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热插拔电路工作原理
热插拔电路工作原理及应用
热插拔即在设备工作状态下，不断接入和切断设备而不影响设备的正常运行。
这种技术在现代计算机及通信设备中得到了广泛应用，下面将详细介绍热插拔电路的工作原理及应用。
一、工作原理
热插拔电路是由管理控制电路、进出口控制电路、电源管理电路、电源模块、信号模块等构成的。
其工作流程如下：
1.管理控制电路判断插入设备的所有参数，包括电压、电流、温度、重量等；
2.进出口控制电路对设备进出口的工作状态进行控制；
3.电源管理电路对设备的电源进行管理，如开关、充电等操作；
4.电源模块提供设备电源；
5.信号模块传输设备数据信息。
二、应用领域
热插拔技术是一种灵活性较高的技术，具有广泛的应用领域，下面列举几个常见的应用领域：
1.计算机设备：如CPU、硬盘、内存等设备；
2.网络设备：如交换机、路由器、光纤收发器等；
3.服务器设备：如存储设备、备份设备等；
4.工业设备：如PLC、控制器、集中器等；
5.汽车电子设备：如汽车导航、车载音响、车载视频等。
三、应用优势
热插拔技术具有以下优势：
1.可以实现设备当机情况下更换硬件，这对于高性能服务器来说非常重要；
2.可以降低设备停机时间，提高设备运行效率；
3.可以更换已经失效的硬件，提高设备运行可靠性；
4.可以提高设备的可维护性和可扩展性；
5.可以节省设备维修费用和人力成本。
总之，热插拔技术是现代计算机及通信设备中非常重要的一项技术。
我们需要充分了解热插拔电路的工作原理以及应用领域，才能更好地应用这项技术，提高设备的性能和稳定性，降低运营成本。
低速信号热插拔保护电路设计方案低速信号热插拔保护电路设计方案一、背景•近年来，随着电子产品的快速发展，低速信号的应用越来越广泛。
•低速信号热插拔时容易产生电压尖峰、静电击穿等问题，需要进行保护。
二、问题分析•低速信号热插拔过程中存在以下主要问题：1.电压尖峰：插拔时产生的短暂高电压会对接口电路造成损害。
2.静电击穿：插拔时产生的静电会导致电路元件受损。
3.信号干扰：插拔动作会引起信号干扰，对传输质量造成影响。
三、设计方案•为了解决低速信号热插拔的问题，提出以下设计方案：电压尖峰保护•采用电容器并联保护电路，以吸收电压尖峰。
•选择合适的电容器，使其能够快速充放电，有效限制电压尖峰的幅值。
•将保护电路并联到信号线上，以提高抗干扰能力。
静电击穿保护•在接口电路中加入静电保护二极管，以限制静电暂时放电电流。
•选择合适的二极管参数，使其能够快速反应，有效保护电路元件。
•使用细金属丝或电阻连接二极管的两极，以加强保护效果。
信号干扰抑制•在插座和插头之间增加金属屏蔽罩，以避免外部信号的干扰。
•确保金属屏蔽罩与地线连接良好，以降低信号干扰的发生概率。
•选择合适的屏蔽材料，使其能够有效吸收和屏蔽外部信号。
四、实施方案•根据以上设计方案，进行电路的布局和连接。
•选择合适的元件和材料，确保设计方案的可行性。
•进行实验验证，优化设计方案。
五、总结•通过采用电压尖峰保护、静电击穿保护和信号干扰抑制等措施，可以有效解决低速信号热插拔过程中的问题。
•此方案可用于各种低速信号接口，提高了设备的稳定性和可靠性。
六、风险与挑战•在实施方案时，可能会面临以下一些风险与挑战：1.元件选择：选择合适的电容器、二极管和屏蔽材料是确保方案有效的关键。
2.花费：一些高品质的保护元件和材料可能会增加成本。
3.实验验证：在实验验证过程中，可能会遇到电路不稳定、信号干扰等问题。
七、未来展望•随着技术的不断进步，对低速信号热插拔的保护需求会进一步增加。
目录第一章热插拔概述 ----------------------------------------------------------------------------------- 21.1历史-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21.2热插拔常见问题 ---------------------------------------------------------------------------------------- 2第二章热插拔导致的闩锁效应及其防治 -------------------------------------------------------- 