個人認為BMS硬件設計有兩個難題，一是絕緣檢測電路設計，另外一個就是AFE的防護設計。熱插拔也是AFE防護設計需要考慮的一種場景，今天就總結下熱插拔的相關知識。

之前有經歷過在模組上拔插采樣板的時候，第一次沒啥問題，第二次采樣板就冒煙了，當時心情很復雜。

定義：

熱插拔（Hot PlugHot Swap），即帶電插拔，指的是在不關閉系統電源的情況下，將模塊、板卡插入或拔出系統；我們的目的是在熱插拔的場景下，不會損壞單板硬件。這個概念最早來自于服務器領域，很多板卡、背板都是要滿足熱插拔測試的。

BMS里面更讓人關注的是采樣板AFE處的熱插拔情況，類似下圖這種場景，把單體電壓、溫度采樣的連接器與采樣板進行插拔時，要求不能損壞采樣板器件。

損壞機理：

熱插拔損壞機理主要就是器件過功率，可能是過流、也可能是過壓。一般AFE的采樣端口處都會放置RC濾波，而且電容C又可能是共模電容或差模電容；如下圖中，當插入連接器時，在電容C40上可能會存在這樣的一個電流路徑，對電容進行充電，那么就有可能超出前面的R75的功率限制，進一步可能燒毀R75。

上圖的電流路徑走的是AFE外部，當然也會有走內部的情況；由于連接器插入時，引腳的順序是不固定的，那么就可能存在下圖中的場景，電流通過AFE內部寄生二極管形成了一個不尋常的充電路徑，這樣也可能會損壞AFE。

也有這樣的情況，由于兩個引腳的上電順序不一致，可能在兩個引腳之間存在一個壓差，導致內部的保護二極管動作，也有可能這個能量超出其承受能力，造成AFE損壞，如下圖示意。

還有就是模組上面采樣線如果采用FPC，那么FPC上面的走線保險絲也是容易被熱插拔損壞的地方。

上面的幾種情況只是一個示例，如果真發生熱插拔損壞，其實真的很難定位問題。因為AFE內部設計的電路對我們來講差不多是一個黑盒，我們可以通過芯片手冊來猜測一些損壞機理，但完全搞清楚比較難。

對此，首先要按照廠家推薦的外部RC參數來設計，它們一般是做過熱插拔測試的，如果做更改，要和它們確認好可行性；另外如果出了問題，還是要找原廠來幫助解決分析問題，自己容易走進死胡同。目前從應用來看，各家使用內部均衡確實是一個趨勢，下圖為內部均衡示意圖（來源ADI官網），但是內部均衡相對外部均衡來講，引腳處防護確實有點弱；我遇到過實際的問題，而且不是某一家的問題，是個通用的問題。

熱插拔試驗設計：

一般采用下圖的配置來搭建熱插拔測試臺架，通過繼電器的時序控制，來實現模擬每一條采樣線的連接組合，從全0到全1的模擬。

試驗的幾個注意點：每種工況的次數最好在5次以上，試驗時單體電壓不要太低，還有就是試驗線束盡量短，模擬器輸出電流不要限流等。

除了上面的測試外，我強烈推薦在真實項目的模組上手動來做熱拔插測試，因為二者真的不一樣。

總結：

今天看到新聞說ADI收購了美信，那么后續兩家的AFE產品該怎么發展也是一個有趣的問題，會不會整合兩家的優點，推出一個黑科技出來，讓別人無路可走；以上所有，僅供參考。