(57)【要約】【課題】コンパクトかつ効率の良いホット・スワップ電力供給手段を提供する。【解決手段】ホット・スワップ電力供給回路を開示する。具体的には、ホット・スワップ電力供給回路240は、負荷(220,225)への電流を制御するために使用される。ホット・スワップ電力供給回路240は、電界効果トランジスタ(FET)230、ランプ回路250、及びソース・フォロワ・フィードバック回路260から構成される。FET230は、ゲート232、ソース234、及びドレイン236から構成される。ランプ回路250は、FET230のゲート232に結合され、FET230のソース234に結合された負荷(220,225)に電流を供給するために使用される。ソース・フォロワ・フィードバック回路260は、ソース234とゲート232に結合され、電流の供給に影響を与えるソース234における出力電圧を非線形化するために使用される。【選択図】図２
2004227577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート２３２、ソース２３４、及び、ドレイン２３６を具備する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２３０と、
前記ＦＥＴ２３０の前記ゲート２３２に結合されて、前記ソース２３４に結合された負荷に対する電流の供給を制御するためのランプ回路２５０と、
前記ソース２３４及び前記ゲート２３２に結合されて、前記電流の前記供給に影響を及ぼす、前記ソース２３４における出力電圧を非線形化するためのソース・フォロワ・フィードバック回路２６０
とを備える、電流を制御するためのホット・スワップ電力供給回路２４０。
【請求項２】
前記ソース・フォロワ・フィードバック回路２６０が、コンデンサ２６４を備える、請求項１に記載のホット・スワップ電力供給回路。
【請求項３】
前記ソース・フォロワ・フィードバック回路２６０が、抵抗器２６２に直列に結合されたコンデンサ２６４を具備し、前記抵抗器２６２が、前記ソース２３４及び前記コンデンサ２６４に結合され、前記コンデンサ２６４が、前記抵抗器２６２及び前記ゲート２３２に結合される、請求項１に記載のホット・スワップ電力供給回路。
【請求項４】
前記ランプ回路２５０が、前記ゲート２３２及びアースに並列に結合されたコンデンサ２５４及び電流源２５２を備える、請求項１に記載のホット・スワップ電力供給回路。
【請求項５】
前記ホット・スワップ電力供給回路２４０が、前記負荷（２２０、２２５）から分離された受動バックプレーン構造に配置され、前記バックプレーン構造に、前記負荷（２２０、２２５）が結合される、請求項１に記載のホット・スワップ電力供給回路。
【請求項６】
前記ホット・スワップ電力供給回路２４０が、前記負荷（２２０、２２５）を含むホット・スワッピング可能なモジュールに配置される、請求項１に記載のホット・スワップ電力供給回路。
【請求項７】
ホスト電源２１０が、前記負荷（２２０、２２５）に前記電流を供給するために、前記ソース２３４に結合される、請求項１に記載のホット・スワップ電力供給回路。
【請求項８】
経時電流変化率が、パーソナル・コンピュータ・メモリ・カード国際協会産業用コンピュータ製造者グループ（ＰＩＣＭＧ）規格の１．５Ａ／ｍｓを超えない、請求項１に記載のホット・スワップ電力供給回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の各種実施態様は、受動バックプレーンアーキテクチャ（または受動バックプレーン構造。以下同じ）によるプラグ・イン及びアド・オン機能を備えたサブシステムに対する電力供給に関するものである。より詳しくは、本発明の各種実施態様は、プラグ・イン及びアド・オン機能を備えたサブシステムに対する電力供給を制御するホット・スワップ電力供給回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
受動バックプレーンアーキテクチャは、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）のプラグ・イン及びアド・オン機能を備えた各種サブシステムをスワップ・イン及びスワップ・アウトする柔軟性をもたらすものである。受動バックプレーンアーキテクチャは、プロセッサであるプラグ・イン・サブシステムと、付加機能を備えた複数のプラグ・イン・サブシステムを相互接続するために用いられるシステム・バスから構成される。このアーキテクチャによれば、さまざまなプラグ・イン・サブシステムを追加またはスワップすることにより、結果生じるシステムのダウンタイムを最小限に抑えて、システムの修復、変更、及び、アップグレードを行う柔軟性が得られる。