42.1闩锁效应及其机理------------------------------------------------------------------------------------- 42.2闩锁的产生条件 ---------------------------------------------------------------------------------------- 62.3闩锁的常见诱发原因---------------------------------------------------------------------------------- 62.4热插拔诱发闩锁的原因分析 ------------------------------------------------------------------------ 62.5闩锁的预防措施 ---------------------------------------------------------------------------------------- 7第三章热插拔导致的静电问题及其防治 -------------------------------------------------------- 83.1静电产生 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 83.2静电放电失效机理------------------------------------------------------------------------------------- 9第四章热插拔导致的浪涌问题及其防治 ------------------------------------------------------- 114.1浪涌说明 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 114.1.1概念 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 114.1.2产生原因---------------------------------------------------------------------------------------- 114.1.3影响 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 124.2浪涌防治 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 134.2.1交错引脚法------------------------------------------------------------------------------------- 134.2.2热敏电阻法------------------------------------------------------------------------------------- 144.2.3单芯片热插拔控制器 ------------------------------------------------------------------------ 15第五章总线热插拔 ---------------------------------------------------------------------------------- 175.1 I2C总线热插拔---------------------------------------------------------------------------------------- 175.2 I2C总线热插拔案例 --------------------------------------------------------------------------------- 185.3 74LVT16245在总线热插拔中应用 --------------------------------------------------------------- 195.5扩展知识CompactPCI总线热插拔------------------------------------------------------------- 