AI 服务器功耗暴涨？长工微 50A（支持并联）eFuse方案

随着AI及机器学习技术迭代发展，服务器需同时承载海量数据处理与存储任务，整机能耗居高不下。单块服务器主板的稳态额定功率高达5kW，常规通用服务器额定功率仅为1kW或2kW。在设备外形尺寸保持不变的前提下，功率密度不断提升，给系统设计带来了诸多技术挑战。

下图显示了12V AI服务器中的典型配电情况，输入在受到热插拔电路的保护后，再分配到下游系统负载。

回顾多年来热插拔电路架构配置的演进历程，不难发现其发展特征颇具特点。热插拔解决方案主要由三个核心组件组成：作为主电源控制开关的N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)、用于检测电流的感应电阻器，以及热插拔控制器。

如下图所示，本质上，热插拔控制器具备电流和功率限制功能，可限制浪涌和故障电流，同时保障MOSFET 始终工作在安全工作区 (SOA)范围内。

传统热插拔分立式方案存在明显短板：

占用PCB面积大、外围元件多： 需搭配控制器、MOSFET、采样电阻、二极管、TVS等诸多元器件，占用面积是集成eFuse方案的2–3 倍，布局布线复杂度高。
保护精度低、一致性差： 受采样电阻、运放温漂影响，电流检测误差可达±5%~±10%，且无内置MOSFET 过热保护，易超SOA工作范围，需额外增设测温电路。
响应慢、故障隔离能力弱： 短路响应：μs–ms 级（eFuse 为 ns 级），易烧 MOSFET / 连接器。

基于传统分立式方案的上述不足，行业正逐步采用内置MOSFET、通过导通电阻Rdson实现采样电流的热插拔eFuse进行替代，该方案可有效缩减系统整体占用面积，大幅度提高功率密度，同时集成电流、温度等多类型故障保护与实时监测功能。

长工微热插拔eFuse产品输出电流可从6A到50A，输入电压适配5.0V到16V，部分产品支持PMBus接口及并联使用，符合大部分数据中心应用的需求。

产品介绍（以IS6108B为例）

IS6108B是内置0.8mΩ MOSFET的集成热插拔保护IC，用来做电压/电流等故障保护。器件的电流限制保护值可通过OCREF与地之间的电阻来灵活设置。该IC集成了电流检测电路，并可提供模拟电流监控信号。为限制后端负载上电瞬间的浪涌电流，可通过在SS 引脚与地之间外接电容，设定输出软启动时长。

IS6108B支持向系统提供故障指示（GOK）与故障类型（FLT_TYPE）信号，便于系统状态监控与故障诊断。此外，IS6108B支持多芯片并联连接，用于更高电流的应用，且在并行应用的软启动期间，芯片间可实现主动均流，保证负载电流均衡分配。

产品特点：

宽输入电压范围4V-16V
内置0.8mΩ MOSFET
精准的电流检测 ±2%
可调的软启动时间
过流保护（OCP）、短路保护（SCP）阈值可调
快速短路保护响应时间（典型值200ns）
故障指示和故障类型输出
支持更高电流的并联应用
并联应用中，软启动过程中主动均流功能

典型应用：

单路应用框图：

并联应用框图：

重点功能介绍：

软启动过程中主动均流功能介绍

上图是典型应用及内部框图：
1. 当Channel2输出电流 I_OUT2 大于 Channel1 输出电流 I_OUT1 时，对应单相采样电压满足 VCS2 > VCS1。
2. 由于所有相 I_MON 引脚短接，V_IMON 为 N 相总输出电流 I_OUT 的平均值对应电压（即 V_IMON 对应 I_OUT/N），因此形成 V_CS2 > V_IMON > V_CS1 的电压关系。
3. 误差放大器 (EA) 根据 V_CSx 与 V_IMON 的差值进行调节：
  - Channel2：EA输出升高 → V_{SS_FB2} 电压增大 → M2 栅极电压升高 → GATE2 驱动信号减弱 → I_OUT2 减小。
  - Channel1：EA输出降低 → V_{SS_FB1} 电压减小 → M2 栅极电压降低 → GATE1 驱动信号增强 → I_OUT1 增大。
4. 上述调节过程持续进行，直至所有相输出电流趋于一致，实现 N 相电流均衡控制。
功率限制功能介绍：

