一種負載開關設計方法及負載開關的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種負載開關設計方法及負載開關，該方法包括：確定負載開關在上電瞬間浪涌電流的值；根據所述浪涌電流的值確定軟啟動電容的目標容值；在負載開關的柵極對地接入具有所述目標容值的軟啟動電容。根據本方案，通過在負載開關的柵極對地接入軟啟動電容，由于負載開關中包括充電電容，該充電電容需要形成電勢差之后才會打開，在對負載開關上電時，充電電荷可以分布到軟啟動電容上，使得充滿負載開關中充電電容的時間加長，打開負載開關MOS管的時間變慢，進而降低負載開關在上電瞬間的浪涌電流，提高存儲服務器的穩定性。
【專利說明】
-種負載開關設計方法及負載開關
技術領域
[0001] 本發明設及電路技術領域，特別設及一種負載開關設計方法及負載開關。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著互聯網技術的飛速發展，存儲服務器的相關設計技術日益完善，同時 存儲服務器為了滿足更高的需求其設計也更加復雜。在存儲服務器的電源設計中，為了滿 足不同的供電時序要求，負載開關架構被廣泛應用。目前的負載開關設計架構在上電的瞬 間會出現浪涌電流過大的問題，該問題可能會造成前端集成電路過電流保護，從而導致整 個服務器都無法開機的問題，嚴重影響存儲服務器的穩定性。
【發明內容】
[0003] 本發明實施例提供了一種負載開關設計方法及負載開關，W降低負載開關在上電 瞬間的浪涌電流。
[0004] 第一方面，本發明實施例提供了一種負載開關設計方法，包括：
[0005] 確定負載開關在上電瞬間浪涌電流的值；
[0006] 根據所述浪涌電流的值確定軟啟動電容的目標容值；
[0007] 在負載開關的柵極對地接入具有所述目標容值的軟啟動電容。
[000引優選地，所述確定負載開關在上電瞬間浪涌電流的值，包括：
[0009] 利用如下公式計算負載開關在上電瞬間浪涌電流的值：
[0010]
[0011] 其中，I用于表征所述浪涌電流的值;Co用于表征負載開關中輸出電容的容值;d (V)用于表征所述輸出電容的正極電壓;d(t)用于表征所述浪涌電流上升時間。
[0012] 優選地，所述確定負載開關在上電瞬間浪涌電流的值，包括：
[0013] 利用示波器的電流探頭量測負載開關在上電瞬間后端電流的值，將量測的該后端 電流的值作為所述浪涌電流的值。
[0014] 優選地，所述根據所述浪涌電流的值確定軟啟動電容的目標容值，包括：
[0015] 根據所述浪涌電流的值，計算負載開關開啟的最大允許時間；
[0016] 根據所述最大允許時間，計算所述軟啟動電容的目標容值。
[0017] 優選地，所述計算負載開關開啟的最大允許時間，包括：
[0018] 通過下式計算負載開關開啟的最大允許時間：
[0019]
[0020] 其中，tss用于表征負載開關開啟的最大允許時間；I用于表征所述浪涌電流的值； Co用于表征負載開關中輸出電容的容值;Vo用于表征輸出電壓。
[0021 ]優選地，所述計算所述軟啟動電容的目標容值，包括：
[0022] 利用下式計算所述軟啟動電容的目標容值：
[0023]
[0024] 其中，Cl用于表征所述軟啟動電容的目標容值;tss用于表征負載開關開啟的最大 允許時間;R用于表征與負載開關的柵極相對應的電阻阻值;Vg用于表征負載開關的柵極對 應的最終電壓;Vt用于表征負載開關的柵極對應的瞬時電壓。
[0025] 優選地，在所述在負載開關的柵極對地接入具有所述目標容值的軟啟動電容之 后，進一步包括:對負載開關進行上電，驗證上電瞬間的浪涌電流。
[00%]優選地，驗證得到的上電瞬間的浪涌電流為13A。
[0027] 第二方面，本發明實施例還提供了一種負載開關，其特征在于，利用上述任一所述 的負載開關設計方法設計所得。
[0028] 本發明實施例提供了一種負載開關設計方法及負載開關，通過在負載開關的柵極 對地接入軟啟動電容，由于負載開關中包括充電電容，該充電電容需要形成電勢差之后才 會打開，在對負載開關上電時，充電電荷可W分布到軟啟動電容上，使得充滿負載開關中充 電電容的時間加長，打開負載開關MOS管的時間變慢，進而降低負載開關在上電瞬間的浪涌 電流，提高存儲服務器的穩定性。
【附圖說明】
