电源延时电路及热插拔装置的制作方法

1.本技术涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种电源延时电路及热插拔装置。


背景技术：

2.随着科技的发展和社会的不断进步，越来越多种类的电子设备出现在人们的日常工作和生活中，而电子设备内部不同部位之间，以及不同电子设备之间所需的电源幅值往往会有所不同。
3.多电源电路可提供不同幅值的电源，满足不同负载的供电需求。然而，在多电源电路中，热插拔会引起电源之间互相干扰，存在使用可靠性低的缺点。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对热插拔会引起电源之间互相干扰，使用可靠性低的问题，提供一种电源延时电路及热插拔装置，能达到有效提高使用可靠性的效果。
5.一种电源延时电路，包括延时电路、第一连接端和第二连接端，所述延时电路连接所述第一连接端和所述第二连接端，所述第一连接端用于连接电源，所述第二连接端用于连接电源或接地端；所述延时电路用于对电源进行延时导通，以使两个电源不同时导通，或使电源早于接地端导通。
6.在其中一个实施例中，所述延时电路包括开关管、第一电阻组件、第二电阻组件和电容组件，所述开关管的第一端连接所述第一连接端，所述开关管的第二端通过电源负载连接所述第二连接端，所述开关管的控制端连接所述第一电阻组件的一端和所述第二电阻组件的一端，所述第一电阻组件的另一端连接所述开关管的第一端，所述第二电阻组件的另一端连接所述第二连接端，所述电容组件与所述第二电阻组件并联。
7.在其中一个实施例中，所述开关管为mos管。
8.在其中一个实施例中，所述开关管为三极管。
9.一种热插拔装置，包括子板，所述子板包括电源负载和上述的电源延时电路。
10.在其中一个实施例中，热插拔装置还包括母板和板间连线，所述母板通过所述板间连线与所述子板连接。
11.在其中一个实施例中，所述板间连线包括子板线、子端、母端和母板线，所述子端通过所述子板线连接所述子板，所述母端与所述子端匹配，且通过所述母板线连接所述母板。
12.在其中一个实施例中，所述母板设置有电源和接地端，所述电源和所述接地端通过所述板间连线与所述子板连接。
13.在其中一个实施例中，所述电源的数量为两个以上。
14.在其中一个实施例中，各电源的输出电压互不相同。
15.上述电源延时电路及热插拔装置，在电源与电源之间，或电源与接地端之间设置延时电路，以使两个电源不同时导通，或使电源早于接地端导通，避免电源之间互相干扰，
提高了使用可靠性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为一实施例中电源延时电路的结构示意图；
18.图2为一实施例中电源延时电路的场景示意图；
19.图3为一实施例中热插拔装置的结构示意图；
20.图4为一实施例中热插拔装置的结构原理图。
21.附图标记说明：110
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延时电路；v1
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24v直流电源；v2
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5v直流电源；gnd
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地网络；r4
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母板5v电源负载；c3
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母板5v电源发出端滤波电容；r3
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母板5v电源发出端滤波电阻；k1
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母板与子板24v电源连接口；k2
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母板与子板5v电源连接口；k3
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母板与子板gnd地连接口；d1
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子板芯片内部寄生体二极管；c4
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子板5v电源进入端滤波电容；r5
