专利名称：可插拔模件的带电插拔控制电路及其控制方法
技本领域本发明属于自动化仪器仪表领域，特别是涉及可插拔模件的带电插拔控制电路及其控制方法。
背景技术：
传统的可插拔模件带电插拔控制芯片通常可以实现上电、掉电的时序控制，也能控制上电斜率，但现有的芯片价格昂贵，外围电路复杂，功能少。
发明内容
为了解决现有带电插拔控制芯片的不足，本发明提供的一种可插拔模件的带电插拔控制电路及其控制方法，这种芯片和方法不仅能实现DCS(集散控制系统)模件的带电插拔控制，还能为DCS系统中冗余模件提供一种无扰动的切换方式，同时成本低，容易被使用者接受。
本发明采取的技术方案是一种可插拔模件的带电插拔控制电路，其特点是，包括一主电源斜率控制器、至少一组辅助电源控制器、以及一辅助电源信号线通断控制器和一微动开关；所述的每组辅助电源控制器包括一辅助电源斜率控制器和一辅助电源延时上电控制器；所述的主电源斜率控制器连接在主电源输入端口和输出端口之间，各辅助电源斜率控制器连接在各辅助电源输入端口和输出端口之间；主电源斜率控制器的输出与各组辅助电源控制器中的辅助电源延时上电控制器的输入端连接；每组辅助电源控制器中的辅助电源延时上电控制器的输出与该组辅助电源控制器中的辅助电源斜率控制器连接；所述的信号线通断控制器的输入端与微动开关连接，其输出端分别与各组辅助电源控制器中的辅助电源延时控制器连接。
上述可插拔模件的带电插拔控制电路，其中，所述的每组辅助电源控制器中的辅助电源斜率控制器和辅助电源延时控制器对应同一个辅助电源。
上述可插拔模件的带电插拔控制电路，其中，所述的斜率控制器由限流三极管和并连在该限流三极管发射极的两个肖特基二极管构成。
上述可插拔模件的带电插拔控制电路，其中，所述的延时上电控制器、信号线通断控制器由阻容电路及与其连接的使用较高门限电压的N沟道加强型MOS管构成。
一种可插拔模件实现带电插拔的控制方法，其特点是包括一主电源斜率控制器、至少一组辅助电源控制器、以及一辅助电源信号线通断控制器和一微动开关；所述的每组辅助电源控制器包括一辅助电源斜率控制器和一辅助电源延时上电控制器；所述的主电源斜率控制器用于控制主电源上电的斜率，避免上电时对电子元器件过大的冲击，其连接在主电源输入端口和输出端口之间；所述的各辅助电源斜率控制器用于控制各辅助电源上电的斜率，避免上电时对电子元器件过大的冲击，分别对应连接在各辅助电源输入端口和输出端口之间；所述的各辅助电源延时上电控制器用于控制辅助电源斜率控制器，确保辅助电源比主电源上电慢，同时用于掉电处理时先关断辅助电源；所述的微动开关与辅助电源延时上电控制器相连，用于辅助电源的延时电路放电，并通过辅助电源及信号线通断控制器实现人工无扰动冗余切换功能和掉电启动功能。
由于本发明采用了以上的技术方案，对斜率控制器、辅助电源及信号线通断控制器、延时上电控制器使用了分立器件，因此，除可有效的实现带电插拔上电顺序控制、掉电顺序控制和人工无扰动冗余切换功能的功能外，还具有制造成本低廉和实现延时导通功能的效果，可适用多电源的场合使用。
本发明的具体性能、特征由以下的实施例及其附图进一步描述。
图1为本发明可插拔模件的带电插拔控制电路的原理框图；图2为本发明可插拔模件的带电插拔控制电路使用在一组辅助电源场合的实施例原理框图；图3为本发明的实施例中5V斜率控制器电路示意图；
图4为本发明所实施例中采用的24V延时控制器电路、信号线通断控制器电路示意图；图5是本发明在图2实施例的场合实际操作的上电过程。
具体实施例方式
请参阅图1。请参阅图1。一种可插拔模件的带电插拔控制电路，其包括一主电源斜率控制器11、至少一组辅助电源控制器、以及一辅助电源信号线通断控制器12和一微动开关13；主电源斜率控制器11连接在主电源输入端口11a和输出端口之间1ib。各辅助电源斜率控制器连接在各辅助电源输入端口和输出端口之间，本实施例采用两组辅助电源控制器14、15，各连接在辅助电源(1)的输入端口14a和输出端口14b之间、及辅助电源(2)的输入端口15a和输出端口15b之间。辅助电源控制器14包括一辅助电源斜率控制器141和一辅助电源延时上电控制器142，辅助电源控制器15包括一辅助电源斜率控制器151和一辅助电源延时上电控制器152。主电源斜率控制器11的输出与各组辅助电源控制器中的辅助电源延时上电控制器141、151的输入端连接；各辅助电源控制器中的辅助电源延时上电控制器141、151的输出分别与该组辅助电源控制器中的辅助电源斜率控制器142、152连接；所述的信号线通断控制器13的输入端与微动开关12连接，其输出端分别与各组辅助电源控制器中的辅助电源延时控制器141、151连接。本实用新型所述的的每组辅助电源控制器中的辅助电源斜率控制器和辅助电源延时控制器对应同一个辅助电源。