【０００３】
多くのシステムは、受動バックプレーンアーキテクチャを支援するローカル・バス・システムに依存している。例えば、周辺部品相互接続（Peripheral Component Interconnect:ＰＣＩ）ローカル・バスは、最新のＰＣ、入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置、及び、記憶装置が要求するスループットを提供するのに十分な帯域幅を有している。
【０００４】
しかし、ＰＣＩをローカル・バスとして利用すると、ベンダ間相互運用性及び規格の問題が生じることになる。従って、産業用コンピュータ製品ベンダのグループは、ＰＣＩ産業用コンピュータ製造者グループ（PCI Industrial Computer Manufacturers Group（PCIインダストリアル コンピューター マニュファクチャーズ グループ）:ＰＩＣＭＧ）を設立して、ＰＣＩ及び産業標準アーキテクチャ（Industry Standard Architecture:ＩＳＡ）規格、並びに、中央演算処理装置（ＣＰＵ）カード・インターフェイス仕様に従う産業用受動バックプレーンの規格を規定した。結果として、ＰＣＩとＩＳＡの両方の入力／出力（Ｉ／Ｏ）バスをサポートする、受動バックプレーンアーキテクチャの包括的な仕様及び規格が作成された。
【０００５】
ＰＩＣＭＧ  ＩＩ規格によって取り扱われる問題の１つは、受動バックプレーンアーキテクチャに対するプラグ・イン・サブシステムのホット・スワッピングである。ホット・スワッピングは、ホストが、完全に機能しており、かつ、電力の供給を受けている間に、サブシステム（例えば、プラグ・イン・ボード）をホスト・システムから取り除くか、または、ホスト・システムに追加する機能を表わしている。ホット・スワッピングにおける最大の難問が生じるのは、電力供給を受けているホスト・システムに、最初に、電力供給を受けていないサブシステムを挿入する場合である。ホット・スワップによって、ホストの電源系統に有害な乱れを生じさせたり、ホスト・システムの他のコンポーネントに影響を及ぼすことがあってはならない。
【０００６】
ホット・スワップ問題が生じるのは、ホストの電源系統によって、ホット・スワッピングされるサブシステムの放電した記憶及びバイパス・コンデンサに充電しなければならない場合である。この事象中に、最大電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）を超えてはならない。例えば、プラグ・イン・サブシステムの低電圧レールに関するＰＩＣＭＧ  ＩＩ規格には、最大電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）が１．５Ａ／ｍｓを超えてはならないと規定されている。
【０００７】
しかし、プラグ・イン・サブシステムに電力を供給する、コントローラ・チップで実施される従来のランプ回路（ramp circuit）または電圧調整器は、現在のところ、ＰＩＣＭＧ  ＩＩの電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）規格に違反している。これら従来のランプ回路は、ホスト・システムから負荷としてのプラグ・イン・サブシステムに電流を供給するパス電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を実装している。
【０００８】
先行技術の図１Ａは、従来のランプ回路におけるＦＥＴの出力に関する時間に対する電圧の変化を例示したチャート１００Ａである。出力は、プラグ・イン・サブシステムすなわち負荷に結合されている。先行技術の図１Ａに示すように、プラグ・イン・サブシステムが電力を要求すると、電圧は、直線ランプ状に０ボルトから別の電圧（例えば、−１２〜＋１２ボルト）に増減することになる。
【０００９】
ある例では、電圧遷移Ａ−１１０において、従来のランプ回路の出力において観測される電圧は、０ボルトから正勾配ｍ−１１５へと急激に遷移する。電圧は、電圧遷移Ｂ−１２０における突然の遷移が生じるまで、勾配ｍ−１１５で上昇する。発生する２つの遷移間のランプ時間は、一般に、例えば、２０ｍｓといったミリ秒範囲内である。
【００１０】