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子板24v电源进入端滤波电阻；c2
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子板24v电源进入端滤波电容；mos
‑
mos管；r1
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电阻；r2
‑
与r1相同的电阻；c1为
‑
贴片电容。
具体实施方式
22.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
23.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
24.可以理解，空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
25.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
26.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用
的术语包括相关所列项目的任何及所有组合。
27.在一个实施例中，提供了一种电源延时电路，可应用于敏感电路中，在热插拔时保证电源的导通顺序。如图1所示，电源延时电路包括延时电路110、第一连接端和第二连接端，延时电路110连接第一连接端和第二连接端，第一连接端用于连接电源，第二连接端用于连接电源或接地端；延时电路110用于对电源进行延时导通，以使两个电源不同时导通，或使电源早于接地端导通。其中，可以理解，当第一连接端和第二连接端均连接电源时，是指第一连接端和第二连接端分别连接不同的电源。
28.具体地，延时电路110可设置在电源负载侧，电源负载通过热插拔接口与电源侧相连接，热插拔接口中包括电源接口和接地接口。根据实际需求，将电源延时电路的第一连接端连接电源接口，将电源延时电路的第二接口连接接地接口或另一个电源接口。在进行热插拔过程中，通过延时电路110对电源导通起延时作用，避免两个电源同时导通，或者使电源早于接地端导通，从而防止多电源之间相互干扰，在热插拔时保证电源的导通顺序，从而起到保护电路的作用。其中，在避免两个电源同时导通时，延时电路110可以是对其中一个电源进行延时，例如对输出电压高的电源进行导通延时控制；延时电路110也可以是对两个电源都进行延时，通过控制延时时间不同来避免两个电源同时导通。
29.此外，根据电源的数量不同，延时电路110以及第一连接端、第二连接端的数量也会对应有所不同。如图2所示，延时电路110既可以位于接地端gnd与电源之间，也可以位于两个电源之间。最好的导通顺序是接地端gnd先于电源3导通，电源3先于电源2导通，电源2先于电源1导通。其中，可在电源1、电源2、电源3和接地端gnd之间均设置一个延时电路110，每个延时电路110分别通过相应的第一连接端、第二连接端与电源或接地端gnd连接。具体地，在3个电源与地的系统中，延时电路110位于各电源之间，保证在接地端gnd导通后，经过一段延时时间后电源3再导通，电源2在电源3后之后导通，电源1在电源2之后导通，有效的避免多个电源间发生干扰，可控制电源导通顺序。
30.需要说明的是，各电源与接地端gnd之间的导通顺序并不是固定的，可根据不同电路通路情况自行选择导通顺序，例如，需要电源2先于电源3导通，就将延时电路加在电源3与电源2的通路上，保证电源2先导通后，电源3再导通。又或者，需要接地端gnd先于电源1导通，就将延时电路加在电源1与接地端gnd的通路上，保证接地端gnd先导通后，电源1再导通。
31.可以理解，延时电路110的具体结构并不是唯一的，在一个实施例中，如图1所示，延时电路110包括开关管、第一电阻组件、第二电阻组件和电容组件，开关管的第一端连接第一连接端，开关管的第二端通过电源负载连接第二连接端，开关管的控制端连接第一电阻组件的一端和第二电阻组件的一端，第一电阻组件的另一端连接开关管的第一端，第二电阻组件的另一端连接第二连接端，电容组件与第二电阻组件并联。具体地，开关管可以是选择mos管或三极管，本实施例中，开关管为n沟道mos管，栅极作为控制端，漏极作为第一端，源极作为第二端。第一电阻组件和第二电阻组件可以是采用单个电阻，也可以是采用多个电阻进行串联、并联或混联。本实施例中，第一电阻组件为电阻r1，第二电阻组件为电阻r2。电容组件起充电延时作用，电容充电达到导通电压后开关管导通。电容组件可以是采用单个电容，也可以是采用多个电容串联或并联。本实施例中，电容组件为贴片电容c1，贴片电容c1与电阻r2并联。
32.上述电源延时电路，在电源与电源之间，或电源与接地端之间设置延时电路110，以使两个电源不同时导通，或使电源早于接地端导通，避免电源之间互相干扰，提高了使用可靠性。