21第六章热插拔最新解决方案-数字热插拔芯片 ------------------------------------------------ 246.1热插拔芯片的理念------------------------------------------------------------------------------------ 246.2典型应用框图 ------------------------------------------------------------------------------------------ 24第一章热插拔概述1.1历史热插拔（hot-plugging或Hot Swap）即带电插拔，是指将设备板卡或模块等带电接入或移出正在工作的系统，而不影响系统工作的技术。
热插拔过压过流热插拔过压过流是指在使用电子设备时，由于一些原因导致电流过大或电压过高，可能对设备和人身安全造成损害的情况。
这种情况下，设备的热插拔功能能够帮助我们更好地保护设备和自身安全。
热插拔是指在设备运行时插拔接口的操作。
传统的设备插拔需要将设备关机或者使用特殊工具进行插拔，而热插拔则是可以在设备正常运行的情况下进行插拔。
通过热插拔功能，我们可以实现在设备故障时进行维修或更换设备，并减少设备停机的时间。
同时，热插拔还可以有效地解决设备启动时电流很大的问题。
过电压是指电压超过了设备所能承受的最高电压标准。
过电压可能会造成设备内部元器件烧毁、设备损坏、甚至引起火灾等严重后果。
过电压的产生原因很多，比如电源瞬间电压波动、雷击等。
为了保护设备免受过电压的影响，我们通常会使用过压保护装置，当电压超过设定值时，过压保护装置会自动切断电源。
这样，即使电压出现异常，也能保证设备的安全运行。
过电流是指电流超过了设备所能承受的最高电流标准。
过电流通常是由于设备的短路、故障等原因引起的。
过电流不仅会烧毁设备内部的元器件，还可能会引发火灾等严重后果。
为了防止设备过电流带来的安全问题，我们通常会使用过流保护装置来防止这种情况的发生。
过流保护装置能够在电流超过设定值时，快速切断电路，保护设备和人身安全。
热插拔过压过流的存在对我们来说是不可忽视的。
它们可能会对我们的生活和工作造成很大的影响。
比如，如果我们使用的计算机或手机出现了故障，我们可能需要更换设备。
此时，如果设备支持热插拔功能，我们就可以在设备运行的情况下更换设备，而不需要停机。
这样，我们的工作效率就能够得到保障。
另外，设备的过压和过流问题也是需要引起重视的。
过电压和过电流可能导致设备损坏，甚至引发火灾等严重后果。
因此，在使用电子设备时，我们应该注意使用合适的电源进行供电，并安装过压和过流保护装置，以保护设备和个人安全。
总之，热插拔过压过流是我们在使用电子设备时需要注意的问题。
•引言服务器、网络交换机、冗余存储磁盘阵列（RAID），以及其它形式的通信基础设施等高可用性系统，需要在整个使用生命周期内具有接近零的停机率。
如果这种系统的一个部件发生了故障或是需要升级，它必须在不中断系统其余部分的情况下进行替换，在系统维持运转的情况下，发生故障的电路板或模块将被移除，同时替换部件被插入。
这个过程被称为热插拔（hot swapping）（当模块与系统软件有相互作用时，也被称为hot plugging1）。
为了实现安全的热插拔，通常使用带交错引脚的连接器来保证地与电源的建立先于其它连接，另外，为了能够容易的从带电背板上安全的移除和插入模块，每块印制板（PCB）或热插拔模块都带有热插拔控制器2。
在工作状态下，控制器还可提供持续的短路保护和过流保护。
尽管切断或开启的电流会比较大，但大电流设计的一些微妙之处却常常未得到充分的考虑。
“细节决定成败”，本文将重点分析热插拔控制电路中各部件的功能及重要性，并深入分析在设计过程中使用ADI公司ADM11773热插拔控制器时的设计考虑和器件选型标准。
热插拔技术常用的两种系统电源电压为-48 V和+12 V，它们使用不同的热插拔保护配置。
-48 V系统包含低端热插拔控制器和导通MOSFET；而+12 V 系统使用高端热插拔控制器和导通MOSFET。
-48 V方案来源于传统的通信交换系统技术，如高级通信计算架构（ATCA）系统、光网络、基站，以及刀片式服务器。
48 V电源通常可由电池组提供，选用48 V是因为电源及信号能被传输至较远的距离，同时不会遭受很大损失；另外，在通常条件下，由于电平不够高，所以不会产生严重的电气冲击危险。