遷移Ｂ−１２０において、電圧は、突如として、勾配ｍ−１１５の直線ランプから定電圧の５ボルトに遷移する。これら２つの電圧遷移Ａ−１１０及びＢ−１２０は、後で明らかになるように、最大電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）に関するＰＩＣＭＧ  ＩＩ規格に違反する領域である。
【００１１】
先行技術の図１Ｂは、従来のランプ回路の出力における対応する電圧の変化率（ｄｖ／ｄｔ）を例示したチャート１００Ｂである。この電圧の変化率は、先行技術の図１Ａから求められる最大値が５ボルト／２０ｍｓの方形波をなす。
【００１２】
従来のランプ回路の出力に影響する電流は、先行技術の図１Ｂの電圧変化率（ｄｖ／ｄｔ）に直接関連している。出力における電流は、一定値と電圧変化率（ｄｖ／ｄｔ）を掛けた値になる。一定値は、プラグ・イン・サブシステムすなわち負荷に関連した全バイパス・キャパシタンスである。
【００１３】
バイパス・キャパシタンスが大きく、かつ、電圧変化率が大きいか、あるいは、そのいずれかである場合、従来のランプ回路によってバックプレーン電源から引き出される電流は、電流仕様要件（例えば、電流振幅または電流変化率）に違反する可能性がある。先行技術の図１Ｃは、従来のランプ回路の出力に影響する電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）を例示したチャート１００Ｃである。
【００１４】
最大電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）に関するＰＩＣＭＧ  ＩＩ規格は、従来のランプ回路の電圧遷移Ａ−１１０及び電圧遷移Ｂ−１２０に関連した２つの領域で違反される可能性がある。先行技術の図１Ｃにおいて、電流変化率は、Ａ−１１０で観測される突然の電圧遷移と結びつくと、無限大に近い大きい正の値に急上昇する。同様に、電流変化率は、Ｂ−１２０で観測される電圧遷移と結びつくと、無限大に近い大きい負の数値に急降下する。結果として、これら２つのスパイクは、従来のランプ回路が、最大電流変化率に関するＰＩＣＭＧ  ＩＩ規格に違反することを示している。
【００１５】
先行技術による解決策の１つは、従来のランプ回路に極めて大容量のコンデンサを用いることである。大容量コンデンサは、ＰＩＣＭＧ  ＩＩ規格の最大電流変化率を遵守するため、従来のランプ回路の出力における電圧ランプ率を低下させるのに用いられる。この極めて大容量のコンデンサによって、電圧ランプの全長が増し、ＰＩＣＭＧ  ＩＩ規格に適応するのに役立つ。しかし、従来のランプ回路の出力における電圧は、必要とされるより長い時間期間にわたって線形のままである。従って、従来のランプ回路は、過熱する可能性がある。従来の技術において過熱の解決に用いられたヒート・シンク及び過大サイズのＦＥＴは、金銭的コストと必要とされる物理的スペースの両方の点でコストがかかりすぎ、この解決法を不適切なものにしている。
【００１６】
先行技術によるもう１つのアプローチでは、真の電流源に、ランプ持続期間にわたって線形に増大する電流値をもたらす能動的制御ループが用いられる。このアプローチは、静的抵抗性負荷と共に用いられる場合、ランプ持続期間中、電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）特性を均一にするのに有効に作用する。静的抵抗性負荷を駆動する場合、ランプ持続期間は、予測可能であり、ＦＥＴのエネルギの観点から十分に最適化される。しかし、実際の回路は、増加（または減少）時に、負の抵抗特性を有する可能性のある、半導体と定電力コンバータから構成されている。この結果、ランプ時間が予測不可能になり、ＦＥＴの電力損失が過剰になり、回路のラッチングが回復不能になる可能性がある。さらに、このアプローチは、はるかに複雑であり、センス抵抗器が必要になり、ループ減衰を検討することが必要になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、よりコンパクトで、より効率の良いホット・スワップ電力供給手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
ホット・スワップ電力供給回路を開示する。すなわち、負荷への電流を制御するために、ホット・スワップ電力供給回路が用いられる。ホット・スワップ電力供給回路には、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、ランプ回路、及び、ソース・フォロワ・フィードバック回路が含まれる。ＦＥＴには、ゲート、ソース、及び、ドレインが含まれる。ランプ回路は、ＦＥＴのゲートに結合され、ＦＥＴのソースに結合された負荷に電流を供給するために用いられる。ソース・フォロワ・フィードバック回路は、ソース及びゲートに結合されて、電流の供給に影響するソースにおける出力電圧を非線形化するために用いられる。
