[发明专利]一种新型HOT SWAP控制芯片设计方法

说明书

  

技术领域

本发明涉及一种控制芯片设计方法，属于计算机芯片技术领域，具体地说是一种新型HOT SWAP控制芯片设计方法。 

背景技术

普通的HOTSWAP线路结构，通常分为高精度电阻，大功率MOSFET与控制芯片，控制芯片通过侦测高精度电阻两端的电压侦测电流大小，通过侦测的结果利用PMBUS协议反馈给主机，其OCP保护机制也基于此处完成。控制芯片通过控制MOSFET来开关线路，并且保证在热插拔期间或者线路开启时，将Inrush current控制在安全范围之内。普通的HOT SWAP线路在LAYOUT时局限较大，具体情况如下： HOTSWAP 线路在电源输入的连接器处，连接器通过压接或者焊接方式通过不同电源层连入主板，需要通过HOT SWAP线路，需要在输入端打足够的过孔，连接到高精度电阻处，而通过高精度电阻后，无法传输足够的电流，需要在高精度电阻与MOSFET间打足够的过孔，在输出端需要通过不同电流层传输，同样需要足够的过孔数量，PCB过孔数量太多，如果服务器主板功耗高时，会造成不必要的无用功率。因为通过侦测电阻两端电压来侦测电流大小，所以电流反馈线路非常容易受到干扰，并且此种方式侦测电流的精度受LAYOUT因素影响。因MOSFET在线路中起到开关作用，过电流大小决定使用MOSFET多少，MOSFET数量多时，占用PCB面积过大，对布局影响较大。 

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足和问题，提供一种新型HOT SWAP控制芯片设计方法，提出的具体方案是： 

一种新型HOT SWAP控制芯片设计方法，其特征是具体步骤为：

①将MOSFET与控制IC集成为一颗芯片，并且通过电流镜像原理反馈给控制单元通过MOSFET的电流值大小，通过此单元实现OCP保护功能；

②内部集成MOSFET温度侦测单元，通过此单元实现OVP保护或者UVLO保护；

③内部数字控制单元，实现电流侦测，温度侦测，电压侦测，并存储到寄存器中，通过PMBUS协议，允许主机访问寄存器，读取数据。

所述的步骤①中电流值的大小通过MOSFET矩阵中固定位置挑选其中一颗MOSFET作为基准，此颗MOSFET通过的电流与整颗MOSFET成正比关系，通过侦测流过此颗MOSFET的电流来计算流过整体芯片的电流大小。 

所述的步骤②中侦测VIN端电压，当电压高于设定值时，触发保护OVP保护；当电压低于设定值时，触发保护UVLO保护。 

本发明的有益之处是：本专利将MOSFET与控制芯片集成在一起后，利用MOSFET的镜像电流来侦测通过MOSFET的电流值大小，简化了传统HOT SWAP线路设计，在线路设计方面更简单，并且对LAYOUT的布局布线更加简洁，减少了PCB的占用面积，以及设计中所涉及的过孔数量，利用本发明方法设计的控制芯片，线路设计简单，易于LAYOUT设计，并且可以灵活布局，降低PCB的占用面积。 

具体实施方式

为更好阐释本发明，现对本发明的内容进行具体描述。 

电流侦测功能实现： 

电流侦测单元是通过镜像电流原理实现，具体为：在MOSFET矩阵中固定位置挑选其中一颗MOSFET作为基准，此颗MOSFET通过的电流与整颗MOSFET成正比关系，通过侦测流过此颗MOSFET的电流来计算流过整体芯片的电流大小，以目前的MOSFET制造工艺，基本可以将电流控制在±1%以内。

FET Control模块实现： 

1） Gate drive功能实现：VBST pin需要在线路中连接电容到Vout端，以提供NMOS足够的Vgs电压。

2）Soft Start 功能实现：SS pin需要在外部连接一颗MLCC电容，Soft Start模块中有一个固定的电流源对外部MOSFET充电，并侦测电容的电压来调整驱动MOSFET电压值得大小，通过此功能延长MOSFET在可变电阻区的时间，并控制MOSFET的阻抗，来调整在开启时MOSFET过电流的大小。 

保护模块实现： 

1） OCP保护实现： 电流侦测模块会将侦测到的电流大小反馈到保护模块中，其反馈回来的信号为电压值，此电压值会跟OCP保护模块中的比较器进行比较，当电压高于设置电压时，将同种控制模块进行保护。

2）OVP保护，侦测VIN端电压，当电压高于一定值时，将通知控制芯片触发保护。 

3）UVLO保护，欠压保护，侦测VIN端电压，当电压低于一定值时，将通知控制芯片触发保护。