请参阅图2。这是本实用新型一种采用5V主电源和24V辅助电源的可插拔模件的带电插拔控制电路的实施例原理框图，它包括5V斜率控制器21、24V斜率控制器22、辅助电源及信号线通断控制器23、24V延时上电控制器24、微动开关25。
5V输入与5V斜率控制器21相连接，模件的5V输出从5V斜率控制器21引出。5V输出同时进入24V延时上电控制器24，24V延时上电控制器24的输出控制24V斜率控制器22，微动开关25与24V延时上电控制器24相连。其中5V斜率控制器21和24V斜率控制器22用于控制5V和24V电源上电的斜率，避免上电时对电子元器件过大的冲击；24V延时上电控制器24用于确保24V比5V上电慢，同时用于掉电处理时先关断24V；微动开关25用于24V延时电路放电，通过辅助电源及信号线通断控制器23实现人工无扰动冗余切换功能和掉电启动功能。
模件(例如卡件)带电插拔是一个复杂的暂态过程。在这一过程中，由于被插拔模件供电电源不稳定，按照稳态设计的电路不能正常工作，会出现一些具有随机性的不正常现象，如插拔模件时抢权、输出出现尖峰、接口电路芯片损坏等。
本发明可确保模件带电插拔这一暂态过程得到有效控制，避免上述使模件损坏、抢权、扰动等现象的出现。
通过使用本电路，可以确保①有序的上电过程插卡过程中，按下列顺序上电在“地”与“+5V”均可靠接通后，立即以限定的最大允许电流向模件提供“+5V”主电源(无延时)。
“+5V”主电源上电后，延时0.7s后，以限定最大允许电流向模件提供“+24V”电源(此时“POWER”灯变亮)。
“+24V”上电后，立即接通“+5V”辅助电源及SBUS保护MOS管、冗余切换保护MOS管。
注“+5V”辅助电源用于驱动开出及模入模件接口部分的光耦和PHOTOMOS管，防止在上电过程中闭合与外部相连的开关及触点。
上电时，可以不用按住面板按钮。
②提供人工无扰动冗余切换功能按一下工作卡面板按钮(小于0.5秒)，即可关断SBUS保护MOS管、冗余切换保护MOS管(但“+24V”、“+5V”辅助电源不切断)，实现冗余切换。(有必要时，还可把该信号引入模件CPU外中断，进行相关处理)。
此时工作卡“WORK”灯灭，让权成为备用卡；原备用卡“WORK”灯亮，成为工作卡。
若按备用卡面板按钮，则不会发生冗余切换。
③有序的掉电过程按住面板按钮(大于0.8秒)，即可实现下列有序的掉电过程。
首先关断SBUS保护MOS管、冗余切换保护MOS管；模件冗余时，若是工作卡，则让权成为备用卡(工作灯灭)，若是备用卡，则不会影响工作卡状态。
再关断“+24V”电源；“+5V”辅助电源；与外部信号脱离(此时“+5V”主电源仍正常供电)；模件“POWER”灯灭，指示可以拔出模件。
拔出模件，断开“+5V”主电源。
为降低成本，本发明的5V斜率控制器、24V斜率控制器、信号线通断控制器、24V延时上电控制器使用了分立器件构成。
请参见图3，本发明的5V斜率控制器由限流三极管T和连接在该三极管发射极的两个肖特基二极管构成。通过2个肖特基二极管D1、D2实现两路电源的冗余输入，通过三极管和基极电阻实现上电斜率控制和最大电流控制功能。(其它辅助电源的斜率控制器电路与5V斜率控制器电路相似，故不赘述)。
请参见图4，本实用新型的所述的24V延时上电控制器、信号线通断控制器由阻容电路及与其连接的使用较高门限电压的N沟道加强型MOS管G构成，与微动开关25连接。通过使用较高门限电压的N沟道加强型MOS管，实现信号线的延时开启和立即关断功能；通过阻容电路实现24V的延时导通，通过微动开关的点按和长按，起到人工无扰动冗余切换和关断24V及信号的功能。其中电阻R1、电容C1起24V延时控制器作用；电阻R3、电容C2、二极管D起24V通断控制器作用；R4为正反馈电路，当24V延时控制器有输出后，加速24V电源的建立。图中的“24V输出”来自24V斜率控制器所控制的24V输出，用于形成正反馈。
