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功率技術/新能源  

利用簡單電路解決熱插拔過程的USB電流過衝問題

上網時間: 2010年06月10日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:USB  過衝  熱插拔 

將一個簡單的隨身碟或其它週邊設備插入USB埠時,可能不經意地導致了意外的系統重置。此時就必須在連接埠前端提供一個限流器,以便在插拔埠時避免短路和過載。

這種USB介面的一個特性是必須為各種可連接的週邊設備供電,例如:隨身碟、小型硬碟、數據機、MP3或記憶體卡等。例如,提供12V主電源軌的伺服器板等應用中包含一個降壓轉換器,可將該電壓降至3.3V,以便用於為邏輯電路供電。此外,它還包括一個升壓電路,可將3.3V電壓提升到標準的USB埠電壓(5V,可提供500mA電流)。

帶電插入週邊設備時可能引發一些問題:瞬間於連接埠的5V接腳插入一個非純電阻的負載,由於存在容性元件,因而會產生快速且大幅升高的電流,使得USB埠的電流遠遠超出500mA。

當然,把一個較大的硬碟連接到埠時會產生類似問題,此時的容性負載不再是主要問題,因為硬碟的標準工作電流可能超出500mA,而導致了系統重置或使電源進入保護狀態。為了抑制突波電流,而使電流限制在500mA以內的最大輸出,我們通常會在5V電源和連接埠的VOUT接腳之間增加保護元件。

在負載接取後,由於保護元件無法立即進行限流(電路未達到故障電流限制或產生振動),因而在熱插拔後會出現一段短暫的盲區,而使系統穩定。然而,電源在此期間必須能夠承受突波電流的衝擊。降壓轉換器由於利用ILIMIT電阻而對IOUT進行檢測,因而能夠處理一定的突波,電流迴路也將IOUT保持在電阻設置的閘限值內。

升壓轉換器則不具備這一功能。升壓轉換器的電感在VIN和負載之間提供了一個連續通道,當電源不能為負載提供足夠的電流時,它開始為升壓轉換器的電壓源充電。有些情況下,這一舉動可能造成監控電路觸發系統重置,導致圖1所示的系統失效。

為5V升壓電路進行簡單修正可以解決這一問題:在升壓轉換器輸出和反饋電阻分壓器之間插入一個小電阻(大約0.5Ω)。由於5V轉換器(MAX1760 DC/DC轉換器)補償該電阻兩端的壓差,作用在IOUT限制器(MAX8586)的電壓與5V負載電流無關。

這一電路改動能夠在帶電插入隨身碟等低電容器負載(1μF)時避免出現較高的峰值電流,這種峰值電流會先後導致升壓轉換器和3.3V匯流排的過載,因而使系統重置。0.5Ω電阻不僅可在系統處於‘盲區’期間將峰值電流限制在合理範圍內,還能夠將IOUT的最大值限制在500mA,以滿足USB埠的要求。


圖1.在為USB埠產生5V電源的同時,該電路能夠抑制USB連接器熱插拔過程中的峰值電流,並根據USB埠的需要而使工作電流限制在500mA以內。

作者:Luciano Bordogna

現場應用工程師

Maxim Integrated Products





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