专利名称：可实现交换机单板热插拔的单板及其背板的制作方法
技术领域：
本发明涉及交换机，更具体地涉及一种可实现交换机单板热插拔的单板及其背板。
大多数交换机，具有单板和专门的背板。背板为所有的交换机的单板设置了槽位，所有的单板均插在背板上，并且以背板为媒介，和其它单板进行通信。背板上有电源连接器、信号连接器、信号地连接器以及保护地连接器，这些连接器的长度均呈相同的设计。背板在交换机的系统中所起的作用归纳如下1．为单板提供槽位；2．所有单板之间的信号连接均通过背板；3．为所有单板提供48V供电。
单板上包含有电源模块、输入滤波电路，在单板的一侧也相应开设有与背板的电源连接器、信号连接器、信号地连接器以及保护地连接器的电源插座、信号连接器插座、信号地连接器插座以及保护地连接器插座。
在正常情况下工作的交换机，不易在不断电的情况下任意接受插拔单板，若随意插拔会具体表现在1、插拔单板时单板的电源电流尖峰会通过背板上的48V供电线对交换机中的其它单板造成冲击，造成其它单板工作混乱或复位；2、插拔单板时会产生火花，时间长了将导致背板和单板上的电源连接器被电弧烧坏，造成单板槽位不可用，所以对插拔次数有限制；3、单板插入交换机时电源需要一定时间才能启动，因此刚插入的有一段时间里，单板的逻辑电路未正常上电工作，而且此时被插单板的逻辑电路的信号地可能还未与交换机的信号地相连接，但此时该单板逻辑电路的输入和输出端已经通过背板和其它单板连接起来了，在这种情况下，属于该单板上的电子器件与交换机上正在工作的单板的电子器件直接相连接，会造成单板上的电子器件烧毁和交换机的系统信号紊乱。
为此，本发明的目的是针对上述交换机在热插拔单板中存在的问题，提出一种可实现交换机单板热插拔的单板及其背板，以完成单板与交换机之间的可靠热插拔。使交换机在连续稳定的工作中实现单板热插拔的一系列技术方法。即在不断电的情况下实现交换机单板的自由更换，并不对系统产生有害的影响。
为了实现上述目的，本发明采用如下方案可实现交换机单板热插拔的单板与普通的单板一样包括电源模块、输入滤波电路，电源模块为单板提供电源，输入滤波电路由输入滤波电容、滤波电感构成，单板的一侧开设有分别与背板的正负电源连接器、信号连接器、信号地连接器以及保护地连接器相插接的正负电源插座、信号连接器插座、信号地连接器插座以及保护地连接器插座，输入滤波电路的输出端接电源模块的输入端，所不同之处是所述的输入滤波电路的输入端接有一缓启动电路。
相应地，可实现交换机单板热插拔的背板与普通的背板一样，该背板一侧设有可分别插入单板正负电源插座、信号连接器插座、信号地连接器插座以及保护地连接器插座的正负电源连接器、信号线连接器、信号地连接器、保护地连接器，所不同之处是所述的背板的正负电源连接器、信号地连接器的长度均设计为长于信号线连接器的长度。
由于本发明将交换机的单板的输入滤波电路的输入端接有一缓启动电路，以及将背板的正负电源连接器、信号地连接器的长度均设计为长于信号线连接器的长度。以此来避免插拔单板时单板的电源电流尖峰会通过背板上的电源供电线对交换机中的其它单板造成冲击，造成其它单板工作混乱或复位；同时消除交换机插拔单板造成的火花，电源连接器被电弧烧坏；此外，在热插拔过程中，信号线接触之前，预先给单板的电路供电，预先将信号地连接来避免信号紊乱和烧毁单板上的元器件。
下面结合附图和实施例，对本发明作一详细地说明
图1为本发明单板、背板插接原理及其单板上输入滤波电路和缓启动电路原理示意图。
图2为本发明单板、背板插接部分结构示意图。
请同时参阅图1、图2所示，本发明包括电源模块(也称为二次电源模块)11、输入滤波电路12，电源模块11为单板10提供电源，输入滤波电路12由输入滤波电容C2、C3、C4、滤波电感L1、L2构成，单板10(虚直线右侧)的一侧开设有分别与背板20(虚直线左侧)的正负电源连接器201、202、信号连接器203、信号地连接器204以及保护地连接器205相插接的正负电源插座101、102、信号连接器插座103、信号地连接器插座104以及保护地连接器插座105，输入滤波电路12的输出端接电源模块12的输入端。所述的输入滤波电路12的输入端还另接有一缓启动电路13，图1的虚框中就是缓启动电路13。缓启动电路13接在单板10的正负电源插座101、102与输入滤波电路12之间。这样，电源模块11之间的滤波电路12安排到此缓启动电路13之后，既起到将滤波电路13中的滤波元件与背板20隔离的作用(防止电容和电感在插拔时带来的火花)，又有利于电源模块11的开关噪音的滤除。
该缓启动电路13包含有一场效应管BG1、晶体三极管BG2、电阻R1、R2、R3、R4、电容C1，场效应管BG1作为开关管，其漏极作为缓启动电路的输出接至输入滤波电路，栅极接至由电阻R1、R2构成的分压电路中点，源极通过限流电阻R3接至单板上的负电源插座；电阻R1、R2串接于正负电源插座之间；电阻R4、电容C1串接于负电源插座与场效应管BG1的栅极之间；晶体三极管BG2的集电极与场效应管BG1的栅极相接、发射极接至负电源插座、基极与场效应管BG1的源极相接。
