电信系统是一种多卡应用，其基于微处理器的嵌入式卡插入到背板上。一旦启动并运行，这些卡不应该断电进行服务或维修。这些插入式卡必须进行维修、升级、配置，有时甚至在不干扰系统其余部分的情况下“动态地”进行扩展。所有更新只能通过热插拔卡来完成，而不需要关闭整个系统。这就是为什么电信系统被归类为高可用性系统，即全天候运行的系统。电信系统也是一个高可靠性系统，它使用冗余电源来确保这里描述的系统可靠性。

本文介绍了一种高集成度的热插拔和ORing控制器，它可以保护电信系统免受电源故障的影响。使用这个控制器，您可以确信您的系统保持高度可靠和始终可用。

了解热插拔

在一个完全运行的电信系统中，插卡上的所有散装电容器和旁路电容器都是充满电的。当另一个电容器未充电的卡插入带电背板时，这些电容器充当短路并产生大的充电电流。参见图1。

当图1中的卡#3插入系统时，一些涌流充电电流来自已经在系统中激活的充满电的电容器C1、C2和C3。其他充电电流来自上一级电源。根据系统的不同，这种不受控制的充电电流可以在很短的时间内达到数百安培的量级。

这种涌流充电电流可能导致背板或电源经历电压下降，进而可能无意中产生系统复位。这种不受限制的电流浪涌也会对组件造成物理损坏，特别是破坏旁路和散装电容器、PCB走线和背板连接器。

对于这种现象(甚至是一场灾难)，最好的补救方法是，当您将卡、电缆或其他物品插入或从完全运行的带电系统中取出时，通过使用热插拔控制器来控制峰值浪涌电流。

冗余电源

高可用性电信系统采用冗余电源来提高系统可靠性。分立二极管通常用于在负载点组合这些电源。然而，这种方法有一个缺点:即使使用肖特基二极管，也会产生显著的正向压降和由此产生的功耗。这种电压降也降低了可用的电源电压，这在输入工作范围的低端有时是至关重要的。为了对抗这一过程，使用具有“理想”二极管行为的电路，这种电路消除了正向下降，克服了功率损耗和电压损失。

使用双通道进行热插拔和ORing

低降ORing开关控制器可独立控制双通道背靠背nmosfet执行电源ORing和热插拔。该MAX5944控制器集成了四个MOSFET驱动器(GATE1_和GATE2_)来控制外部n沟道功率MOSFET，执行低压降电源ORing (GATE1_)和热插拔(GATE2_)。感应电阻提供精确的电流感应。GATE1_和GATE2_提供真正的负载断开，以防止电流从IN_和OUT_之间的任何方向流动。

实现热插拔功能

开关控制器，这里是MAX5944，通过随时监测RSENSE上的电压来限制浪涌电流(图2)，并在必要时调节浪涌电流，使V(IS)保持在其限流阈值电压(V(TH))。

通过在IN_和SENSE_之间放置适当的检测电阻来设置最大电流限制(ILIMIT)，其中ILIMIT_ = V(TH)/RSENSE_。当负载电流小于illimit时，GATE2_上升到VG2 (5.5V)以充分增强MOSFET Q2。当负载试图吸收超过ILIMIT的电流时，MAX5944的GATE2_下拉电流(IG2D)通过Q2_调节电流。这个动作导致OUT_作为一个恒流源。输出电流限制在ILIMIT。

图3显示了插入未充电卡时负载电压(Ch1)、功率MOSFET栅极电压GATE2_ (Ch2)和涌流电流(Ch4)。在这种情况下，负载电流为2A;负载电容为220µF。

实现ORing函数

在INA和INB分别连接常规电源和冗余电源。当主电源发生故障时，MAX5944开关控制器自动平稳地启动冗余电源。GATE1_控制ORing函数。最初GATE1_关断，负载电流通过Q1_的本体二极管(图2)，但现在当V(is)超过5mV VOR阈值时，GATE1_上升到高于SENSE_的5.5V，从而增强了Q1_。

图4显示了冗余电源启动时的情况。负载电压为Ch1, GATE1_A为Ch2。电源A接INA;电源B连接到INB。正常情况下，INA点电压(V(INA))高于INB点电压(V(INB))。这样，a电源作为常规电源，B电源作为冗余电源。当常规电源(INA)出现故障时，V(INA)下降，V(IS)下降到ORing阈值以下。MAX5944立即关闭Q1A，阻止反向电流从负载到OUTA，然后到INA。然后将电源从冗余电源(INB)路由到OUTB，然后再路由到负载。

结论

热插拔是保证高可用性、高可靠性、多卡电信系统不间断运行的重要且非常必要的功能。在这种应用中，具有ORing功能的冗余电源提供了必要的系统稳定性。MAX5944 ORing开关控制器为必要的热插拔和ORing操作提供高集成度的解决方案。

参考电路

1. Hamed Sanogo，“电信系统中热插拔的艺术:避免拼凑和实现更有效的解决方案”，Maxim集成应用笔记4705。

2. Robert V. White，“在高可用性系统中使用冗余直流电源”，IEEE Xplore数字图书馆 。

3. 卡尔·史密斯，“冗余电力系统架构中的主动环解决方案”，电源设计，2008年第7期。