33.在一个实施例中，还提供了一种热插拔装置，包括子板，子板包括电源负载和上述的电源延时电路。其中，电源负载和电源延时电路组成控制回路，与母板的电源和接地端可插拔连接。具体地，电源延时电路包括延时电路110、第一连接端和第二连接端，延时电路110连接第一连接端和第二连接端，第一连接端用于连接电源，第二连接端用于连接电源或接地端；延时电路110用于对电源进行延时导通，以使两个电源不同时导通，或使电源早于接地端导通。延时电路110设置在电源负载侧，电源负载通过热插拔接口与电源侧相连接，热插拔接口中包括电源接口和接地接口。根据实际需求，将电源延时电路的第一连接端连接电源接口，将电源延时电路的第二接口连接接地接口或另一个电源接口。在进行热插拔过程中，通过延时电路110对电源导通起延时作用，避免两个电源同时导通，或者使电源早于接地端导通，从而防止多电源之间相互干扰，在热插拔时保证电源的导通顺序，从而起到保护电路的作用。其中，在避免两个电源同时导通时，延时电路110可以是对其中一个电源进行延时，例如对输出电压高的电源进行导通延时控制；延时电路110也可以是对两个电源都进行延时，通过控制延时时间不同来避免两个电源同时导通。
34.如图1所示，延时电路110包括开关管、第一电阻组件、第二电阻组件和电容组件，开关管的第一端连接第一连接端，开关管的第二端通过电源负载连接第二连接端，开关管的控制端连接第一电阻组件的一端和第二电阻组件的一端，第一电阻组件的另一端连接开关管的第一端，第二电阻组件的另一端连接第二连接端，电容组件与第二电阻组件并联。其中，开关管为n沟道mos管，第一电阻组件为电阻r1，第二电阻组件为电阻r2。电容组件起充电延时作用，电容充电达到导通电压后开关管导通。具体地，电容组件为贴片电容c1，贴片电容c1与电阻r2并联。
35.进一步地，如图2所示，延时电路110既可以位于接地端gnd与电源之间，也可以位于两个电源之间。最好的导通顺序是接地端gnd先于电源3导通，电源3先于电源2导通，电源2先于电源1导通。可在电源1、电源2、电源3和接地端gnd之间均设置一个延时电路110，在3个电源与地的系统中，延时电路110位于各电源之间，保证在接地端gnd导通后，经过一段延时时间后电源3再导通，电源2在电源3后之后导通，电源1在电源2之后导通，有效的避免多个电源间发生干扰，可控制电源导通顺序。
36.需要说明的是，各电源与接地端gnd之间的导通顺序并不是固定的，可根据不同电路通路情况自行选择导通顺序，例如，需要电源2先于电源3导通，就将延时电路加在电源3与电源2的通路上，保证电源2先导通后，电源3再导通。又或者，需要接地端gnd先于电源1导通，就将延时电路加在电源1与接地端gnd的通路上，保证接地端gnd先导通后，电源1再导通。
37.在一个实施例中，如图3所示，热插拔装置还包括母板和板间连线，母板通过板间连线与子板连接。其中，板间连线包括子板线w2、子端、母端和母板线w1，子端通过子板线w2连接子板，母端与子端匹配，且通过母板线w1连接母板。进一步地，母板设置有电源和接地端，电源和接地端通过板间连线与子板连接。
38.母板上可以是只设置有一个电源，也可以是设置有多个电源，根据实际需求在子
板上设置相应数量的延时电路110，用于对电源导通进行延时。在一个实施例中，电源的数量为两个以上，可通过母板上的多个电源个子板的电源负载进行供电。各电源的输出电压可完全相同，可完全不同，还可部分相同。本实施例中，各电源的输出电压互不相同。通过设置不同输出电压的电源，以便满足电源负载的不同供电需求。
39.具体地，母端与子端支持热插拔功能，母板上设置有电源和接地端，在母端与子端连接后，子板上的电源负载通过板间连线与母板上的电源和接地端形成通路。根据母板上的电源数量和类型不同，母端与子端的接口也会有所不同。以母板上的电源包括+24v电源和+5v电源为例，则母端和子端设置有+24v接口、+5v接口和gnd接口。
40.上述热插拔装置，在电源与电源之间，或电源与接地端之间设置延时电路110，以使两个电源不同时导通，或使电源早于接地端导通，避免电源之间互相干扰，提高了使用可靠性。
41.为便于更好地理解上述电源延时电路及热插拔装置，下面结合具体实施例进行详细解释说明。
42.在多电源电路中，热插拔会引起电源之间互相干扰，而本技术提供的一种延时电路能够解决这一问题，该电路利用较少的器件对电源导通起一个延时作用，在敏感电路中可以应用，在热插拔时保证电源的导通顺序，从而起到保护电路的作用。
43.系统原理说明：该延时电路在多电源电路中使用，如图2所示，列举了3个电源与地的系统，延时电路位于各电源之间，保证在接地端gnd导通后，经过一段延时时间后电源3再导通，电源2在电源3后之后导通，电源1在电源2之后导通，有效的避免多个电源间发生干扰，可控制电源导通顺序。
