大功率刀片的-48V热插拔控制器设计

　　刀片必须插入机架而不能影响背板上其余刀片的工作。最新插入的刀片将利用背板的电源工作。如果检测到刀片发生故障，必须从插槽中把这个刀片拔掉，再把新的刀片插入同一个插槽以恢复服务。

　　把刀片插入运行中的背板或拔掉的过程称为“热插拔”。可支持这个功能的刀片称为“可热插拔”的刀片。

　　热插拔控制器电路的组成部分及其工作原理

　　当刀片插到背板上时，刀片上所有连接到背板的电容开始充电，从背板汲取大量的电流。浪涌电流会导致背板电压瞬间下降，并在连接器上产生电弧。过多的浪涌电流可使背板电源超载，从而完全关闭电源，并影响机架上其余刀片的工作。

　　为尽可能地减小电路板热拔插对机架上其余刀片的影响，在热插拔期间需限制刀片的浪涌电流。限制浪涌电流的电路被称为“热插拔控制器电路”。

　　图1显示了在刀片中实现的热插拔控制器电路的主要部分。从图的左上方开始着顺时针方向描述电路：GND端通过肖特基二极管将电源送至DC/DC转换器。DC/DC模块是一个产生有效载荷电源电压(12V，5.6V等)的独立电源。DC/DC转换器的负端通过MOSFET开关和电流感测电阻连接到-48V电源。DC/DC转换器两端的隔离(hold-off)电容保留了足够的电荷以确保电路板在背板电压降低期间保持运作。热插拔控制器利用电流感测电阻和VMOSFET 信号来监控MOSFET电流和电压，以便控制在发生浪涌时MOSFET消耗的功率。

　　图1：典型的热插拔控制器电路。

　　当板卡被插入背板时，可以看到由MOSFET寄生电容引起的短暂的浪涌电流脉冲(通常为几毫秒)。此外，由于连接器的触点颤动，电源以脉冲的方式加到刀片上。热插拔控制器可使MOSFET和DC/DC转换器在触点颤动停止前处于关闭状态。然后利用电流感测电阻上的电压作为反馈电压慢慢地打开MOSFET，这样做是为了将浪涌电流值限制在刀片电源电流的最大给定值以下。该电流将对个隔离电容充电，直到VMOSFET引脚处的电压接近-48V。此时DC/DC转换器被打开，以便为刀片的有效负载部分供电。