讓大多數(shù)工程師感到驚訝的是，分布在背板上的-48V電源顯示出明顯的感應(yīng)阻抗。考慮到旁路電容器通常被排除在背板之外，再加上返回-48V電池或電源的漫長路徑，這似乎是不可避免的。電感驅(qū)動點阻抗的結(jié)果是雙重的:首先，由于完全表面的原因，與插入和其他瞬態(tài)事件相關(guān)的噪聲是不希望出現(xiàn)的。其次，對高dI/dt條件的輸入反應(yīng)呈現(xiàn)相應(yīng)的高輸入電壓浪涌，從而使熱插拔MOSFET以及熱插拔控制器的操作面臨風(fēng)險。

為了減輕這些影響，通常在成功的電路實現(xiàn)中發(fā)現(xiàn)一個包含鉗位元件和緩沖器平行的網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。D3用于箝位輸入反應(yīng)，r8 - c8緩沖器消除振鈴(1)。圖2顯示了在插入和斷路器動作的情況下，增加夾緊和不壓壓前后的結(jié)果。

之前

在沒有鉗位和緩沖器的情況下，MOSFET Q1的漏源電容ec (OSS)與- 48v背板分配母線的電感產(chǎn)生諧振，損耗很小。肖特基二極管D1和d2的存在使問題復(fù)雜化，但在最好的情況下，與最低幅度輸入電壓一致的二極管與C(OSS)并行增加電容，在最壞的情況下，有源二極管峰值檢測輸入，存儲能量(和高壓)在C(OSS)上。由于C(OSS)表現(xiàn)出強烈的電壓依賴性，因此插入時的峰值電壓可以使MOSFET或LT4250雪崩。LTC1921的200v暫態(tài)輸入額定值通常使其免受傷害。在峰值電壓下可用的能量是有限的，很少是破壞的來源。

如果LT4250的斷路器功能被持續(xù)過載調(diào)用，則- 48v接線的電感負(fù)載為(1/2)Li(2)，這代表了潛在的破壞性能量。能量高到足以驅(qū)動某些東西，通常是MOSFET，進(jìn)入雪崩，如波形的平坦部分所示。一旦輸入電流降至零，剩余的能量以一種與操作的插入階段沒有什么不同的方式斷開。

后

箝位二極管和rc緩沖器的增加消除了上述高壓瞬變。在插入時，通過圖1的r8 - c8緩沖器消除振鈴并控制過沖。在斷路器事件期間，輸入反應(yīng)由瞬態(tài)抑制二極管D3鉗定到安全電平。隨后的熄火和隨之而來的爆裂聲也是由緩沖器控制的。

為了量化存儲的能量并優(yōu)化緩沖和夾緊元件的尺寸，必須了解-48V饋電中的電感大小?？紤]到將敏感、昂貴的測試設(shè)備(如HP4815A)連接到多kw -48V供電總線所固有的風(fēng)險，測量這種阻抗是有問題的。幸運的是，有一種更容易的無風(fēng)險的方法來獲得所需的信息，使用一個簡單的振蕩器電路，其中未知的電感與已知的電容共振。在所有極端情況下，這種方法給出的結(jié)果足以量化48v饋電的電感。

簡易測試振蕩器

圖3顯示了一個測試電路，在頻率計(2)的幫助下，可以測量-48V電源的電感。該電路本質(zhì)上是一個柯氏振蕩器，其中諧振電感和功率都由-48V總線提供。該振蕩器的容性臂包括C1和C2, C1和C2接頭處的抽頭為Q1的發(fā)射極供電。耦合設(shè)置以適應(yīng)電感低至≈100nH。基極組件提供偏置和旁路，而r3和R4建立一個大約11mA的發(fā)射極電流，在一個有利的頻率區(qū)域操作晶體管。在發(fā)射極電路中使用兩個電阻來分配耗散，并允許使用普通的四分之一瓦單位。一個小的，現(xiàn)成的電流互感器耦合信號到50歐姆終端的頻率計數(shù)器。

