流冲击和电路故障。
3. 使用热插拔保护电路：热插拔保护电路可以通过控制开关或开关元件来实现对设备的断开和连接。
这些保护电路可以在电源和设备之间提供稳定的电流，并根据需要控制连接和断开。
4. 优化设备设计：通过优化设备的设计，可以降低设备在热插拔时产生的电流冲击。
例如，使用电容器、电阻器或滤波器等元件可以减缓电流的变化，从而保护设备。
5. 提供热插拔指示灯：为了方便用户操作，在设备和插座上安装热插拔指示灯可以提示用户何时进行插拔操作。
这可以减少错误的插拔操作，从而降低潜在的危险。
以上是一些常见的热插拔保护方法。
在实际应用中，根据具体的场景和需求，可以采用相应的方法来保护设备的安全。
干货一种新型的热插拔保护电路设计方案分享
热插拔保护电路的设计对于计算机硬盘系统来说是非常重要的，这一电路能够确保硬盘内的重要信息在执行热插拔操作时不至丢失，同时维系整个系统的稳定运行。
在今天的文章中，我们将会为各位工程师们分享一种基于TPS2491集成芯片的热插拔保护电路设计方案，该电路的原理图如下图图1所示。
图1 一种24V热插拔保护电路原理设计图
在图1所展示的这一正压为24V的热插拔保护电路原理设计图中，我们所设定的VIN(MAX)为24V，该电路系统中最大输出电流为1.5A。
感应电阻Rs=0.05/（1.2×IMAX），取值33mΩ，IMAX≈1.5A。
外接N沟道MOSFET的VDS耐压要大于输入电压和瞬态过冲，并要有一定的余量，并且
RDSON(MAX)要满足该公式要求，即：RDSON(MAX)≤（TJ(MAX)-
TA(MAX)）/（RθJAXI²MAX）。
其中TJ(MAX)一般取125℃，热阻RθJA取决于管子的封装及散热的方式。
按照上述条件要求，在本方案的设计中，我们选取了N沟道MOSFET产品中的AOLL1242作为24V热插拔电路外接MOSFET，其VDS为40V，ID 为69A（条件为VGS=10V），满足设计要求的最大输入电压24V和最大输出电流1.5A，并留有足够的余量，防止瞬态过冲。
并且RDS(on)在本方案的设计中，除了需要选择合适的电定时容并完成设定故障重启间隔定时外，我们还必须满足过载持续定时时间内外接MOSFET的功率耗散，以免造成管子损坏。
因此，在本方案中，我们选择CT=0.1μF控制器使能启动电压为1.35V，。