【実施例】
【００１９】
本発明の上述の及びその他の目的及び利点は、添付の図面と共に、下記の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。以下、本発明、すなわち、ホット・スワップ電力供給回路の実施態様（それらのいくつかの例が添付図面に示されている）について詳細に説明する。本発明の説明は好ましい実施態様に関連して行われるが、本発明をこれらの実施態様に限定することを意図したものではない。本発明においては、特許請求の範囲によって定義される本発明の思想及び範囲内に含まれる可能性のある代替物、変形物、及び、等価物を網羅することが意図されている。
【００２０】
さらに、本発明に関する下記の詳細な説明において、本発明の完全な理解が得られるように、数多くの特定の細部が説明されている。しかし、当業者であれば理解されるように、本発明は、これら特定の細部がなくても実施可能である。他の事例においては、本発明の局面が不必要に曖昧にならないようにするため、周知の方法、手順、コンポーネント、及び、回路の詳述は控えた。
【００２１】
本発明の実施態様によれば、ホット・スワップ事象中、突入電流の大きさ及び変化率の両方の制御を容易にするホット・スワップ電力供給回路が得られる。結果として、本発明の他の実施態様は、上述の目的に役立ち、プラグ・イン・サブシステムをホット・スワップするための遷移時間の短縮を可能にするので、その結果、パス・トランジスタの電力損失エネルギが最小限に抑えられる。これにより、よりコンパクトで、より効率の良いホット・スワップ回路が得られることになる。
【００２２】
本発明の実施態様は、ＰＣＩ産業用コンピュータ製造者グループ（ＰＩＣＭＧ）規格、その派生規格、及び、他の規格において要求される電流制御仕様に対応するのに非常に適している。他の実施態様には、任意のランプ回路に必要な任意の所定の最大電流の大きさ及び変化率を満たすのに非常に適したものもある。
【００２３】
次に、図２を参照すると、回路図２００には、本発明の実施態様の１つに従って、受動バックプレーンアーキテクチャと一体化されたホット・スワップ電力供給回路が例示されている。受動バックレーンアーキテクチャによって、さまざまなプラグ・イン・アド・オン・サブシステムを電子システム（例えば、パーソナル・コンピュータ）においてスワップ・イン及びスワップ・アウトする柔軟性が得られる。プラグ・イン・アド・オン・システムは、当業者には、ボード、ブレード、または、ホット・スワップ可能なモジュールとしても知られている。このアーキテクチャによれば、さまざまなプラグ・イン・サブシステムを追加またはスワップすることにより、結果生じるシステムのダウンタイムを最小限に抑えて、システムの修復、変更、及び、アップグレードを行う柔軟性が得られる。
【００２４】
この実施態様では、ホット・スワップ電力供給回路２４０は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２３０、ランプ回路２５０、及び、ソース・フォロワ・フィードバック回路２６０から構成される。ホット・スワップ電力供給回路２４０は、ソース・フォロワ構成において、電力用電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２３０を用いて、ホスト電源Ｖｉｎ２１０からサブシステム負荷ＲＬ２２０及びサブシステム負荷コンデンサＣＬ２２５に電力を供給する。ある事例では、サブシステム負荷コンデンサＣＬは、バイパス・コンデンサである。ＦＥＴは、突入電流制限器の働きをする。サブシステム負荷ＲＬ２２０及びサブシステム・バイパスコンデンサＣＬ２２５は、ソース２３４及びアースに対して並列に結合されている。
【００２５】
ＦＥＴは、ゲート２３２、ソース２３４、及び、ドレイン２３６から構成されている。ＦＥＴは、ソース・フォロワとして構成されるので、ソース２３４の電圧は、ゲート２３２の電圧に追従する。ＦＥＴがその安全動作電力範囲内に維持されるように、十分に大型のＦＥＴを選択することが必要になる。実施態様の１つでは、ＦＥＴは、図２に示すように、ｎチャネルの金属酸化物半導体ＦＥＴ（ＮＭＯＳ）である。他の実施態様には、ｐチャネルＦＥＴから構成されるランプ回路に十分適したものもある。
【００２６】
