高可用性系统（如服务器、网络交换机、独立磁盘冗余阵列（RAID）存储和其他通信基础设施）的设计旨在实现几乎为零停机时间。当此类系统的某个组件发生故障或需要更新时，必须能够在不中断系统其他部分的情况下更换该组件。在系统持续运行的需要卸下电路板或模块并插入其替换件，这个过程称为热插拔。
热插拔技术在系统保持正常运行的同时更换组件，其中的关键元件——热插拔控制器，起着至关重要的作用。它确保在进行其他连接之前建立接地和本地电源，以防止短路和过流故障。本文将重点介绍热插拔控制电路的组件和功能，特别是使用ADM1177热插拔控制器的设计过程中的设计考虑因素和最佳元件选择标准。
在热插拔拓扑的高可用性系统中，常见的两种系统功率级别（-48 V和+12 V）使用不同的热插拔保护配置。-48V系统集成了低侧热插拔控制和调整MOSFET；+12 V系统则使用高边控制器和调整MOSFET。本文将重点关注+12 V系统。
在一个具有12V背板和可拆卸模块机架的系统中，每个模块必须能够安全地撤回和更换，而不影响机架中任何相邻模块的正常运行。热插拔控制器（如图1所示）通过仔细控制浪涌电流以确保安全的上电间隔来解决这个问题。它还会在上电后持续监控电源电流，以防止正常工作期间出现短路和过流情况。
ADM1177热插拔控制器（如图2所示）由三个主要元件组成：用作主功率控制开关的N沟道MOSFET、检测电阻和热插拔控制器（包括电流检测放大器）。
在热插拔控制器内部，电流检测放大器外部检测电阻两端的压降。这个微小的电压（通常范围为0 mV至100 mV）必须被放大到有用的水平。ADM1177中的放大器增益为10，例如，给定电流量产生的100 mV压降将被放大至1 V。将该电压与固定或可变基准电压进行比较。当分流器两端产生大于100 mV（±3%）的电压时，比较器会指示过流。最大电流跳变点主要由分流电阻、放大器增益和基准电压决定；分流电阻值设置最大电流。TIMER电路对给定过流条件可能存在的时间长度设置限制。
ADM1177具有软启动功能，其中过流基准电压源线性上升，而不是突然导通，迫使负载电流以类似的方式跟随。这是通过将来自内部电流源的电流注入外部电容（SS引脚）来实现的，以将比较器的基准输入从0 V线性斜坡上升至1 V。
在选择热插拔控制器的元件时，需要考虑多种因素。例如，在选择检测电阻时，需要根据负载电流来选择，而MOSFET的选择则需要考虑其VDS、ID以及RDSON等参数。还需要考虑散热和功耗问题以及MOSFET的SOA特性。定时器电容器的选择也非常关键，需要确保在给定时间内能够安全地保护MOSFET并满足负载充电的需求。还需要考虑并联使用MOSFET来降低功耗和温升的情况。
设计高可用性系统的热插拔功能需要仔细考虑各种因素，包括元件选择、散热、功耗和定时等。只有综合考虑这些因素并做出合理的选择，才能确保系统的稳定性和可靠性。完成的参考设计如图7所示。
