热插拔可靠性的新标准

大多数热插拔系统都有一些内在的故障机理，一个是功率FET 的安全工作区(SOA)问题，另一个是在电流流过时拔出器件承受感应尖峰(inductive spike)的能力问题。本文介绍不采用高额定值的功率器件和短路引脚，而通过使用一个集成的热插拔器件来解决这两个问题。 
典型的热插拔控制器采用称为断路器(circuit breaker)的方案来保护电路及其FET。该方法使用双电平限流使器件能在浪涌电流下工作，并在发生短路时仍可快速关断。在这类电路中，FET 处于开或关状态。这是一种行之有效的保护连接电路和功率FET 的方法，但是需要电路设计工程师推测来确定过流情况发生时间的长短。这种方法也比其它方法更可能引起跳闸。由于与保护FET 相关的不确定性，这种方法一般会使功率器件的尺寸过大。 
一个替代的方法是在浪涌发生时将FET 用作线性限流器件，其优点在于可以保护连接电路并更能承受浪涌，缺点则是必须小心谨慎，以避免超出FET 的安全工作区。由于限流过程中会产生大量功耗，所以很容易超过SOA 限制。功率MOSFET 的安全工作区一般由规定了器件可以承受特定时间的zui大允许电压和电流组合的图表表示。 
使用单片控制器和FET 可以直接检测FET 裸片区域的温度。裸片温度是防止FET 出现各种热过应力(overstress)的一个变量。单个控制器和FET 不能检测裸片温度，而必须考虑漏极到源极的电压范围、大概的漏极电流以及脉冲持续时间和FET 热路径的范围以防止功率器件热过应力。这种解决方案可以保护FET，但是由于变量过多而且不了解个别信息，因此需要比实际所需的更大的FET……