请参见图5，图5表示了本发明在图2实施例的场合实际操作的上电过程。该图清楚地表示了通过本电路的作用，可以有效的控制上电过程。首先确保5V电源以一定斜率上升，可以避免阶跃上升对系统电路的冲击。其次，由于选用了门限电压较高的MOS管，使得仅当5V电源上升到一定电压时，24V电源才能导通，避免了上电过程中，由于接插件的抖动等因素造成的电源时通时断对电路造成的冲击。同时，由于24V斜率控制器的作用，使得24V电源也以一定的斜率上升，避免其上升过快。
本发明结构简单，使用方便、可靠，可使用在不同电源或多电源的场合中，应用范围广。
权利要求
1.一种可插拔模件的带电插拔控制电路，其特征在于，包括一主电源斜率控制器、至少一组辅助电源控制器、以及一辅助电源信号线通断控制器和一微动开关；所述的每组辅助电源控制器包括一辅助电源斜率控制器和一辅助电源延时上电控制器；所述的主电源斜率控制器连接在主电源输入端口和输出端口之间，各辅助电源斜率控制器连接在各辅助电源输入端口和输出端口之间；主电源斜率控制器的输出与各组辅助电源控制器中的辅助电源延时上电控制器的输入端连接；每组辅助电源控制器中的辅助电源延时上电控制器的输出与该组辅助电源控制器中的辅助电源斜率控制器连接；所述的信号线通断控制器的输入端与微动开关连接，其输出端分别与各组辅助电源控制器中的辅助电源延时控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种可插拔模件的带电插拔控制电路，其特征在于，所述的每组辅助电源控制器中的辅助电源斜率控制器和辅助电源延时控制器对应同一个辅助电源。
3.根据权利要求1所述的可插拔模件的带电插拔控制电路，其特征在于，所述的斜率控制器由限流三极管和并连在该限流三极管发射极的两个肖特基二极管构成。
4.根据权利要求1所述的可插拔模件的带电插拔控制电路，其特征在于，所述的延时上电控制器、信号线通断控制器由阻容电路及与其连接的使用较高门限电压的N沟道加强型MOS管构成。
5.一种可插拔模件实现带电插拔的控制方法，其特征在于包括一主电源斜率控制器、至少一组辅助电源控制器、以及一辅助电源信号线通断控制器和一微动开关；所述的每组辅助电源控制器包括一辅助电源斜率控制器和一辅助电源延时上电控制器；所述的主电源斜率控制器用于控制主电源上电的斜率，避免上电时对电子元器件过大的冲击，其连接在主电源输入端口和输出端口之间；所述的各辅助电源斜率控制器用于控制各辅助电源上电的斜率，避免上电时对电子元器件过大的冲击，分别对应连接在各辅助电源输入端口和输出端口之间；所述的各辅助电源延时上电控制器用于控制辅助电源斜率控制器，确保辅助电源比主电源上电慢，同时用于掉电处理时先关断辅助电源；所述的微动开关与辅助电源延时上电控制器相连，用于辅助电源的延时电路放电，实现人工无扰动冗余切换功能和掉电启动功能。
全文摘要
本发明公开了一种可插拔模件的带电插拔控制电路及其控制方法，其包括一主电源斜率控制器、至少一组辅助电源控制器、以及一辅助电源信号线通断控制器和一微动开关；每组辅助电源控制器包括一辅助电源斜率控制器和一辅助电源延时上电控制器；主电源斜率控制器用于控制主电源上电的斜率，避免上电时对电子元器件过大的冲击，其连接在主电源输入端口和输出端口之间；各辅助电源斜率控制器用于控制各辅助电源上电的斜率，避免上电时对电子元器件过大的冲击，分别对应连接在各辅助电源输入端口和输出端口之间；各辅助电源延时上电控制器用于控制辅助电源斜率控制器，确保辅助电源比主电源上电慢，同时用于掉电处理时先关断辅助电源；微动开关与辅助电源延时上电控制器相连，用于辅助电源的延时电路放电，实现人工无扰动冗余切换功能和掉电启动功能。具有制造成本低廉、性能可靠和使用在多电源场合的优点。
文档编号H03K5/00GK1508929SQ0215516
公开日2004年6月30日 申请日期2002年12月16日 优先权日2002年12月16日
发明者金建祥, 郑洪波, 吴忠 申请人:浙江浙大中控技术有限公司