ランプ回路２５０は、ゲート２３２に結合されており、サブシステム負荷ＲＬ２２０及びサブシステム・コンデンサＣＬ２２５に対する電流の制御に用いられる。ランプ回路２５０は、ＦＥＴ２３０のゲート２３２を非線形に駆動して、バイパス・コンデンサＣＬ２２５に供給されるエネルギが時間の経過につれてゆっくりと供給されるようにする。
【００２７】
実施態様の１つでは、ランプ回路２５０は、単一コンデンサＣ１  ２５４を駆動する直流（ＤＣ）電流源Ｉ１  ２５２から構成されている。電流源Ｉ１  ２５２及びコンデンサＣ１  ２５４は、ＦＥＴ２３０のゲート２３２及びアースと並列に結合されている。
【００２８】
ホット・スワップ電力供給回路２４０には、さらに、ソース・フォロワ・フィードバック回路２６０が含まれている。実施態様の１つでは、ソース・フォロワ・フィードバック回路２６０は、ＦＥＴのソース２３４及びゲート２３２に結合されたコンデンサＣ２  ２６４だけから構成される。
【００２９】
もう１つの実施態様では、ソース・フォロワ・フィードバック回路２６０は、コンデンサＣ２  ２６４と直列に結合されたオプションの抵抗器Ｒ１  ２６２から構成される。この場合、オプションの抵抗器Ｒ１  ２６２は、ＦＥＴのソース２３４及びコンデンサＣ２  ２６４に結合される。さらに、この実施態様では、コンデンサＣ２  ２６４は、ＦＥＴのゲート２３２に結合される。
【００３０】
オプションの抵抗器Ｒ１  ２６２は、（さらに詳細に後述する）図３Ａの遷移Ａ−３３３及び遷移Ｂ−３３５に示されるように、ソース・フォロワ・フィードバック回路が、負荷に供給される電流の非直線（非線形）ランプへの／からの遷移を滑らかにする時間を最小限に抑える。要するに、遷移Ａ−３３３において、Ｒ１  ２６２の電流が、ゲート２３２とソース２３４との間のオフセット電圧を維持して、初期オフセット電圧が得られるようにするのを助ける。結果として、抵抗器Ｒ１  ２６２は、ホット・スワップ電力供給回路２４０に対するコンデンサＣ２  ２６４の影響を制限する。要するに、遷移Ａ−３３３及び遷移Ｂ−３３５におけるように、電流が大きければ、Ｒ１両端の電圧は大きなものになり、コンデンサＣ２  ２６４は、ホット・スワップ電力供給回路２４０から減結合（または分離）される。一方、特にランプの開始及び終了時に、電流が小さければ、Ｒ１両端の電圧は小さなものになり、コンデンサＣ２  ２６４は、ホット・スワップ電力供給回路２４０に結合される。実際、抵抗器Ｒ１  ２６２は、非直線ランプ領域への／からのホット・スワップ電力供給回路２４０の遷移を速めるのに役立つ。
【００３１】
この実施態様では、ＦＥＴ２３０のゲート及びソースにおける電圧を整形し、ホスト電源システムＶｉｎ２１０が受ける電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）を低下させるため、２つの受動コンポーネントが追加される。受動コンポーネントには、オプションの抵抗器Ｒ１  ２６２及びコンデンサＣ２  ２６４が含まれる。オプションのＲ１  ２６２とコンデンサＣ２  ２６４とによる抵抗器／コンデンサ（ＲＣ）の組合せによって、従来の直線ランプではなく、非線形のほぼＳ字形状をなすランプを生じさせる修正電流がランプ回路２５０に供給される。すなわち、交流（ＡＣ）の観点からすると、ソース２３４がゲート２３２に結合されるので、ゲート２３２・ソース２３４間電圧の変化時を除いて、抵抗器Ｒ１  ２６２及びコンデンサＣ２  ２６４が回路に影響を及ぼすことはない。ゲート２３２・ソース２３４間の電圧が変化するのは、ほとんどランプの開始時と終了時である。
【００３２】
本発明の実施態様は、負荷抵抗器ＲＬ  ２２０及びバイパス・コンデンサＣＬ  ２２５を含むプラグ・イン・サブシステム（例えば、プラグ・イン・ボード）上にホット・スワップ電力供給回路２４０を配置するのに非常に適している。この構成が、一点鎖線１７０で例示されており、一点鎖線１７０の右側にある全てがサブシステムである。従って、サブシステムには、ＦＥＴ２３０、ランプ回路２５０、ソース・フォロワ・フィードバック回路２６０、及び、負荷抵抗器ＲＬ  ２２０及びバイパス・コンデンサＣＬ  ２２５が含まれている。
【００３３】
本発明の他の実施態様は、電力Ｖｉｎ  ２１０を供給するホスト・システムのバックプレーン上にホット・スワップ電力供給回路を配置するのに非常に適している。この構成が、一点鎖線１７５で例示されており、その左側にある全てが、受動バックプレーンアーキテクチャの一部である。従って、バックプレーンアーキテクチャには、ＦＥＴ２３０、ランプ回路２５０、ソース・フォロワ・フィードバック回路２６０、及び、ホスト電源Ｖｉｎ  ２１０が含まれる。