[0029] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明 的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可W根據 運些附圖獲得其他的附圖。
[0030] 圖1是本發明一個實施例提供的一種方法流程圖；
[0031 ]圖2是本發明一個實施例提供的另一種方法流程圖；
[0032] 圖3是本發明一個實施例提供的增加軟啟動電容之前的負載開關示意圖；
[0033] 圖4是本發明一個實施例提供的對圖3的負載開關進行的仿真示意圖；
[0034] 圖5是本發明一個實施例提供的增加軟啟動電容之后的負載開關示意圖；
[0035] 圖6是本發明一個實施例提供的對圖5的負載開關進行的仿真示意圖。
【具體實施方式】
[0036] 為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0037] 如圖1所示，本發明實施例提供了一種負載開關設計方法，該方法可W包括W下步 驟：
[0038] 步驟101:確定負載開關在上電瞬間浪涌電流的值；
[0039] 步驟102:根據所述浪涌電流的值確定軟啟動電容的目標容值；
[0040] 步驟103:在負載開關的柵極對地接入具有所述目標容值的軟啟動電容。
[0041] 由于電容在充電時，電容的正端會聚集大量的正電荷，當電荷數到達一定程度之 后，會存在一個電勢差，其中電容的Q=It,時間越短，電流會越大；因此，為了降低負載開關 上電瞬間的電流，可W將充電的時間拉長。
[0042] 因此，根據上述實施例，通過在負載開關的柵極對地接入軟啟動電容，由于負載開 關中包括充電電容，該充電電容需要形成電勢差之后才會打開，在對負載開關上電時，充電 電荷可W分布到軟啟動電容上，使得充滿負載開關中充電電容的時間加長，打開負載開關 MOS管的時間變慢，進而降低負載開關在上電瞬間的浪涌電流，提高存儲服務器的穩定性。
[0043] 在本發明一個實施例中，為了提高浪涌電流確定的效率，可W通過如下公式計算 負載開關在上電瞬間浪涌電流的值：
[0044]
[0045] 其中，I用于表征所述浪涌電流的值;Co用于表征負載開關中輸出電容的容值;d (V)用于表征所述輸出電容的正極電壓;d(t)用于表征所述浪涌電流上升時間。
[0046] 在本發明一個實施例中，為了保證確定的負載開關在上電瞬間浪涌電流的值的準 確性，可W通過如下方式確定負載開關在上電瞬間浪涌電流的值：
[0047] 利用示波器的電流探頭量測負載開關在上電瞬間后端電流的值，將量測的該后端 電流的值作為所述浪涌電流的值。
[0048] 由于利用示波器的電流探頭量測出的浪涌電流的值更加準確，因此，在本發明一 個實施例中，還可W利用示波器對上述公5
t算出的浪涌電流的值進行驗證， W驗證計算出的浪涌電流值是否準確。
[0049] 由于在負載開關的柵極處增加的軟啟動電容的容值對負載開關的浪涌電流同樣 存在影響，在本發明一個實施例中，可W根據浪涌電流的值確定軟啟動電容的目標容值，該 方式可W包括如下內容：
[0050] 根據所述浪涌電流的值，計算負載開關開啟的最大允許時間；
[0051 ]根據所述最大允許時間，計算所述軟啟動電容的目標容值。
[0052]在本發明一個實施例中，可W通過下式計算負載開關開啟的最大允許時間：
[0化3]
[0054] 具甲，tss用于巧怔負載開關開啟的最大允許時間；I用于表征所述浪涌電流的值； Co用于表征負載開關中輸出電容的容值;Vo用于表征輸出電壓。
[0055] 在本發明一個實施例中，可W利用下式計算所述軟啟動電容的目標容值：
[0化6]
[0057]其中，Cl用于表征所述軟啟動電容的目標容值;tss用于表征負載開關開啟的最大 允許時間;R用于表征與負載開關的柵極相對應的電阻阻值;Vg用于表征負載開關的柵極對 應的最終電壓;Vt用于表征負載開關的柵極對應的瞬時電壓。
[005引下面通過一個具體的負載開關示例，對本發明實施例的負載開關設計方法進行詳 細說明。
[0059] 如圖2所示，本發明實施例提供了一種負載開關設計方法，該方法可W包括W下步 驟：
[0060] 步驟201:確定負載開關在上電瞬間浪涌電流的值。
[0061] 請參考圖3,為一種負載開關的示例，在該負載開關中，上電瞬間，其浪涌電流會非 常大，造成開關器件的損壞。
[0062] 其中，可W通過如下式(1)計算負載開關在上電瞬間浪涌電流的值：
[006；3]
口)
[0064]其中，I用于表征所述浪涌電流的值;Co用于表征負載開關中輸出電容的容值;d (V)用于表征所述輸出電容的正極電壓;d(t)用于表征所述浪涌電流上升時間。
