我们常常把带电设备插入到未供电设备，比如带电电池插入插入UPS 电源，电池插入充电器，由于未供电设备接口都有纹波纹波电容器，特别是大功率新能源产品。电容容量非常高。
插入瞬间，电容器呈现低阻抗，相当于短路，此时过高的Inrush-冲击电流对接口保护或元器件造成非常大的损害。主要表现为：
- 连接器氧化
- 大电流氧化PCB板铜皮
- 通过寄生电感产生冲击电压，击穿保护电路。
- 触发电池保护
- 拉低PSU供电电压，甚至损坏供电设备
热插拔控制器 IC 可防止在需要将线卡插入带电背板的应用中发生损坏和操作故障。当线卡插入带电背板时，线卡的放电电源滤波电容器呈现低阻抗，需要很大的突然“浪涌”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，在首次插入卡时提供浪涌电流限制，并在卡运行时提供短路保护。
图 1a. 插入带电背板的 PC 板通常会吸收过多电流，并在背板电源上产生尖峰。由于 PC 板的旁路电容器几乎总是在将板插入背板时充电，因此在这种情况下会吸收大量电流。
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，控制器会缓慢增强 MOSFET，使 MOSFET 漏极处的电压从零伏上升（对于由负电源供电的 PC 板，则从零伏下降）。控制从零伏上升（或下降）的两种方案很常见。
图 1b. 在 PC 板上增加一个热插拔控制器，通过控制施加到旁路电容的电压的斜率来限制浪涌电流。
一种方案利用了流过电容器的电流等于 C dV/dt 的事实。控制斜率（即 dV/dt）可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 内的恒流源为 MOSFET 的栅极供电，并且需要知道 MOSFET 的栅极到源极电容的值），但它确实有一个缺点：它依赖于旁路电容器 C 的值。鉴于电解电容器的公差范围为 +20% 到 -60%，这种技术在某些情况下无法提供足够的精度。电容器的公差以及为 MOSFET 供电的电流源的公差可能使得必须以比预期更慢的速度提高电流，以确保电流不会过大。这种方法通常需要在 MOSFET 的栅极和源极之间连接一个额外的 RC 网络。RC 网络的大小必须适合旁路电容器，并且必须在旁路电容器发生变化时调整大小。
更精确的方法是直接控制浪涌电流，通过检测电阻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时不起作用，并且该方法对 MOSFET 栅极到源极电容不敏感，因此不需要外部 RC 网络。它确实需要更复杂的反馈系统，但复杂性已经包含在热插拔 IC 中。一些热插拔控制器提供电路允许您选择任一技术来控制浪涌电流。
热插拔控制器的功能
欠压/过温保护
热插拔控制器配备了各种功能。例如，许多控制器在特定条件下使 MOSFET 保持关闭状态。两种此类条件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。第一个功能是欠压锁定，可防止 MOSFET 因栅极驱动电压不足而损坏。第二个功能是感测控制器的芯片温度，它也可以保护 MOSFET，但前提是控制器与 MOSFET 具有良好的热接触。此功能可防止 MOSFET 在温度过高时运行。
短路保护
一旦热插拔控制器将电路板安全地连接到带电背板，它们在大多数情况下都会在电路板从背板电源吸取过大电流时提供短路保护。在短路或长时间故障期间 MOSFET 打开后，控制器可能会将其锁定在此打开状态并要求发出命令以将电源重新连接到卡。或者，如果满足上一段中描述的初始条件，它可能会自动尝试将电路板重新连接到电源。
过流保护
某些控制器的电流限制可以编程，当线路卡的电流超过特定水平时，允许 MOSFET 打开。此外，某些控制器可以检测两种不同类型的高电流情况：大幅度、快速事件（短路）和小幅度、慢速事件（故障）。当控制器检测到短路时，它可以快速采取行动打开 MOSFET。但它也可以忽略瞬时低幅度故障，直到遇到延长的过流故障，此时它会缓慢打开 MOSFET。
这些控制器中的其他功能也是可编程的。有些设备允许您改变启动期间控制浪涌电流的斜率。其他设备允许您改变欠压锁定水平。还有一些允许您编程过压保护 - 此功能可检测电源电压何时升至安全水平以上，并在发生这种情况时关闭 MOSFET。
热插拔控制器功能趋势
最新的控制器已经改变了检测大电流情况的两级方案。现在可以在 260 纳秒内对短路做出响应。但与此同时，这些电路的抗噪性也得到了改善；它们在打开 MOSFET 之前可以容忍长达 3 毫秒的噪声毛刺。此外，关闭 MOSFET 所需的毛刺持续时间与毛刺的级别成比例变化；低幅度毛刺必须持续 3 毫秒才能打开 MOSFET，而高幅度毛刺则需要持续更短的持续时间。
由于热插拔控制器现在可监测低至 1V 的电压，因此检测电阻上的压降量变得更加重要。当然，随着检测电阻上的压降减小，电压的准确性会提高。典型的控制器可在检测电阻上的压降为 50mV 时检测短路情况。目前已有压降低至 25mV 的设备。
为了减少元件数量，一些控制器现在取消了检测电阻。它们监测 MOSFET 漏极和源极之间的压降，而不是电流检测电阻，以确定流入线卡的电流量。图 2 显示了一个使用此技术同时监测通常为电信线卡供电的 -48V 电源的控制器。
图 2. 大多数热插拔控制器上的电流检测电阻器可以通过监测 MOSFET 的漏极至源极电压来代替。此处所示的控制器采用这种技术，同时监测通常为电信线路卡供电的 -48V 电池。
如今，许多热插拔控制器不再监控单个电压，而是同时监控两个、三个或四个电压。包含子卡（子卡的存在会改变线卡的功能）的线卡就是这种趋势的一个例子。这些热插拔子卡通常由两个低压电源供电，这两个电源均由热插拔控制器监控；1.8V 和 2.5V 电源很常见。
这些控制器占用的电路板面积现在已成为一个更大的问题，因为它们所在的 PC 电路板上的元件越来越密集。此外，控制器的高度也成为一个问题，因为如今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：每个线卡都充当一种服务器，而且需要很多线卡。
使用热插拔控制器的技巧
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，最大化大电流走线尺寸以减少寄生电感的影响也很重要。实现这些布局限制的两个技巧是：将控制器放置在靠近线卡边缘的位置，并使用接地平面以最小化阻抗和电感。当使用检测电阻时，其引线也应尽可能短，并采用开尔文连接以确保准确的电流检测。
当输出短路时，MOSFET 上的压降会变大。因此，开关上的功耗会增加，芯片温度也会升高。在表面贴装封装上实现良好功耗的一种有效方法是在电路板两侧的 MOSFET 封装正下方布置两个铜垫。然后，您可以通过过孔将两个垫连接到接地平面，并在电路板的顶部使用扩大的铜安装垫。
如上所述，如果热插拔控制器感应到其自身的芯片温度，请确保将 MOSFET 安装得靠近控制器，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会列出一个或多个与特定控制器配合良好的 MOSFET。选择您自己的 MOSFET 时，请根据应用的电流水平进行选择。MOSFET 的导通电阻 (R DS(ON) ) 应选择足够低的电阻，以便在满载时具有最小电压降，从而限制 MOSFET 的功率耗散。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，则高导通电阻会引起输出纹波。根据特定控制器可能经历的最坏情况选择 MOSFET 的功率额定值。在高电流条件下锁断 MOSFET 的控制器通常可以使用导通电阻更高、功率额定值更低的 MOSFET，因为 MOSFET 通常可以承受比指定封装额定值更高的耗散的单次脉冲。
