[发明专利]一种热插拔单板及功率测量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种热插拔单板及功率测量的方法。

背景技术

随着环保理念在各领域的引入，越来越多的设备采购商开始要求设备生产商提供的设备可以实时测量功耗，作为环保评测的依据。当前及未来数据通信领域呈现出高带宽、多业务的需求，对于中高端数据通信设备来说，要用性能强劲的大容量内存处理器、大容量交换芯片来实现高带宽，这些导致了设备的功耗大幅上升。大多数的中高端设备都采用热插拔单板的方式，以往这些热插拔单板采用48V供电，功率大电流也不大。但从成本的角度考虑，高电压时整机电源的成本高，为了降低成本，目前越来越多的设备开始采用低压12V为热插拔单板供电，此时随着功率的增大，电流将明显增大，使得低压大功率热插拔单板的功率测量成为一个新课题。

一块热插拔单板可以简化为如图1所示的模型，存在容性负载和一个恒流负载，热插拔单板稳定运行时功率是一定的，即W＝V*I。但当热插拔单板刚插入时，开关相当于突然闭合，由于有容性负载的存在，相当于瞬间对地短路，会存在较大的冲击电流。

为了解决上电电流冲击的问题，实际的热插拔单板可以采用如图2所示的结构。在上电过程中采用串联可变电阻的方式控制冲击电流，初始时可变电阻阻值很大，在一段时间内逐渐减小，减小到几毫欧姆，保证热插拔单板在上电启动过后，热插拔单板进入正常工作期间，串联电阻产生的额外功耗足够小。

在现有技术中，小功率热插拔单板的电路可以如图3所示。现有的功率测量方案，通过测量入库电压V及电阻电压Rv，其中电阻采用已知阻值为r的精密电阻，热插拔单板功率W=V*(Rv/r)。

图3中的恒流负载是指热插拔单板在某种特定运行模型下，处理器及外围芯片工作在固定的模式及环境温度情况下，热插拔单板的功率恒定。就是说恒流负载是在某个特定环境下的恒流，长时间来说，这个恒流负载的电流是个变化的值。

如果将如图3所示的电路用于大功率热插拔单板，要测量该系统的实时功率，面临着高成本，以及为了测量功率而带来额外消耗功率的问题。以中高端设备的热插拔单板功率为300瓦特（W）为例，12V供电时，热插拔单板最大电流25安培（A），串联电阻的功耗为I*I*r=625*r。热插拔单板处于待机状态时电流小到几安培，电流在几安培至25安培间变化。目前这个测试电阻的阻值在5-10毫欧之间（精度1%），电阻上的功耗可以高达3-6W，需要选用一些特殊或定制电阻来解决，存在供货风险及高成本。且这类电阻的封装比较特殊，是一个封装很大的金属线，对于生产来说也是一个较大的挑战，需要调整这类热插拔单板的生产工艺流程。同时，如果电阻功耗达6W，那么就要为电阻加散热装置，这也会导致成本增加及热插拔单板设计复杂度增加。（需要说明的是，R电阻值不可能选的太小（例如选择1或2毫欧），如果太小的话，印刷电路板（PCB）走线、焊盘与电阻的接触、焊料等都会带来电阻值，这些因素带来的附加串联电阻会降低电流测量精度。）

如图4所示，如图3所示的方案还有一个变形方案，用N个大电阻的并联来产生小电阻。将该变形方案用于大功率热插拔单板，利用N个电阻分担功率，可以解决单个电阻功率较大的问题。但如果采用N个大电阻的并联来产生小电阻，这个做法也存在问题：电阻不是理想阻值的电阻，各电阻的阻值间有差异，各电阻的承担的功率不能精确为W/N，承担多功率的电阻可能提前失效，只要一个电阻失效，热插拔单板最大功耗不变，电阻功耗承担关系变为（W/（n-1））其他电阻会逐一失效，降低热插拔单板的可靠性。同时，由于电阻失效，会导致未失效电阻过热燃烧，由此还会导致很大的安全隐患。还有一个问题是多个并联的电阻只要一个电阻由于某种原因，例如电阻虚焊、磕碰导致脱落，那么其它电阻都会发生逐一脱落的现象，进一步使得热插拔单板的可靠性降低。

发明内容

本发明实施例提供一种热插拔单板及功率测量的方法，用于实现热插拔单板在低压大电流环境中的功率测量时，降低热插拔单板功率测量的成本，减少由于功率测量导致的额外功率消耗，并兼顾减少安全隐患，提高热插拔单板的可靠性。

一种热插拔单板，所述热插拔单板包括恒流负载、缓启动芯片、金属氧化物半导体MOS场效应晶体管、外加电阻和开关，其中：

MOS场效应晶体管的栅级与缓启动芯片连接；

串联的外加电阻和开关构成至少一条并联支路，每条并联支路的两端分别与MOS场效应晶体管的漏极和源极连接形成第一支路；

恒流负载的一端连接所述并联支路与漏极的公共端，另一端接地；

所述并联支路与源极的公共端连接输入电源端口。