热插拔和ORing确保高可用性和高可靠性电信系统的不间断运行

电信系统被归类为高可用性系统，不应因服务或维修而断电。这种系统只有在不关闭整个系统电源的情况下通过热插拔卡进行维修时才能实现。电信系统也是一种高可靠性系统。它使用冗余电源来提高系统可靠性。本应用笔记介绍了一种高集成度热插拔加ORing控制器，该控制器可以构建高可用性和高可靠性的电信系统。

电信系统是一种多卡应用，将基于微处理器的嵌入式卡插入背板。一旦启动并运行，这些卡就不应该关闭电源进行维修或维修。这些插入式卡必须进行维修、升级、配置，有时甚至必须“动态”扩展，而不会干扰系统的其余部分。所有更新只能通过热插拔卡来完成，而无需关闭整个系统的电源。这就是为什么电信系统被归类为高可用性系统的原因，该系统 24/7 全天候运行。电信系统也是一种高可靠性系统，它使用冗余电源来确保此处所述的系统可靠性。

本文介绍了一种高集成度的热插拔和 ORing 控制器，该控制器可保护电信系统免受电源故障的影响。使用此控制器，您可以确信您的系统保持高度可靠且始终可用。

了解热插拔

在全面运行的电信系统中，插件卡上的所有大容量电容器和旁路电容器都充满电。当另一张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较大的充电电流。参见图1。

图1.电路板插入顺序和上电时的浪涌电流。

当图1中的卡#3插入系统时，一些浪涌充电电流来自系统中已经处于活动状态的完全充电电容C1、C2和C3。其他充电电流来自前一级。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幅度。

这种浪涌充电电流会导致背板或电源出现电压下降，进而无意中产生系统复位。这种不受限制的电流浪涌还可能对组件造成物理损坏，特别是旁路和大容量电容器、PCB 走线和背板连接器的损坏。

对于这种现象（即使是灾难）的最佳补救措施是在将卡、电缆或其他物品插入或取出完全可操作的带电系统时，使用热插拔控制器来控制峰值浪涌电流。

冗余电源

高可用性电信系统使用冗余电源来增强系统可靠性。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，也会产生明显的正向压降和由此产生的功耗。这种压降还降低了可用的电源电压，这在输入工作范围的低端有时至关重要。为了应对这一过程，应改用具有“理想”二极管行为的电路，该电路可消除正向压降并克服功耗和电压损耗。

使用双通道进行热插拔和 ORing

该器件提供低压降 ORing 开关控制器，可独立控制双通道背靠背 nMOSFET，以执行电源 ORing 和热插拔。MAX5944控制器集成4个MOSFET驱动器（GATE1_和GATE2_），用于控制外部n沟道功率MOSFET，执行低压降电源ORing（GATE1_）和热插拔（GATE2_）。一个检测电阻提供精确的电流检测。GATE1_和GATE2_提供真正的负载断开，以防止电流从IN_和OUT_之间的任一方向流动。

实现热插拔功能
开关控制器（MAX5944）通过始终监测RSENSE两端的电压来限制浪涌电流（图2），并在必要时调节浪涌电流以保持V是至其限流阈值电压（V千).

图2.MAX5944 ORing开关控制器通过始终监测RSENSE两端的电压来限制浪涌电流。

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千/RSENSE_.当负载电流小于 ILIMIT 时，GATE2_上升至 VG2 （5.5V） 以完全增强 MOSFET Q2。当负载试图消耗比ILIMIT更多的电流时，MAX5944的GATE2_下拉电流（IG2D）调节通过Q2_的电流。此操作会导致OUT_充当恒流源。输出电流限制为 ILIMIT。

图3显示了插入未充电卡时的负载电压（Ch1）、功率MOSFET栅极电压GATE2_（Ch2）和浪涌电流（Ch4）。在这种情况下，负载电流为2A;负载电容器为 220μF。

图3.插入未充电卡时，您会看到负载电压 （通道1）、功率 MOSFET 栅极电压 GATE2_ （通道2） 和浪涌电流 （通道4）。

实现ORing功能
分别连接INA和INB的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_体二极管传导（图 2）。但现在GATE1_上升到比SENSE_高5.5V，当V时是超过5mV VOR门限，从而提高Q1_。

图 4 显示了冗余电源启动时发生的情况。负载电压为通道1，GATE1_A为通道2。 电源 A 连接到 INA;电源 B 连接到 INB。在正常情况下，INA（V伊纳） 高于 INB 处的电压 （V国际投资银行).因此，电源 A 用作常规电源，电源 B 用作冗余电源。当常规电源（INA）出现故障时，则V伊纳滴和V是低于 ORing 阈值。MAX5944立即关断Q1A，阻断从负载流向OUTA和INA的反向电流。然后将电源从冗余电源 （INB） 路由到 OUTB，然后路由到负载。

图4.当 V伊纳压降时，MAX5944启动冗余电源INB，确保电信系统电源不中断。

结论

热插拔是确保高可用性和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。在此应用中，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操作提供高集成度方案。

审核编辑：郭婷