測量是通過將測試電路插入-48V背板，拾取-48V BATT和48v RTN并測量振蕩器頻率來完成的。這兩點之間的環(huán)路電感和電路電容一起決定了振蕩的頻率。

重要的是對輸出信號進(jìn)行變壓器耦合，這樣頻率計數(shù)器就不會接地到-48V RTN。首先，有直流接地回路的問題，因為-48VRTN不是接地或機箱接地。其次，如果-48V RTN被噪聲污染，它可能會污染振蕩器頻率測量。第三，-48V RTN貢獻(xiàn)了它自己的電感份額，這將被引入頻率計數(shù)器的接地所干擾。變壓器耦合消除了這些問題。

使用

振蕩器電路是最有用的構(gòu)造在一個小電路板完成與背板電源連接器和BNC頻率計數(shù)器附件。然后將該組件插入背板以測量- 48v饋電的電感。當(dāng)測試電路從一個連接器移動到下一個連接器并記錄頻率時，各種槽和背板的表征將迅速進(jìn)行。測量的電感根據(jù)相鄰卡或噪聲濾波器的存在，到電源的距離，背板和母線結(jié)構(gòu)等的不同而變化很大。

電感由測量的振蕩頻率根據(jù)基本關(guān)系式計算

其中歐姆為振蕩頻率r, C(O)為振蕩器在集電極Q1處的總等效電容。

電容C(O)大致為

例如，在作者的測試振蕩器上進(jìn)行的測量產(chǎn)生了以下結(jié)果(公式(1)的重新排列):

請注意，為了設(shè)計緩沖器和選擇瞬態(tài)夾鉗，在計算l時，C(O) = 1.8nF的值是可以接受的結(jié)果。

校準(zhǔn)

振蕩元件的累積容差，以及晶體管的性能，影響C(O)的值，因此影響先前計算的準(zhǔn)確性。雖然1.8nF的近似值完全適合緩沖器設(shè)計，但使用以下方法很容易計算出“相關(guān)”電容的潛在更精確的數(shù)字(不需要標(biāo)準(zhǔn)電感器)。

首先，在Q1集電極和-48V臺架電源之間連接一個1μH至10μH的電感器(見圖4)。為了消除由測試引線電感引起的誤差，在電感處旁路-48V電源。測量產(chǎn)生的頻率，f1?，F(xiàn)在將1nF到4.7nF的電容C(X)添加到Q1的集電極上，測量新的頻率f(2)。通過操縱方程(1)來消除電感，將這兩個工作條件聯(lián)系起來。因此

作者的設(shè)置測得f1 =2.9376MHz, f(2) = 1.5663MHz (C(X)= 4.7nF);從式(5)中得到的C(O)值明顯為1.866nF，比式(2)和各組分標(biāo)示值高3.5%左右。

這種校準(zhǔn)方法與測試電感無關(guān)，但受額外電容器C(X)的精度限制。一個5%的銀云母單位足以給方程(2)的驗證。這個數(shù)字改善，如果C(X)是首先測量一個精確的電容計，以建立一個更精確的值。

高級用戶校準(zhǔn)

用幾個C(X)校準(zhǔn)“標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行的一系列測量可以幫助在統(tǒng)計上提高C(O)的準(zhǔn)確性，或者至少增加用戶對感知值的信心。同樣，沒有“標(biāo)準(zhǔn)”電感是必要的，只有一個固定的單元，不改變值之間的兩個。

作者進(jìn)行的一系列此類測量如表1所示，數(shù)據(jù)繪制在圖5中。很容易看出總振蕩電容(C(O) + C(X))和1/歐姆(2)之間的直線關(guān)系，正是這種關(guān)系使我們能夠從X軸截距圖形地推斷出C(O)。

在這種情況下，與公式(2)和(5)計算的值有相當(dāng)?shù)膱D形一致性，因為線在≈1.8nF時似乎越過零。繪圖程序中的曲線擬合工具預(yù)測截距為1.813 nf。