IS6108B 采用单片集成 (Monolithic) 工艺，在功率管区域内放置了多个温度 Sensor，控制器可快速感知不同区域 MOSFET 的温度变化，并通过 OTP 方式实现可靠保护。由于功率损耗最终会转化为器件温升，OTP 可实时监测芯片结温状态，成为功率限制的核心依据与最终保护手段。

IS6108B 的 Power Limit 设定值是 300W，当 V_IN=16V， I_ds=300W/16V=16.875A，可以理解为 SS OCP=16.875A。

备注：采用 MCM 封装的 eFuse，因温度 Sensor 和 MOS 管之间存在绝缘层，不能快速感知 MOS 温度，且难以布置多颗温度 Sensor，因此仅能依靠 SS OCP 实现防护。

测试结果展示：

热插拔测试： 芯片内置插入延时功能，可延后上电启动，避开插入瞬间的抖动电压。待插入延时结束后，VOUT 再进入软启动过程，有效避免后端器件因插入瞬间不稳定的电压引发过压击穿风险。
SCP测试： 对于输出出现的快速大电流负载，IS6108B 会立即触发 SCP 保护，在 200ns 内做出反应并将 FET 关断，此时 FLT_TYPE 电压为 1.5V，代表芯片触发 SCP 保护。
VIN OV保护功能测试： 当系统的电源出现异常升高时，IS6108B 能够通过 VIN_OV 保护实现关闭后级电路，保护后级电路的安全。
2颗并联的均流测试： 带载20A启动
0-55A Imon精度测试： IS6108B 可通过 IMON 引脚到地的外部电阻，产生与器件电流成比例的电压，实现高精度电流值的监测。

下图显示了12V AI服务器中的典型配电情况，输入在受到热插拔电路的保护后，再分配到下游系统负载。

如下图所示，本质上，热插拔控制器具备电流和功率限制功能，可限制浪涌和故障电流，同时保障MOSFET 始终工作在安全工作区 (SOA)范围内。

传统热插拔分立式方案存在明显短板：

占用PCB面积大、外围元件多： 需搭配控制器、MOSFET、采样电阻、二极管、TVS等诸多元器件，占用面积是集成eFuse方案的2–3 倍，布局布线复杂度高。
保护精度低、一致性差： 受采样电阻、运放温漂影响，电流检测误差可达±5%~±10%，且无内置MOSFET 过热保护，易超SOA工作范围，需额外增设测温电路。
响应慢、故障隔离能力弱： 短路响应：μs–ms 级（eFuse 为 ns 级），易烧 MOSFET / 连接器。

长工微热插拔eFuse产品输出电流可从6A到50A，输入电压适配5.0V到16V，部分产品支持PMBus接口及并联使用，符合大部分数据中心应用的需求。

产品介绍（以IS6108B为例）

产品特点：

宽输入电压范围4V-16V
内置0.8mΩ MOSFET
精准的电流检测 ±2%
可调的软启动时间
过流保护（OCP）、短路保护（SCP）阈值可调
快速短路保护响应时间（典型值200ns）
故障指示和故障类型输出
支持更高电流的并联应用
并联应用中，软启动过程中主动均流功能

典型应用：

单路应用框图：

并联应用框图：

重点功能介绍：

软启动过程中主动均流功能介绍

上图是典型应用及内部框图：
1. 当Channel2输出电流 I_OUT2 大于 Channel1 输出电流 I_OUT1 时，对应单相采样电压满足 VCS2 > VCS1。
2. 由于所有相 I_MON 引脚短接，V_IMON 为 N 相总输出电流 I_OUT 的平均值对应电压（即 V_IMON 对应 I_OUT/N），因此形成 V_CS2 > V_IMON > V_CS1 的电压关系。
3. 误差放大器 (EA) 根据 V_CSx 与 V_IMON 的差值进行调节：
  - Channel2：EA输出升高 → V_{SS_FB2} 电压增大 → M2 栅极电压升高 → GATE2 驱动信号减弱 → I_OUT2 减小。
  - Channel1：EA输出降低 → V_{SS_FB1} 电压减小 → M2 栅极电压降低 → GATE1 驱动信号增强 → I_OUT1 增大。
4. 上述调节过程持续进行，直至所有相输出电流趋于一致，实现 N 相电流均衡控制。
功率限制功能介绍：