44.延时电路既可以位于接地端gnd与电源之间，也可以位于两个电源之间。最好的导通顺序是接地端gnd先于电源3导通，电源3先于电源2导通，电源2先于电源1导通。根据不同电路通路情况自行选择导通顺序，例如，需要电源2先于电源3导通，就将延时电路加在电源3与电源2的通路上，保证电源2先导通后，电源3再导通。又或者，需要接地端gnd先于电源1导通，就将延时电路加在电源1与接地端gnd的通路上，保证接地端gnd先导通后，电源1再导通。
45.如图1所示，延时电路110包括一个mos管、两个电阻、一个电容，mos管为普通的n沟道mos管，在此处作为开关作用，需达到开启电压后才导通；r1、r2为相同电阻，在此处分压，保证电压达到mos管开启电压；电容c1在此处作充电延时作用，当电容充电电压达到mos管开启电压后，mos管导通。可以理解，在其他实施例中，mos管可以替换为一个或两个三极管，也能实现延时电路110的功能。
46.以下列举一个24v直流电源、5v直流电源、接地端gnd在敏感电路中的控制回路，对该系统进行详细说明：
47.如图4所示，整个系统分为子板、母板、板间连线三个部分，母板提供24v/5v电源和地，通过板间连线到子板，延时电路110位于子板，当母板电源24v连接到子板时需通过延时电路110。
48.具体地，母板部分：v1为母板提供到子板的24v直流电源，v2为为由母板提供到子板的5v直流电源，gnd为电路提供地网络，r4为母板5v电源负载，c3为母板5v电源发出端滤波电容，r3为母板5v电源发出端滤波电阻。
49.板间连线：k1在此处同等为板间连线中母端与子端24v连接，k2在此处同等为板间连线中母端与子端5v连接，k3在此处同等为板间连线中母端与子端gnd连接。
50.子板：d1为子板芯片内部寄生体二极管，在24v电源接通时可导通。c4为子板5v电源进入端滤波电容，r5为子板24v电源进入端滤波电阻，c2为子板24v电源进入端滤波电容。
51.延时电路110：mos为mos管，压控型器件，当电压达到开启电压才导通，起开关作用。r1为普通电阻，使mos管达到开启电压，r2为与r1相同的电阻，使mos管达到开启电压，c1为普通贴片电容，起充电延时作用，电容充电达到mos导通电压。
52.电路运作原理：延时电路110增加到子板端口处，当24v电源通过端子到达子板时先经过延时电路110，延时电路110包括一个mos管、两个相同阻值的电阻r1、r2以及一个电容c1，在24v通过mos管时，需经过电容c1充电时间后，24v电源才导通，此时延时时间为t，根据以下电容充电公式求出所选取mos管达到开启电压时所需时间t。
[0053][0054]
其中，u为电容c1两端充电电压，u0为电源24v电压，e为常数e，r为电阻r1与电阻r2的并联阻值，c为电容c1的容值，t为充电时间t。该时间t需大于热拔插时k1、k2、k3导通时间之差(经实验验证k1、k2、k3导通时间在40ms以下)。
[0055]
在无延时电路110时，热插拔导致k1、k2、k3导通时间有先后问题，若24v电源先于5v电源导通，5v电源先于接地端gnd导通时(k1闭合后k2闭合、k3最后闭合)，24v电源电流路径为v1
→
k1
→
r5
→
d1
→
k2
→
r3
→
gnd，此时二极管d1在瞬间受到高电压冲击，将会损坏。
[0056]
本技术在该例中增加了延时电路110，能保证地与5v电源先于24v电源导通(k2、k3先闭合，24v电源再导通)，在此条件下，无论如何，高电压24v电源不会经过二极管d1。以下在热插拔过程中，地导通顺序不同的分析：
[0057]
在连接瞬间，若接地端gnd没导通且24v电源先于5v电源导通时(k1、k2闭合，k3断开)，电流经mos管经过延时t时后(mos管导通时间＝电容c1充电时间)，在t时过程中热插拔动作完成，接地端gnd导通(k3闭合)或者5v电源导通(k2闭合)，24v电源高压对电路不会产生影响。
[0058]
上述电源延时电路，对电源导通起延时作用，防止多电源之间相互干扰，在多电源电路中可广泛应用，在成本较低的情况下对电源及敏感电路进行保护。该电源延时电路解决了带电拔插对电源的影响，还解决了带电拔插对敏感电路的影响。
[0059]
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
[0060]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0061]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护
范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。