其原理描述如下在单板10插入背板20后，电源通过R1和电阻R4向电容C1充电，C1上的电压逐渐上升，当达到2～3V时，场效应管BG1导通，为单板10上的电源11模块(二次电源模块)提供了供电回路，从而二次电源模块工作。这样，就使二次电源模块的启动时间略微推迟了几毫秒，并且延长了启动时间，避免了插拔火花和电源上的电压尖峰。缓启动电路13中晶体三极管BG2是为了对流过二次电源模块的电流进行限流而设置的反馈器件。晶体三极管BG2通过它的B-E结并联电阻R3的压降来监测二次电源模块流过的电流，并通过控制场效应管BG1的栅极将此电流限制在有限的范围内。对于使用普通小功率双极型三极管的情况，流过二次电源模块的电流不超过0.6V/R3。例如，R3取0.2欧姆，则电流被限制在3A以下。在设计上要注意，任何情况下二次电源模块实际吸收的电流都要小于0.6V/R3，否则BG1容易因为过热而烧毁。也就是说，首先要考虑二次电源模块有可能吸收的最大电流Imax，然后通过调整R3使缓启动电路13的限流值大于Imax。
与单板10相应地，在背板20一侧设有可分别插入单板正负电源插座101、102、信号连接器插座103、信号地连接器插座104以及保护地连接器插座105的正负电源连接器201、202、信号线连接器203、信号地连接器204、保护地连接器205。所述的背板20的正负电源连接器201、202、信号地连接器204、保护地连接器205的长度均设计为长于信号线连接器203的长度。这样，保证在插接背板20时，正负电源连接器201、202和信号地连接器204、保护地连接器205首先进入单板1的正负电源插座101、102、信号地连接器插座104以及保护地连接器插座105，当信号线接触时，单板10的电源已经正常，地线也已连接就绪，避免了损坏器件和造成信号紊乱。设插拔的速度为0.5m/S，正负电源连接器201、202比信号线连接器长2CM，则从单板和背板的电源连接器的接触时刻T1到单板和背板的信号线的接触时刻T2的时间差为40mS。则要求缓启动电路13要在此40mS内启动。因此电容C1不能太大。一般地，在R1，R2分别为15K和5K的情况下C1取2uF左右，可以保证缓启动电路在10mS内启动。
在本发明的实施例中，缓启动电路13中的电阻R1选用15K0.5W的金膜电阻，场效应管BG1选用IRF540，晶体三极管BG2选用BC847，R3选用两个0.1欧姆1W电阻串联、也可使用一个0.1欧姆1W的电阻。电容C1选用2.2uF16V的钽电解电容。其它元件不做特别要求。而背板20中电正负源连接器201、202，信号地连接器204和保护地连接器205的长度比信号线连接器203的长度约长2CM。
权利要求
1.一种可实现交换机单板热插拔的单板，包括电源模块、输入滤波电路，电源模块为单板提供电源，输入滤波电路由输入滤波电容、滤波电感构成，单板的一侧开设有分别与背板的正负电源连接器、信号连接器、信号地连接器以及保护地连接器相插接的正负电源插座、信号连接器插座、信号地连接器插座以及保护地连接器插座，输入滤波电路的输出端接电源模块的输入端，其特征在于所述的输入滤波电路的输入端接有一缓启动电路。
2.如权利要求1所述的可实现交换机单板热插拔的单板，其特征在于所述的缓启动电路接在单板的正负电源插座与输入滤波电路之间。
3.如权利要求2所述的可实现交换机单板热插拔的单板，其特征在于所述的缓启动电路包含有一场效应管BG1、晶体三极管BG2、电阻R1、R2、R3、R4、电容C1，场效应管BG1作为开关管，其漏极作为缓启动电路的输出接至输入滤波电路，栅极接至由电阻R1、R2构成的分压电路中点，源极通过限流电阻R3接至单板上的负电源插座；电阻R1、R2串接于正负电源插座之间；电阻R4、电容C1串接于负电源插座与场效应管BG1的栅极之间；晶体三极管BG2的集电极与场效应管BG1的栅极相接、发射极接至负电源插座、基极与场效应管BG1的源极相接。
4.如权利要求3所述的可实现交换机单板热插拔的单板，其特征在于所述的限流电阻R3的取值在0.1Ω-0.2Ω之间；所述的电容C1取值在大致为2uF。
5.一种可实现交换机单板热插拔的背板，该背板一侧设有可分别插入单板正负电源插座、信号连接器插座、信号地连接器插座以及保护地连接器插座的正负电源连接器、信号线连接器、信号地连接器、保护地连接器，其特征在于所述的背板的正负电源连接器、信号地连接器、保护地连接器的长度均比信号线连接器的长度约长2CM。
全文摘要
本发明公开了一种可实现交换机单板热插拔的单板及其背板,在交换机的单板的输入滤波电路的输入端接有一缓启动电路,以及将背板的正负电源连接器、信号地、保护地连接器的长度均信号线连接器的长度约长2CM。以此来避免插拔单板时单板的电源电流尖峰会通过背板上的电源供电线对交换机中的其它单板造成冲击,造成其它单板工作混乱或复位以及因插拔单板造成的火花引起的电源连接器被电弧烧坏。
文档编号H04Q1/00GK1297312SQ9912402
公开日2001年5月30日 申请日期1999年11月18日 优先权日1999年11月18日
发明者常悦, 臧大军 申请人:深圳市华为技术有限公司