這種方法實際上只是對公式(5)的一種擴展;只是方程(5)是2點近似值，而這里我們把它擴展到5點。

測量電感和電容

對1/歐姆(2)繪制振蕩電容的第二個目的是，它還解決了背板和線束中固有的分布式電容。

使用表1和圖5的方法作為起點，假設(shè)振蕩器現(xiàn)在連接到背板，并且與C(X)相同的測量序列發(fā)生變化。為了便于測量，幾個C(X)電容器安裝在激素測試儀卡上，并選擇開關(guān)或跳線。結(jié)果是圖6中繪制的一組新數(shù)據(jù)。

同樣，借助直線或曲線擬合工具，x軸截距為3.01 nf。該值是振蕩器內(nèi)置電容C(O)加上背板和線束貢獻(xiàn)的電容的總和。除去c (O)，我們發(fā)現(xiàn)

請注意，電感計算使用在c (X) = 0時發(fā)現(xiàn)的頻率值，但使用在1/歐姆(2) = 0時的投影電容3.081nF。

阻尼器設(shè)計

對于如圖1所示的熱插拔控制器電路，將緩沖電容C8的尺寸設(shè)置為所有其他電路電容總和的10倍是很好的。在圖1中，電容是由電路板走線(小，通常被忽略)，D3 (400pF)，可能還有一個輸入二極管(例如D2中的100pF)貢獻(xiàn)的。最大的貢獻(xiàn)者是Q1，在零偏置下稱重為1500pf，在50V下稱重為250pFat。假設(shè)有效值為500pF，則圖1中待緩沖電容的總電容約為1nf，則緩沖電容的值為10nF。如果我們包括圖6中測量的背板電容，則10·2.268nFor≈22nF的值就足夠了。

緩沖電阻R8的大小使電路Q是一個保守的0.1和電路電容的影響是無效的。Q由方程給出

設(shè)Q = 0.1，在c8 = 22nF, L = 1.6μH的特殊情況下，重新排列式(6)得到

這就是我們測量“L”的地方——計算控制q所需的阻尼。使用R8 = 82歐姆and C8 = 22nF的標(biāo)準(zhǔn)值，在48v電源上初始插入期間，消除振鈴，超調(diào)限制在小于100v (PK)。

然而，R8和C8在圖1中有不同的值。C8的值已經(jīng)增加，以便在輸入電源崩潰的情況下充當(dāng)保持電容，從而保證LT4250斷路器和MOSFET關(guān)斷的運行。圖1中C8和R8的工作Q為≈0.04。

輸入箝位，D3

再次參考圖1,D3的大小是為了處理存儲在背板和線束電感中的能量。堅持1.6μH，假設(shè)在C3零歐姆失效時，峰值輸入電流達(dá)到50a。存儲在-48V輸入電感中的能量為

檢查SMAT70A數(shù)據(jù)表顯示，該設(shè)備處理超過200mJ;因此，它對于這個應(yīng)用程序是足夠的。

背板和48v線束中的分布式電容的存在起著有趣的作用。首先，緩沖器必須過大，以解釋我們在前面的計算(式(7))中看到的這個額外電容的阻礙。其次，分布式電容通過吸收一些感應(yīng)能量來幫助鉗位D3，盡管在本例中1.268 nf1吸收小于5μJ。由此我們可以得出結(jié)論，任何分布的“寄生”電容都會影響緩沖器的設(shè)計，早在選擇鉗位時就需要考慮到這一點。

結(jié)論

此處描述的測試振蕩器適用于在- 48v系統(tǒng)中測量背板和線束電感，范圍為100nH至100μH或更高。寄生電容也可以在小于100pF到5nF或更高的范圍內(nèi)測量。如果電路拒絕振蕩，你可以假設(shè)要么電感是良好的阻尼，要么它被大值電容分流。

筆記

1. 在LTC1647數(shù)據(jù)表(圖9、10和11)中詳細(xì)討論了這個主題。

2. hp 5210A頻率計或任何普通計數(shù)器為大多數(shù)測量提供足夠的精度。