【００３４】
ホット・スワップ電力供給回路２４０内の重要なコンポーネントの値は、下記の式から計算することが可能である。ソース・フォロワ・フィードバック回路２６０内の抵抗器Ｒ１  ２６２及びコンデンサＣ２  ２６４の値を求めるには、ホット・スワップ電力供給回路のランプ時間を求めなければならない。ランプ時間は、負荷抵抗器２２０及びバイパス・コンデンサＣＬ  ２２５に供給される定電圧に達するまでの時間を表わしている。ランプ時間は、式１において下記のように計算される。
【００３５】
【数１】
2004227577.tif 000003
【００３６】
式１において、ランプ時間（ＴＲ）は、ミリ秒で表わされ、ＣＬのキャパシタンス（容量）は、マイクロ・ファラッドで表わされる。式（１）によって、ランプ時間長と突入電流の大きさとの間における適度な妥協点が設定される。
【００３７】
ランプ時間（ＴＲ）が決まると、ランプ回路２５０のコンデンサＣ１の値が、式２において下記のように計算される。
【００３８】
【数２】
2004227577.tif 000004
【００３９】
式２において、Ｉ１は電流源Ｉ１  ２５２からの電流値である。式２におけるパラメータの単位は、ファラッド、アンペア、秒、及び、ボルトで表わされる。
【００４０】
さらに、本発明の実施態様の１つでは、Ｘに関する定数値は、ほぼ２の平方根
【数３】
2004227577.tif 000005
である。この定数Ｘは、ソース２３４において観測される電圧ランプの勾配に対するコンデンサＣ２  ２６４の影響を表わしている。他の実施態様には、より明確にコンデンサＣ２  ２６４の影響を表わすように、定数Ｘを修正することが可能なものもある。
【００４１】
実施態様の１つでは、コンデンサＣ２  ２６４におけるキャパシタンス値は、コンデンサＣ１  ２５４におけるキャパシタンスに等しい。
【００４２】
次に、式３によって、抵抗器Ｒ１の値を計算することが可能である。抵抗器Ｒ１の抵抗によって、遷移Ａ−３３３及びＢ−３３５において反映されるランプ屈曲点が適正に配置される。式３は、下記のように計算される。
【００４３】
【数４】
2004227577.tif 000006
【００４４】
式３において、パラメータＶＴは、パス・ゲート２３０におけるゲートしきい値電圧である。式３におけるパラメータの単位は、オーム、ボルト、秒、及び、ファラッドで表わされる。
【００４５】
次に図３Ａを参照すると、本発明の実施態様の１つによるホット・スワップ電力供給回路２４０のＦＥＴ２３０のソース２３４に対する電圧の印加を例示したチャートが示されている。時間ｔ０において、コンデンサＣ１  ２５４が完全に放電して、アースに結合される。さらに、ＦＥＴ２３０のソース２３４における電位もゼロ電位（０ボルト）になる。従って、Ｃ２も、Ｒ１  ２６２を介してアースに結合される。従って、時間ｔ０において、Ｃ１  ２５４は、Ｒ１  ２６２が付加されたＣ２に並列に結合される。最も重要なのは、ｔ０において生じるゲート２３２における電圧変化率が漸進的変化率になり、その結果、時間ｔ０においてゲートで観測される電圧変化率が非線形化されるという点である。
【００４６】
すなわち、図３Ａのｔ０において観測される電圧ランプの開始時に、ゲートの電圧がランプ状に上昇し始める。しかし、ＦＥＴ２３０のしきい値電圧を越えないので、ＦＥＴ２３０はオンにならない。従って、ソース２３４の電圧は、ゲート２３２で観測される電圧ランプの開始時において０ボルトである。この時点において、負荷抵抗器ＲＬ２２０及びバイパス・コンデンサＣＬ２２５に電圧が現れないので、コンデンサＣ２は、有効に接地されている。従って、コンデンサＣ１  ２５４及びコンデンサＣ２  ２６４は、有効に、並列に、大キャパシタンス（大容量）を形成している。結果として、ソース２３４において観測される電圧ランプの勾配は、最初は低い。電圧ランプが、ＦＥＴ２３０のしきい値電圧を超えると、ソース２３４の電圧は、より高い変化率（すなわち、より高速）でランプ状に上昇することになる。
【００４７】
