1.前言

需要更換風(fēng)扇？簡單地換掉它。想要增加更多存儲容量？沒問題——只需將 500GB SSD 換成 4TB。 

但是我們是否曾經(jīng)擔心在其中一項活動中我們的服務(wù)器可能會自燃？可能不是。一些最終用戶不知道，許多現(xiàn)代電子產(chǎn)品在所謂的“熱插拔”事件期間提供針對電流和電壓尖峰的保護。 

2.什么是熱插拔，你為什么關(guān)心？

熱插拔是指用戶在不關(guān)閉主機系統(tǒng)電源的情況下連接外部設(shè)備或模塊以擴展系統(tǒng)功能或提供定期維護。雖然我們在各種應(yīng)用程序中看到熱插拔活動，但針對此類事件的保護在復(fù)雜系統(tǒng)（如服務(wù)器）中至關(guān)重要。

（1）帶電插拔，熱插拔功能就是允許用戶在不關(guān)閉系統(tǒng)，不切斷電源的情況下取出和更換損壞的硬盤、電源或板卡等部件，從而提高了系統(tǒng)對災(zāi)難的及時恢復(fù)能力、擴展性和靈活性等，例如一些面向高端應(yīng)用的磁盤鏡像系統(tǒng)都可以提供磁盤的熱插拔功能。

（2）具體用學(xué)術(shù)的說法就是：熱替換（Hot replacement）、熱添加（hot expansion）和熱升級（hot upgrade），而熱插拔最早出現(xiàn)在服務(wù)器領(lǐng)域，是為了提高服務(wù)器用性而提出的，在我們平時用的電腦中一般都有USB接口，這種接口就能夠?qū)崿F(xiàn)熱插拔。如果沒有熱插拔功能，即使磁盤損壞不會造成數(shù)據(jù)的丟失，用戶仍然需要暫時關(guān)閉系統(tǒng)，以便能夠?qū)τ脖P進行更換，而使用熱插拔技術(shù)只要簡單的打開連接開關(guān)或者轉(zhuǎn)動手柄就可以直接取出硬盤，而系統(tǒng)仍然可以不間斷地正常運行。

正如我們在圖 1 中看到的，熱插拔事件產(chǎn)生的電流或電壓尖峰可能會導(dǎo)致硬件損壞、昂貴的維修、服務(wù)器停機或?qū)?span>我們自己或他人的身體傷害。 

圖 1. 由于過壓和過流事件對 IC 造成的損壞。

3.這可能發(fā)生在我們的服務(wù)器的什么地方？

許多服務(wù)器被設(shè)計成高度可配置的——包括我們可以根據(jù)需要換入和換出的模塊，包括風(fēng)扇、存儲設(shè)備（HDD 和 SSD）和電源單元 (PSU)，如圖 2 所示。我們必須仔細考慮附近的保護這些模塊針對熱插拔事件。

圖 2. 包括存儲、風(fēng)扇和 PSU 在內(nèi)的服務(wù)器組件通常是熱插拔的。

通常，我們可以在模塊或主機系統(tǒng)上設(shè)置熱插拔事件保護，如圖 3 所示。由于服務(wù)器的高度可配置性，主機系統(tǒng)或背板供應(yīng)商通常與模塊供應(yīng)商不同。這使得很難知道保護已經(jīng)存在于何處，但是如果我們正在設(shè)計模塊或背板，那么在服務(wù)器中提供冗余保護以防止電涌永遠不會受到傷害。

圖 3. 我們可以在主機系統(tǒng)和模塊上設(shè)置熱插拔保護

4.如何防止服務(wù)器中的熱插拔事件？

有許多選項可以防止服務(wù)器中的熱插拔事件。讓我們來看看一些常見的解決方案。

熔斷器和多熔斷器可以作為低成本解決方案——但隨著時間的推移，占用空間大（如圖 4 所示）、性能下降和維護成本增加可能會超過這一優(yōu)勢。 

圖 4. 保險絲與 TI TPS25942 eFuse 的比較

熱插拔控制器是另一種常見的解決方案。這些器件為外部 FET 和檢測電阻器提供控制邏輯，從而在設(shè)置 R DSON和電流上限時實現(xiàn)設(shè)計靈活性。然而，對于許多空間受限的服務(wù)器應(yīng)用程序，eFuse可以通過集成外部組件提供必要的保護并節(jié)省寶貴的電路板空間。 

除了集成之外，eFuse 還添加了對服務(wù)器至關(guān)重要的保護功能。例如，TI 的TPS25942 eFuse 提供熱插拔事件所需的通用保護功能，包括可調(diào)電流限制、過壓保護和熱關(guān)斷，以及可編程軟啟動、欠壓保護和反向電流阻斷等通用系統(tǒng)保護. 如果發(fā)生熱插拔事件，TPS25942恢復(fù)選項包括鎖定和自動重試版本。 

圖 5. TPS25942簡化原理圖。

除了保護功能外，TPS25942還通過向系統(tǒng)提供電源正常、故障和電流監(jiān)控輸出來提供系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控。將所有這些功能封裝在 3mm x 4mm QFN 中，很容易看出為什么 eFuse 是我們服務(wù)器中熱插拔保護的正確選擇！

因此，下次我們更換風(fēng)扇或安裝最新的內(nèi)存技術(shù)時，我們的超級甜美服務(wù)器不會起火，請記住，這一切都歸功于熱插拔保護。不要忘記在我們的下一個服務(wù)器設(shè)計中包含用于熱插拔保護的eFuse！