采用负电压的原因是，当设备不可避免的暴露在潮湿环境中时，在正极端接地的情况下，从阳极到阴极的金属离子迁移的腐蚀性较弱。
然而，在数据通信系统中，距离并不是重要因素，+12 V电压会更加合理，它常用于服务器及网络系统中。
本文将重点介绍+12 V系统。
高频信号热插拔保护电路
高频信号热插拔保护电路是一种用于保护电子设备在热插拔过程中不受损坏的电路设计。
它的主要作用是在插拔设备时，防止高频信号对电路产生干扰或损坏。
这种保护电路通常包括以下几个部分：
1. 滤波电路：用于过滤插拔过程中产生的高频噪声和干扰信号，以防止它们对其他电路产生影响。
2. 限流电路：用于限制插拔过程中的电流，以防止过大的电流对电路造成损坏。
3. 稳压电路：用于稳定电源电压，以防止电压波动对电路造成影响。
4. 保护器件：如保险丝、二极管等，用于在电路出现异常时提供保护，防止设备受到损坏。
5. 信号隔离：使用隔离变压器、光耦等元件实现信号的电气隔离，防止插拔过程中引入的噪声和干扰影响其他电路。
通过这些部分的协同工作，高频信号热插拔保护电路可以有效地保护电子设备在插拔过程中不受损坏，提高设备的可靠性和稳定性。
需要注意的是，具体的保护电路设计会根据不同的应用场景和要求有所差异。
在设计保护电路时，需要根据实际情况进行选择和优化，以确保其能够有效地保护设备。
不一样的热插拔控制器(图)作者：美国国家半导体公司 Neil Gutierrez 日期：2008-5-13 来源：本网热插拔的定义是在带电运行的背板中插入或移除电路板。
热插拔技术已被广泛应用到电信服务器、USB接口、火线(firewire)和C 背板的电压下，更换发生故障的电路板，并保证系统中其他正常的电路板仍可保持运作。
在工作中的背板上进行热插拔时，最大的造成一个低阻抗路径，从而引发大的浪涌电流。
浪涌电流可以损毁电路板上的电容、导线和连接器。
此外，系统电压亦可能会因浪使得其他连接着背板的电路板也无故重置。
热插拔控制器通过控制一个外加FET(见图1)来限制浪涌电流。
此外，这个控制器可在输出短路到接地或发生大型负载瞬变的情况时，通常都认为只要该FET能抵受DC电流负载和最大输入电压便足够。
可是，如果控制器发生故障并且该控制器又是唯一可控制电作条件下都不能确保FET处于安全运作范围(SOA)内。
本文将比较两类控制器，一类只具备有电流限制的控制能力，而另一类是可同插拔控制器，如美国国家半导体的LM5069。
图1 LM5069热插拔控制器控制器图1所示为LM5069热插拔控制器。
当浪涌电流流经传感电阻器(Rsns)时会被感测到，而控制器只会容许一个预定的最大电压通过电压值时，控制器便会调整栅极电压，使其维持最大值电流一定的时间。
电流限制所容许的最长时间取决于故障检测电流、故障阈值和引脚来编程。
一旦TIMER到达故障的阈值，控制器便会关闭栅极，同时输出会脱离系统的输入电压。
系统欠压和过压会分别经由测。
这个组件可验证输入电压是处于指定范围，还是高出欠压阈值或低于过压阈值。
假如输入电压在指定范围以外，那栅极便会关电源正常引脚(PGD)是一个开放漏极输出。
当输出(VOUT)还有几伏便到达输入(VIN)时，开放漏极下拉器件便会被关闭，而PGD会上签下游电路以表示VOUT电压“正常”。
PWR引脚上的电阻会决定通过FET的最大功率极限。
ADM2483带隔离的增强型RS485收发器一、功能介绍：ADM2483是带隔离的增强型RS-485收发器。
它包括一个三通道隔离器、一个带三态输出的差分驱动器和一个带三态输入的差分接收器。
其1/8单位负载的接收器输入阻抗可允许多达256个收发器接入总线。
最高传输速率可达500Kbps 。
逻辑端兼容3V/5V 工作电源，总线端5V 供电。
ADM2483采用限摆率驱动器，较低摆率降低了不恰当的终端匹配和接头产生的误码。
其接收输入具有真正的失效保护功能，当接收器输入为开路、短路、或空闲时,真正的失效保护可使接收器的输出逻辑变高。
若在上电过程或接入一个已上电的底板时,其热插拔回路可消除由于其对使能和差分接收器输入端的扰动而导致的错误数据。
ADM2483的驱动器具有短路电流限制，并可以通过热关断保护电路将驱动器输出置为高阻状态，防止过度的功率损耗。
芯片封装采用易于使用的SOW16封装，工业级温度范围，无需任何分立元件就可实现RS485功能。
