1.前言

需要更換風(fēng)扇？簡(jiǎn)單地?fù)Q掉它。想要增加更多存儲(chǔ)容量？沒(méi)問(wèn)題——只需將 500GB SSD 換成 4TB。 

但是我們是否曾經(jīng)擔(dān)心在其中一項(xiàng)活動(dòng)中我們的服務(wù)器可能會(huì)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(duì)電流和電壓尖峰的保護(hù)。 

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(jī)系統(tǒng)電源的情況下連接外部設(shè)備或模塊以擴(kuò)展系統(tǒng)功能或提供定期維護(hù)。雖然我們在各種應(yīng)用程序中看到熱插拔活動(dòng)，但針對(duì)此類事件的保護(hù)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(pán)、電源或板卡等部件，從而提高了系統(tǒng)對(duì)災(zāi)難的及時(shí)恢復(fù)能力、擴(kuò)展性和靈活性等，例如一些面向高端應(yīng)用的磁盤(pán)鏡像系統(tǒng)都可以提供磁盤(pán)的熱插拔功能。

（2）具體用學(xué)術(shù)的說(shuō)法就是：熱替換（Hot replacement）、熱添加（hot expansion）和熱升級(jí)（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(shí)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(méi)有熱插拔功能，即使磁盤(pán)損壞不會(huì)造成數(shù)據(jù)的丟失，用戶仍然需要暫時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)，以便能夠?qū)τ脖P(pán)進(jìn)行更換，而使用熱插拔技術(shù)只要簡(jiǎn)單的打開(kāi)連接開(kāi)關(guān)或者轉(zhuǎn)動(dòng)手柄就可以直接取出硬盤(pán)，而系統(tǒng)仍然可以不間斷地正常運(yùn)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(huì)導(dǎo)致硬件損壞、昂貴的維修、服務(wù)器停機(jī)或?qū)?span>我們自己或他人的身體傷害。 

圖 1. 由于過(guò)壓和過(guò)流事件對(duì) 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(jì)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(chǔ)設(shè)備（HDD 和 SSD）和電源單元 (PSU)，如圖 2 所示。我們必須仔細(xì)考慮附近的保護(hù)這些模塊針對(duì)熱插拔事件。

圖 2. 包括存儲(chǔ)、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(jī)系統(tǒng)上設(shè)置熱插拔事件保護(hù)，如圖 3 所示。由于服務(wù)器的高度可配置性，主機(jī)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(hù)已經(jīng)存在于何處，但是如果我們正在設(shè)計(jì)模塊或背板，那么在服務(wù)器中提供冗余保護(hù)以防止電涌永遠(yuǎn)不會(huì)受到傷害。

圖 3. 我們可以在主機(jī)系統(tǒng)和模塊上設(shè)置熱插拔保護(hù)

4.如何防止服務(wù)器中的熱插拔事件？

有許多選項(xiàng)可以防止服務(wù)器中的熱插拔事件。讓我們來(lái)看看一些常見(jiàn)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(shí)間的推移，占用空間大（如圖 4 所示）、性能下降和維護(hù)成本增加可能會(huì)超過(guò)這一優(yōu)勢(shì)。 

圖 4. 保險(xiǎn)絲與 TI TPS25942 eFuse 的比較

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

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

圖 5. TPS25942簡(jiǎn)化原理圖。

除了保護(hù)功能外，TPS25942還通過(guò)向系統(tǒng)提供電源正常、故障和電流監(jiān)控輸出來(lái)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(hù)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(shí)，我們的超級(jí)甜美服務(wù)器不會(huì)起火，請(qǐng)記住，這一切都?xì)w功于熱插拔保護(hù)。不要忘記在我們的下一個(gè)服務(wù)器設(shè)計(jì)中包含用于熱插拔保護(hù)的eFuse！