[00化]其中，輸出電容值為圖3所示電容C2和電容C3的并聯值
[0066] 在本實施例中，還可W利用示波器的電流探頭量測負載開關在上電瞬間后端電流 的值，其中，該量測的后端電流的值為浪涌電流的值。其中，該后端電流的值為輸出電容對 應的電流值。
[0067] 進一步地，可W通過示波器的電流探頭量測負載開關的后端電流的值來對利用式 (1)計算出的浪涌電流的值進行驗證，W驗證該計算出的浪涌電流的值是否正確。
[0068] 步驟202:根據所述浪涌電流的值，計算負載開關開啟的最大允許時間。
[0069] 在本實施例中，可W通過如下式(2)計算負載開關開啟的最大允許時間：
[0070] (2)
[0071] AT，tssm J 征負載開關開啟的最大允許時間；I用于表征所述浪涌電流的值； Co用于表征負載開關中輸出電容的容值;Vo用于表征輸出電壓。
[0072] 其中，該輸出電壓為并聯在一起的C2和C3兩端的電壓。
[0073] 步驟203:根據所述最大允許時間，計算所述軟啟動電容的目標容值。
[0074] 在本連施例中，可Pi通討化下式(3)計算軟啟動電容的目標容值：
[00 對
（3)
[0076] 其中，Cl用于表征所述軟啟動電容的目標容值;tss用于表征負載開關開啟的最大 允許時間;R用于表征與負載開關的柵極相對應的電阻阻值;Vg用于表征負載開關的柵極對 應的最終電壓;Vt用于表征負載開關的柵極對應的瞬時電壓。
[0077] 根據上述步驟201-203,對邸1=?3￥3、邸2 = ?3￥3_1、邸3 = 91柵極電壓、邸4 =浪涌 電流，進行仿真，得到如圖4所示的仿真結果，在該仿真結果中可W得到浪涌電流I最大為 35A，負載開關開啟的最大允許時間tss為0.6ms。
[0078] 根據上述公式可W計算得到軟啟動電容Cl對應的目標容值為0.22UF。
[0079] 步驟204:在負載開關的柵極對地接入具有所述目標容值的軟啟動電容。
[0080] 請參考圖5,為增加了軟啟動電容Cl之后的負載開關示意圖。
[0081] 步驟205:對負載開關進行上電，驗證上電瞬間的浪涌電流。
[0082] 由于電容在充電時，電容的正端會聚集大量的正電荷，當電荷數到達一定程度之 后，會存在一個電勢差，其中電容的Q = It,時間越短，電流會越大；因此，為了降低負載開關 上電瞬間的電流，可W將充電的時間拉長。
[0083] 因此，通過在負載開關的柵極對地接入軟啟動電容Cl,由于負載開關中包括充電 電容，該充電電容需要形成電勢差之后才會打開，在對負載開關上電時，充電電荷可W分布 到軟啟動電容上，使得充滿負載開關中充電電容的時間加長，打開負載開關MOS管的時間變 慢，進而降低負載開關在上電瞬間的浪涌電流，提高存儲服務器的穩定性。
[0084] 請參考圖6,為對圖5所示的負載開關進行仿真得到的仿真結果，根據該仿真結果 可知，浪涌電流最大為13A。
[0085] 本發明實施例還提供了一種負載開關，該負載開關是利用上述實施例中所述負載 開關設計方法設計所得，得到的負載開關請參考圖5。
[0086] 綜上，本發明各個實施例至少可W實現如下有益效果：
[0087] 1、在本發明實施例中，通過在負載開關的柵極對地接入軟啟動電容，由于負載開 關中包括充電電容，該充電電容需要形成電勢差之后才會打開，在對負載開關上電時，充電 電荷可W分布到軟啟動電容上，使得充滿負載開關中充電電容的時間加長，打開負載開關 MOS管的時間變慢，進而降低負載開關在上電瞬間的浪涌電流，提高存儲服務器的穩定性。
[0088] 2、在本發明實施例中，通過利用示波器的電流探頭量測負載開關在上電瞬間后端 電流的值，從而可W對計算得到的浪涌電流的值進行驗證，W保證浪涌電流的準確性。
[0089] 上述裝置內的各單元之間的信息交互、執行過程等內容，由于與本發明方法實施 例基于同一構思，具體內容可參見本發明方法實施例中的敘述，此處不再寶述。