图1为ADM2483内部框图，其主要特点如下：●带隔离的RS-485收发器；●隔离电压：2500V ；●最高传输速率：500Kbps ；●总线最大节点数：256个●具有±2KV 的ESD 保护功能；●热关断保护功能；●工业级温度范围：-40℃--+85℃；●瞬态高共模抑制能力：25KV/μS ；●真正防故障装置的接收输入端。
●低功耗：最大2.5mA 工作电流；●电压范围广：2.7至5.5V 工作电压（VDD1）；●热插拔电路可消除热插过程中的数据扰动；●兼容普通的RS-485收发器；●封装：SO-16宽体图1、内部框图二、应用领域：●半双工、全双工RS-485收发通信网络●数据采集器●电力仪表、电机控制、安防●工业控制局域网络三、典型应用参数四、引脚功能说明图2、ADM2483引脚功能图工作参数典型值单位工作电压VDD1（逻辑端） 2.7--5.5V VDD2（总线端） 4.75---5.25V 工作电流2．0mA 隔离电压2500V 驱动器输入输出延迟250---620ns 接收器输入输出延迟400---1050ns 速率500kbpsESD 保护±2k V 故障保护电压-9～+14V输出电流-35～+35mA 差分电压（A、B）-200～-30mA引脚名称功能描述1VDD1逻辑端供电电源（2.7V～5.5V）2、8GND1逻辑端电源地（2脚、8脚内部已连接）3RXD接收输出，当RE（接收使能）为高时，此位禁止输出。
热插拔抑制电路是一种用于防止热插拔过程中可能产生的电流浪涌和电压突变的电路。
热插拔是指在电路运行时插入或拔出电子器件（比如插卡、USB设备、热插拔硬盘等）的过程。
这种操作可能会引起突发的电流冲击或者电压不稳定，从而对其他电子器件造成损坏或干扰。
为了解决这个问题，热插拔抑制电路通常包括以下一些功能和特性：1. 电压稳定器：在热插拔过程中保持稳定的电压输出，防止因电压不稳定而影响其他设备的正常工作。
2. 电流限制器：限制热插拔过程中的电流浪涌，防止对其他设备产生过大的电流冲击。
3. 过压保护和过流保护：监测输入电压和电流，一旦超出设定范围就及时切断电路，防止造成损坏。
4. 脉冲抑制：通过特定电路设计，抑制瞬时脉冲，确保主电路的稳定。
热插拔抑制电路的设计需要考虑电子器件的特性、工作环境和接口标准，以确保对插入或拔出操作的快速响应和保护作用。
这些电路通常用于各种热插拔设备，以确保系统的稳定性、可靠性和安全性。
在设计热插拔抑制电路时，还可以考虑以下因素：1. 设备电流和电压不同的设备在插入和拔出过程中所需的电流和电压可能是不同的，因此需要为每个设备计算出所需的电流和电压，然后设计抑制电路来满足这些要求。
2. 阻抗匹配热插拔操作可能导致输入和输出端口之间的阻抗不匹配，这可能导致信号反射，并对系统的稳定性和可靠性产生不利影响。
因此，抑制电路需要考虑阻抗匹配问题，以确保信号传输的有效性。
3. 输入/输出电容输入和输出电容对于传输数据、功率和信号保持恒定电压很重要。
在设计热插拔抑制电路时，需要考虑电容的大小和类型，以确保插入和拔出设备时电容的稳定和可靠性。
综上所述，热插拔抑制电路是一种不可或缺的电路，能够防止插入或拔出设备时产生的电流和电压冲击对系统造成损坏。
适当地设计和实施热插拔抑制电路，可以提高系统的性能和可靠性。
/降低热插拔控制电路的电路电流供稿：美信摘要：当热插拔控制电路的输出发生短路时，会触发内部断路器功能并断开电路。
但在内部断路器做出反应之前，刚开始的短路电流可能达到数百安培。
通常热插拔控制器断路器的延迟时间是200至400ns，再加上栅极下拉电流有限，栅极关闭时间可能需要10至50µs。
在此期间，会产生较大的短路电流。
本应用笔记给出了一个简单的外部电路，它能将初始电流尖峰降至最小并在200至500ns 内隔离短路故障。
典型热插拔电路我们来考察采用MAX4272构建的+12V、6A典型热插拔控制电路(图1)。
根据MAX4272的规格指标，可知其包含触发门限分别为50mV和200mV的低速和快速比较器(整个温度范围内，容限分别为43.5至56mV和180至220mV)。
触发电流大小通常为工作电流的1.5至2.0倍，选择R SENSE = 5mΩ。
R SENSE允许有5%的容限，过载条件下低速比较器的触发电流范围是8.28至11.76A；发生短路时，快速比较器的触发电流范围是34至46.2A。
图1. 典型的热插拔控制电路低速比较器的最低触发门限比正常工作电流高38%，快速比较器的短路触发门限是工作电流的6至8倍。
快速比较器的延迟时间为350ns，这一时段的短路电流尖峰仅受限于电路阻抗。