時間ｔ１において、ゲート２３２の電圧は、ランプ状に上昇して、ゲート２３２・ソース２３４間電圧しきい値に達する。電圧しきい値に達すると、ＦＥＴ２３０は、ドレイン２３６・ソース２３４間チャネルを、そのチャネルが飽和するまで、除々に形成し始める。ゲート２３２の電圧は、漸進的非線形変化率（または漸進的非線形速度。以下同じ）でランプ状に上昇するので、ドレイン２３６・ソース２３４間チャネルも、漸進的非線形変化率で形成される。従って、ソース２３４の電圧も、遷移Ａ−３３３において、負荷抵抗器ＲＬ２２０及び負荷コンデンサＣＬ２２５によって観測されるように、漸進的非線形変化率でランプ状に上昇する。詳細に後述するように、電流制御仕様（例えば、ＰＩＣＭＧ  ＩＩ）を遵守するため、ソース２３４に対するこのより緩やかな電圧の印加によって、電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）が制限される。
【００４８】
遷移Ａ−３３３において、ドレイン２３６・ソース２３４間チャネルが完全に形成されると、ソース２３４の電圧が、ゲート２３２の電圧に追従し始める。遷移Ａ−３３３とＢ−３３５の間においては、ＦＥＴ２３０がその真のソース・フォロワ特性を示すので、ソース２３４とゲート２３２間の電圧に変化は生じない。従って、コンデンサＣ２  ２６４の両端間に電圧の変化が生じることはなく、Ｃ２  ２６４の影響は制限される。この場合、抵抗器Ｒ１  ２６２とコンデンサＣ２  ２６４の組合せは、ランプ回路２５０、及び、ゲート２３２から十分に分離されることになる。
【００４９】
すなわち、Ｃ２  ２６４の電圧は、ソース２３４に現れるのと同じ電圧になる。結果として、コンデンサＣ２  ２６４両端間の電圧は、ソース２３４とゲート２３２の間の電圧降下と同じ降下を生じ、ＦＥＴ２３０がその動作領域内にある限り、変化することはない。このため、抵抗器Ｒ１  ２６２及びコンデンサＣ２  ２６４の組合せがホット・スワップ電力供給回路２４０から有効に分離されることになる。
【００５０】
遷移Ａ−３３３と遷移Ｂ−３３５の間における電圧のランプは、曲線３３７のＳ字形状で示されるような非線形変化率で生じる。ランプ勾配は、全面的にＣ１  ２５４のキャパシタンスによって決まるので、遷移Ａ−３３３を過ぎると、ソース２３４の電圧の上昇は速くなる。しかし、ソース２３４の電圧は、その目標電圧値に近付くと、より緩やかな変化率で上昇を開始する。その時点で、ＦＥＴは、ソース・フォロワ・モードから外れる遷移を開始し、抵抗器Ｒ１  ２６２及びコンデンサＣ２    ２６４の組合せが、再び、ゲート２３２と相互作用する。また、曲線３３７の形状が、Ｒ１  ２６２及びＣ２  ２６４について選択された値、及び、ホット・スワップ電力供給回路２４０において実装されるＦＥＴ２３０のタイプによって決まる。
【００５１】
具体的には、ＦＥＴ２３０は、その飽和領域に到達する。ゲート２３２の電圧は、引き続き、制限されることなく、上昇するが、ＦＥＴ２３０が飽和領域に入るので、ソース２３４の電圧は、ドレイン２３６の電圧による制限を受け始める。交流（ＡＣ）の観点からすると、ソース２３４の電圧が一定のため、Ｃ２  ２６４は、再び、Ｃ１  ２５４と並列をなす。従って、コンデンサＣ２  ２６４及びＲ１  ２６２は、ホット・スワップ電力供給回路２４０に復帰し、遷移Ｂ−３３５におけるＶｉｎへの滑らかな遷移によって明らかなように、遷移Ｂ−３３５における電圧ランプを緩やかにする働きをする。
【００５２】
ソース・フォロワ・フィードバック回路２６０を実施すると、ソース２３４の電圧によって、電圧ランプに入る際及び電圧ランプから出る際の遷移が滑らかになる。ソース・フォロワ・フィードバック回路２６０の抵抗器Ｒ１  ２６２及びコンデンサＣ２  ２６９は、ＦＥＴの非線形性を利用して、バイパス・コンデンサＣＬ２２５に電流を供給する充電期間のクリティカルな開始及び終了時における遷移をいっそう滑らかにする。
【００５３】
図３Ｂは、本発明の実施態様の１つによるホット・スワップ電力供給回路２４０のＦＥＴ２３０のソース２３４における電圧変化率（ｄｖ／ｄｔ）を例示したチャートである。遷移Ａ−３３３及び遷移Ｂ−３３５において、ランプ領域に入る際及びランプ領域から出る際の遷移が滑らかなので、電圧の変化率（ｄｖ／ｄｔ）は、もはや、従来のホット・スワップ電力供給回路が示すような方形パルスにはならず、その電圧変化率は、曲線３４０で示すような丸形のパルス形状を形成する。
【００５４】
ソース２３４に影響を及ぼす電流は、図３Ｂの電圧変化率（ｄｖ／ｄｔ）に直接関連している。ソース２３４の電流は、一定値に図３Ｂの電圧変化率（ｄｖ／ｄｔ）を掛けた値である。その一定値は、プラグ・イン・サブシステムに関連した全バイパス・キャパシタンスである。
【００５５】