[0090] 需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二之類的關系術語僅僅用來將一個實體 或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示運些實體或操作之間存在 任何運種實際的關系或者順序。而且，術語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋非 排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素， 而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為運種過程、方法、物品或者設備所固 有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個......"限定的要素，并不排 除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同因素。
[0091] 本領域普通技術人員可W理解:實現上述方法實施例的全部或部分步驟可W通過 程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可W存儲在計算機可讀取的存儲介質中，該程序 在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟;而前述的存儲介質包括:R〇M、RAM、磁碟或者光 盤等各種可W存儲程序代碼的介質中。
[0092] 最后需要說明的是：W上所述僅為本發明的較佳實施例，僅用于說明本發明的技 術方案，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內所做的任何修改、 等同替換、改進等，均包含在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種負載開關設計方法，其特征在于，包括： 確定負載開關在上電瞬間浪涌電流的值； 根據所述浪涌電流的值確定軟啟動電容的目標容值； 在負載開關的柵極對地接入具有所述目標容值的軟啟動電容。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定負載開關在上電瞬間浪涌電流的 值，包括： 利用如下公式計算負載開關在卜電瞵間浪涌電流的倌：其中，I用于表征所述浪涌電流的值;Co用于表征負載開關中輸出電容的容值;d(V)用于 表征所述輸出電容的正極電壓;d(t)用于表征所述浪涌電流上升時間。3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定負載開關在上電瞬間浪涌電流的 值，包括： 利用示波器的電流探頭量測負載開關在上電瞬間后端電流的值，將量測的該后端電流 的值作為所述浪涌電流的值。4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述浪涌電流的值確定軟啟動電 容的目標容值，包括： 根據所述浪涌電流的值，計算負載開關開啟的最大允許時間； 根據所述最大允許時間，計算所述軟啟動電容的目標容值。5. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述計算負載開關開啟的最大允許時間， 包括： 通過下式計算負載開關開啟的最大允許時間：其中，tss用于表征負載開關開啟的最大允許時間；I用于表征所述浪涌電流的值;Co用 于表征負載開關中輸出電容的容值;Vo用于表征輸出電壓。6. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述計算所述軟啟動電容的目標容值，包 括： 利用下式計算所述軟啟動電容的目標容值：其中，C1用于表征所述軟啟動電容的目標容值;tss用于表征負載開關開啟的最大允許 時間;R用于表征與負載開關的柵極相對應的電阻阻值;Vg用于表征負載開關的柵極對應的 最終電壓;V t用于表征負載開關的柵極對應的瞬時電壓。7. 根據權利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于，在所述在負載開關的柵極對地接 入具有所述目標容值的軟啟動電容之后，進一步包括:對負載開關進行上電，驗證上電瞬間 的浪涌電流。8. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，驗證得到的上電瞬間的浪涌電流為13A。
【文檔編號】G06F1/26GK106020407SQ201610322336
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月16日
【發明人】于云杰
【申請人】浪潮電子信息產業股份有限公司