此后电流缓慢下降，直至完全隔离短路故障，3mA栅极下拉电流限制了MOSFET M1栅极电容(3至4nF)的放电速率。
短路电流在15至40µs内缓慢减小，与此同时，栅极电压从19V被拉到接近地电位。
/峰值短路电流最初350ns内的峰值电流由以下因素决定：(a) 电源ESR，(b) 短路状态，(c) R SENSE阻值，(d) M1的R DS(ON)，(e) M1的I D(ON)。
以上参数均采用最接近实际情况的取值，可以计算出短路时电路的总阻抗：(电源ESR ⊬ 4mΩ) + (短路环节 ≈ 3mΩ) + (R SENSE = 5mΩ) + (R D(ON) ≈ 4mΩ) ≈ 16mΩ。
这时，短暂的峰值电流为：I SC ≈ 750A，并取决于电源的储能电容(带2200µF电容的低ESR 背板以750A电流放电时，1µs内电压仅降低340mV)。
这种情况下，实际的峰值I SC会由M1的I D(ON)限制到400A左右。
I D(ON)取决于V GS，因此有必要检查电路，以确定这一时段的栅-源电压。
MAX4272包含一个内部电荷泵，可使正常工作时的栅极电压高出V IN约7V。
因而MOS管导通时V GS = 7V。
短路的第二个影响是它实际上增加了V GS。
短路在M1的漏-源之间引入了一个电压阶跃 -等于总输入电压的一部分。
由于M1的R D(ON)约为预估的短路总阻抗的1/3，此时施加的V DS约为12V 阶跃电压的1/3。
由漏-栅电容c dg和栅-源电容c gs组成的分压器会将该阶跃电压的一部分转移到栅极。
经过适当计算，可知引入的额外ΔV GS为300至500mV，但短路期间进行的测试表明该值可高达ΔV GS = +3V。
至此可以清楚地看出，牢固可靠的短路会在几微秒至几十微秒内产生数百安培的电流。
设计者可能希望将Isc峰值限制在50A，持续时间小于1µs，但如果不增加更快速的比较器和栅极下拉电路的话，这一要求是不切实际的。
然而，可以考虑对电路做一些简单的修改。
1. 在内部快速比较器最初的350ns响应时间内，电流会由I D(ON)限制在几百安以内，此时可以通过增加一个简单的外部电路来加快栅极放电，从而将短路持续时间限制≤½µs。
2. 或者用一个稍复杂的外部电路将Isc峰值限制在100A范围内，并且持续时间< 200ns。
快速栅极下拉电路限制大短路电流的持续时间只需增加一个PNP型达林顿管Q1，即可极大地缩短大短路电流的持续时间，如图2所示。
二极管D1允许栅极在导通状态下正常充电，而关断时控制器的3mA栅极放电电流改为直接驱动Q1的基极。
然后Q1在约100ns时间内迅速完成栅极放电。
这样，发生短路时的大电流持续时间大为缩短，仅略大于快速比较器350ns的延迟时间。
/图2. 具有快速栅极下拉的热插拔控制器快速限流电路借助图3所示的电路，可以将短路电流限制在约100A以下，持续时间小于200ns。
当R SENSE两端的电压差达到约600mV时，PNP型晶体管Q1a将触发并驱动NPN型晶体管Q1b，从而使M1的栅极电容快速放电。
图3. 具有快速短路峰值电流限制功能的热插拔控制器M1栅极和源极之间的C2可进一步减小发生短路时作用在栅极上的正向瞬态阶跃电压，该电容的取值范围为10nF至100nF。
齐纳二极管D1用来将V GS限制到7V (MAX4272提供该电压)以下的某个值。
/虽然齐纳二极管D1在偏置电流为5mA时的额定值为5.1V，但在本电路中，MAX4272仅能输出100µA的栅极充电电流(齐纳二极管偏置电流)，因此D1会将V GS限制在3.4V左右。
受到限制的V GS可降低I D(ON)，当然R D(ON)会增大一些。
根据MOS管的数据资料可知：V GS为3.4V时R D(ON)为5mΩ，V GS为7V时R D(ON)为3mΩ。
这样可以更快地关断M1。
D1和C2也可以用在图1和图2的电路中，以降低短路时的I D(ON)。
测试方法-造成短路没有什么比制造短路更简单了。
但要产生牢固可靠并且重复性较好的短路情况非常富有挑战性。
本测试对以下几种制造短路的方法进行了评估。
• 机械开关闭合时总会出现几毫秒的触点抖动过程。
旋转式多触点开关似乎可以避免类似情况发生，但由于多次大电流闭合所形成的电火花会腐蚀触点，因此开关的重复性令人怀疑。
• 大电流继电器触点闭合时也会产生抖动，并且会表现出不同的闭合电阻。
• 实验证明，可控硅整流器的电流上升速率不尽人意。
• 大电流汞位移继电器是人们寄予厚望的最佳方法，但结果并不令人满意。
