在需要将线卡插入带电背板的应用中，热插拔控制器ic可防止损坏和操作故障。

当线卡插入带电背板时，卡的放电电源滤波电容器呈现低阻抗，需要大而突然的“涌流”电流。这种突然的高负载可能导致背板电源崩溃。参见图1a。

热插拔控制器位于背板或可移动卡中，在卡首次插入时提供浪涌电流限制，并在卡运行时提供短路保护。

图1b显示了热插拔控制器如何通过缓慢降低n沟道MOSFET的导通电阻来限制浪涌电流。当电路板首次插入时，控制器缓慢增强MOSFET，允许MOSFET漏极处的电压从零伏上升(或从零伏下降，用于由负电源供电的PC板)。控制电压从零上升(或下降)的两种方案是常见的。

一种方案利用了通过电容器的电流等于cdv /dt这一事实。控制压转率(即dV/dt)控制流入旁路电容器的电流量。虽然这种方法很容易实现(它要求IC内的恒流源馈送MOSFET的栅极，并且MOSFET的栅源电容值是已知的)，但它确实有一个缺点:它依赖于C的值，即旁路电容。鉴于电解电容器的公差范围从+20%到-60%，这种技术在某些情况下不能提供足够的精度。电容的容差，以及供给MOSFET的电流源的容差，可能使得有必要比想要的更慢地提高电流，以确保它不会变得过大。这种方法通常需要在MOSFET的栅极和源端连接一个额外的RC网络。RC网络的大小必须适合于旁路电容，当旁路电容改变时必须调整大小。

一种更精确的方法是直接控制浪涌电流，方法是通过检测电阻器上的电流并相应地控制栅极。旁路电容的值在确定流过它的电流量方面不起作用，并且该方法对MOSFET栅源电容不敏感，因此不需要外部RC网络。它确实需要一个更复杂的反馈系统，但复杂性已经纳入热插拔集成电路。

一些热插拔控制器提供电路，允许您选择控制涌流的技术。

在热插拔控制器中发现的功能

热插拔控制器配备了各种功能。例如，当某些条件存在时，许多控制器保持MOSFET关闭。这两种情况包括电源电压低于控制器的欠压锁定水平，以及控制器内的芯片温度高于特定温度阈值。第一个特征是欠压锁止，保护MOSFET免受栅极驱动电压不足的影响。第二个功能，感应控制器的芯片温度，也保护MOSFET，但只有当控制器与它有良好的热接触时。该特性可防止MOSFET在温度过高时工作。

一旦热插拔控制器安全地将电路板连接到带电的背板上，在大多数情况下，如果电路板从背板的电源吸取过大的电流，它们会提供短路保护。在MOSFET在短路或扩展故障期间打开后，控制器可能将其锁存在这种打开状态并要求发出命令以重新连接到卡的电源。或者，如果满足上述初始条件，它可能会自动尝试将电路板重新连接到电源。

一些控制器上的电流限制可以编程，允许MOSFET在线卡绘制高于特定水平的电流时打开。此外，某些控制器可以检测两种不同类型的大电流情况:大振幅，快速事件(短路)和小振幅，慢事件(故障)。在这里，当控制器检测到短路时，可以快速打开MOSFET。但它也可以忽略瞬时低幅度故障，直到遇到扩展过电流故障，此时它缓慢打开MOSFET。

这些控制器的其他功能也是可编程的。有些设备允许你改变压转率，通过压转率来控制启动过程中的涌流。其他的允许你改变欠压锁定水平。还有一些允许您对过压保护进行编程，过压保护是一种检测电源电压何时上升到安全水平以上的功能，当这种情况发生时关闭MOSFET。

热插拔控制器特性趋势

最新的控制器改变了检测大电流条件的两级方案。对短路的响应现在可以在260ns内完成。但与此同时，这些电路的抗噪性得到了提高;它们可以容忍在打开MOSFET之前长达3ms的持续时间的小故障。此外，关闭MOSFET所需的故障持续时间与故障水平成比例变化;低幅度的小故障必须持续3ms才能打开MOSFET，而高幅度的小故障则需要持续更短的时间。

由于热插拔控制器现在监测低至1V的电压，因此在检测电阻上下降的电压量变得更加重要。电压的精度当然随着电压在检测电阻上的下降而增加。一个典型的控制器检测短路条件与50mV下降通过感测电阻。目前已有低至25mV的器件。

为了减少元件数量，一些控制器现在消除了感测电阻。它们监测MOSFET漏极和源极的下降，而不是电流检测电阻，以确定流入线卡的电流量。图2显示了一个控制器，它在监控通常为电信线路卡供电的-48V电源时使用了这种技术。

现在许多热插拔控制器不是监测单个电压，而是同时监测两个、三个或四个电压。包含子卡的线路卡(子卡的存在改变了线路卡的功能)就是这种趋势的一个例子。这些可热插拔的子卡通常由两个低压电源供电，两个电源都由热插拔控制器监控;1.8V和2.5V电源是常见的。

这些控制器消耗的电路板面积现在更多的是一个问题，因为它们所在的PC板已经变得更加密集地填充了组件。此外，控制器的高度已经成为一个问题，因为今天越来越多的电路板被安置在同一个标准尺寸的机架内。刀片服务器就是一个很好的例子:每个线路卡都充当一种服务器，并且需要许多线路卡。

热插拔控制器使用提示

热插拔控制器的布局很重要，因为短走线可以快速响应短路和故障。此外，最大限度地提高高电流走线尺寸以减小寄生电感的影响也很重要。实现这些布局限制的两个技巧:将控制器靠近线卡边缘，并使用接地平面以最小化阻抗和电感。当使用感测电阻时，其引线也应具有最小长度以及开尔文连接，以确保准确的电流感测。

当输出短路时，MOSFET上的压降变大。因此，开关上的功耗增加，芯片温度也增加。在表面贴装封装上实现良好功耗的有效方法是在电路板两侧的MOSFET封装下直接布置两个铜垫。然后，您可以将两个pad通过过孔连接到接地平面，并在板的顶部使用放大的铜安装垫。

如上所述，如果热插拔控制器检测到自己的芯片温度，请确保将MOSFET安装在靠近控制器的位置，以便控制器可以检测到过高的MOSFET温度。

在大多数情况下，热插拔控制器制造商列出了一个或多个与特定控制器配合良好的mosfet。在选择自己的MOSFET时，请根据应用程序的当前电平进行选择。MOSFET的导通电阻(R(DS(ON)))应选得足够低，以便在满负荷时具有最小的压降，以限制MOSFET的功耗。如果电路板具有脉冲负载或在满载时触发外部欠压复位监视器，则高导通电阻可能导致输出纹波。根据特定控制器可以承受的最坏情况选择MOSFET的额定功率。在大电流条件下锁闭MOSFET的控制器通常可以使用具有更高导通电阻和更低额定功率的MOSFET，因为MOSFET通常可以承受比指定封装额定功耗更高的单次脉冲。