図３Ｃは、ホット・スワップ電力供給回路２４０のＦＥＴ２３０のソース２３４に現れる電流の経時変化率（ｄｉ／ｄｔ）を例示したチャートである。点線３７０及び３７５は、最大許容電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）を例示している。図３Ｃに示す時間ｔ１とｔ２の間におけるソース２３４の電流の電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）が、曲線３６０によって表わされている。曲線３６０で示されるように、最大電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）は、最大許容値内にある。
【００５６】
図２のホット・スワップ電力供給回路２４０によって、ＦＥＴ２３０のソース２３４に現れる、遷移Ａ−３３３と遷移Ｂ−３３５間の電圧ランプ持続期間にわたる電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）特性が平坦化される。この結果、ランプ時間を延長することなく、バックプレーンから引き出される電流の変化率（ｄｉ／ｄｔ）が低下し、これにより、ＦＥＴ２３０における過剰な熱損失が低減される。また、このホット・スワップ電力供給回路２４０は、低出力インピーダンスを維持するので、非線形または負性抵抗負荷が用いられる場合のラッチ・アップを受けない。ホット・スワップ電力供給回路２４０によって得られる優れた解決法には、電流制御規格を満たすため、２つの受動コンポーネント、すなわち、抵抗器Ｒ１  ２６２及びコンデンサＣ２  ２６４の利用が必要になる。
【００５７】
ホット・スワップ電力供給回路を開示する。具体的には、ホット・スワップ電力供給回路240は、負荷(220,225)への電流を制御するために使用される。ホット・スワップ電力供給回路240は、電界効果トランジスタ(FET)230、ランプ回路250、及びソース・フォロワ・フィードバック回路260から構成される。FET230は、ゲート232、ソース234、及びドレイン236から構成される。ランプ回路250は、FET230のゲート232に結合され、FET230のソース234に結合された負荷(220,225)に電流を供給するために使用される。ソース・フォロワ・フィードバック回路260は、ソース234とゲート232に結合され、電流の供給に影響を与えるソース234における出力電圧を非線形化するために使用される。
【００５８】
ホット・スワップ電力供給回路についての説明は、以上の通りである。本発明を、特定の実施態様を用いて図示し説明したが、特許請求の範囲において定義された本発明の思想及び範囲、並びに、その等価物から逸脱することなく、それらの実施態様にさまざまな変更及び修正を加えることが可能である。さらに、本発明の説明を特定の実施態様に関して行ったが、本発明は、かかる実施態様による制限を受けるものとして解釈されるべきではなく、特許請求の範囲に従って解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】Ａは、先行技術による、線形領域で電力を供給するために用いられる電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のソースにおける時間に対する電圧の変化率を示すチャートである。Ｂは、Ａのグラフの時間対電圧の一次導関数を示すチャートである。Ｃは、ＡのＦＥＴのソースに影響を及ぼす時間対電流の一次導関数を示すチャートである。
【図２】本発明の実施態様の１つによる、負荷に対する電流を制御するためのホット・スワップ電力供給回路を示す回路図である。
【図３】Ａは、本発明の実施態様の１つによる、電力供給回路の一部をなす図２のＦＥＴのソースにおける時間対電圧の非線形変化を示すチャートである。Ｂは、本発明の実施態様の１つによる、電力供給回路の一部をなす図２のＦＥＴのソースに影響を与える時間に対する電圧の変化率を示すチャートである。Ｃは、本発明の実施態様の１つによる、電力供給回路の一部をなす図２のＦＥＴのソースに影響を与える時間に対する電流の変化率を示すチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
２２０、２２５  負荷
２３０  電界効果トランジスタ
２３２  ゲート
２３４  ソース
２３６  ドレイン
２４０  ホット・スワップ電力供給回路
２５０  ランプ回路
２５２  電流源
２５４、２６４  コンデンサ
２６０  ソース・フォロワ・フィードバック回路
【図１】
2004227577.tif 000007
【図２】
2004227577.tif 000008
【図３】
2004227577.tif 000009