一个标称阻抗4mΩ的60A、600V汞继电器在刚开始接触时阻抗为40mΩ，随着电流脉冲流过15µs后会轻松降至4mΩ。
• 手工短路操作可提供一种随意的、断续并且非重复性的短接方式，具有较强的随机性！可以获得非常陡的电流波前沿。
综上所述，尽管触点腐蚀对每次闭合的重复性有影响，但这种方法仍是最有效(和最经济)的。
最可行的实验室方法是采用多个大输出CMOS施密特线路驱动器来驱动多个并连、低R D(ON)、NMOS晶体管。
由于时间和资源所限，这一方案未被采纳。
如果在实验室里通过机械手段，来始终如一地产生带陡峭电流波前的真正低阻短路故障极为困难。
电路工作时几乎肯定会经历这种意外短路故障。
通常人为制造短路将产生如图4所示的电容放电电流和电压波形。
上方曲线是选择5V/div 档位时记录的短路输出电压， 可以看出大部分时间(25µs/div)内电容放电不足一半。
下方曲线是选择25A/div档位时记录的短路电流，可清楚地显示出接触是断断续续的。
/图4. 不规则的机械短路信号波形构建ESR低于5mΩ的电源也不容易。
尽管如此，仍竭尽全力构建了一个低ESR (4-5mΩ)的电压源，经细心测量，可知在100A短路情况下电压下降440mV。
该电压源的输入端直接并联了1个5500µF的计算机等级电解电容、1个3.3µF多层陶瓷电容以及6个100µF专业聚合物铝电解电容，并由1个10A电源驱动。
短路电流波形图1所示电路(未作改进)的短路电流波形如图5所示。
由于测量的是电流检测电阻RS两端的电压，并且示波器地与测试电路的+12V输入端相连，因此信号波形看上去是反相的。
RS为6mΩ，电压档位选择1V/div，峰值电压为2400mV或400A。
电流波前并不像接触良好时一样陡峭。
/图5. 电路未作改动时具有400A峰值短路电流观察图6所示的电压信号波形有助于加深理解，图中给出了短路时的输出电压、M1栅极电压波形以及RS两端的电压。
所有电压均以+12V输入为参考。
图6. 电路未作改动时的短路电压和电流波形V OUT- V IN信号波形显示，短路期间V OUT下降了7V，这表明短路阻抗只略低于总电路阻抗的1/2。
更低阻抗的短路故障会产生高于400A的峰值电流。
信号波形还表明在开始的300ns内短路不是完全牢固可靠；这导致了V SENSE信号波形缓慢下落。
由V GATE波形可以看出，最初V GS= 7V，由于V OUT下降，1µs后增至10V左右。
5µs后Vgs仅降至9V，/20µs时降至6V，33µs时降至4V。
由于放电电流仅为3mA，因此栅极放电缓慢。
这样一来，发生短路故障后27µs内短路电流仍为100A。
图2的快速栅极下拉电路不大会降低最初的短路电流，但PNP型达林顿管下拉会迅速终止电流信号波形。
这种配置下的短路电流信号波形如图7所示，峰值电流仍为2400mV或400A，但快速比较器在370ns触发后，电流可在50ns内阻断。
还应注意，短路电流信号波形是非常陡峭的，表明机械短路非常可靠。
图7. 快速下拉电路的短路电流波形当电路电容给输入电容充电时电源电流发生反向，并导致+12V输入端出现一个小幅正向过冲。
图3的快速短路峰值电流限制电路在限制峰值电流以及短路电流持续时间方面均有效。
如图8所示，RS (6mΩ)两端的电压峰值为600mV，对应100A峰值电流。
短路电流阻断极其迅速，电流脉冲在200ns内完全终止。
/图8. 改进后热插拔控制器电路的短路电流脉冲利用该技术可将背板电源干扰降至最低，如图9所示，会在测试方法一节中提到的+12V电源上产生小于±500mV的峰值电压干扰。
图9. 图3电路发生短路时引起的背板干扰再次看到陡峭的电流波前，表明这是一个质量非常高的短路状态。
遗憾的是，很难复现这样的陡峭电流波形。
那么发生了什么?PNP-NPN检测/下拉电路终止短路电流(然后解除控制)如此迅速，以至于MAX4272快速比较器/没有足够的时间触发(响应时间 = 350ns)。
图10显示了500µs时段的V GS信号波形(短路开始后450µs)。
由于100µA的栅极充电电流仍然存在，已经被放电的栅极电压又开始上升。
大约130µs后，栅极电压被充分充电(3V)，V OUT升至大约1V，这时短路电流再次开始流动。
重新充电的过程很慢，足以使快速比较器在电流为33A时触发(200mV/6mΩ)，IC将执行关断和闭锁操作。
图10. 短路情况下 V GS的时间压缩视图结论当热插拔控制电路发生短路故障时，本文讨论的两种电路都可以通过限制功耗来保护背板电源。