IS6108B 采用单片集成 (Monolithic) 工艺，在功率管区域内放置了多个温度 Sensor，控制器可快速感知不同区域 MOSFET 的温度变化，并通过 OTP 方式实现可靠保护。由于功率损耗最终会转化为器件温升，OTP 可实时监测芯片结温状态，成为功率限制的核心依据与最终保护手段。

IS6108B 的 Power Limit 设定值是 300W，当 V_IN=16V， I_ds=300W/16V=16.875A，可以理解为 SS OCP=16.875A。

备注：采用 MCM 封装的 eFuse，因温度 Sensor 和 MOS 管之间存在绝缘层，不能快速感知 MOS 温度，且难以布置多颗温度 Sensor，因此仅能依靠 SS OCP 实现防护。

测试结果展示：

热插拔测试： 芯片内置插入延时功能，可延后上电启动，避开插入瞬间的抖动电压。待插入延时结束后，VOUT 再进入软启动过程，有效避免后端器件因插入瞬间不稳定的电压引发过压击穿风险。
SCP测试： 对于输出出现的快速大电流负载，IS6108B 会立即触发 SCP 保护，在 200ns 内做出反应并将 FET 关断，此时 FLT_TYPE 电压为 1.5V，代表芯片触发 SCP 保护。
VIN OV保护功能测试： 当系统的电源出现异常升高时，IS6108B 能够通过 VIN_OV 保护实现关闭后级电路，保护后级电路的安全。
2颗并联的均流测试： 带载20A启动
0-55A Imon精度测试： IS6108B 可通过 IMON 引脚到地的外部电阻，产生与器件电流成比例的电压，实现高精度电流值的监测。

下图显示了12V AI服务器中的典型配电情况，输入在受到热插拔电路的保护后，再分配到下游系统负载。

如下图所示，本质上，热插拔控制器具备电流和功率限制功能，可限制浪涌和故障电流，同时保障MOSFET 始终工作在安全工作区 (SOA)范围内。

传统热插拔分立式方案存在明显短板：

占用PCB面积大、外围元件多： 需搭配控制器、MOSFET、采样电阻、二极管、TVS等诸多元器件，占用面积是集成eFuse方案的2–3 倍，布局布线复杂度高。
保护精度低、一致性差： 受采样电阻、运放温漂影响，电流检测误差可达±5%~±10%，且无内置MOSFET 过热保护，易超SOA工作范围，需额外增设测温电路。
响应慢、故障隔离能力弱： 短路响应：μs–ms 级（eFuse 为 ns 级），易烧 MOSFET / 连接器。

长工微热插拔eFuse产品输出电流可从6A到50A，输入电压适配5.0V到16V，部分产品支持PMBus接口及并联使用，符合大部分数据中心应用的需求。

产品介绍（以IS6108B为例）

产品特点：

宽输入电压范围4V-16V
内置0.8mΩ MOSFET
精准的电流检测 ±2%
可调的软启动时间
过流保护（OCP）、短路保护（SCP）阈值可调
快速短路保护响应时间（典型值200ns）
故障指示和故障类型输出
支持更高电流的并联应用
并联应用中，软启动过程中主动均流功能

典型应用：

单路应用框图：

并联应用框图：

重点功能介绍：

软启动过程中主动均流功能介绍

上图是典型应用及内部框图：
1. 当Channel2输出电流 I_OUT2 大于 Channel1 输出电流 I_OUT1 时，对应单相采样电压满足 VCS2 > VCS1。
2. 由于所有相 I_MON 引脚短接，V_IMON 为 N 相总输出电流 I_OUT 的平均值对应电压（即 V_IMON 对应 I_OUT/N），因此形成 V_CS2 > V_IMON > V_CS1 的电压关系。
3. 误差放大器 (EA) 根据 V_CSx 与 V_IMON 的差值进行调节：
  - Channel2：EA输出升高 → V_{SS_FB2} 电压增大 → M2 栅极电压升高 → GATE2 驱动信号减弱 → I_OUT2 减小。
  - Channel1：EA输出降低 → V_{SS_FB1} 电压减小 → M2 栅极电压降低 → GATE1 驱动信号增强 → I_OUT1 增大。
4. 上述调节过程持续进行，直至所有相输出电流趋于一致，实现 N 相电流均衡控制。
功率限制功能介绍：

IS6108B 采用单片集成 (Monolithic) 工艺，在功率管区域内放置了多个温度 Sensor，控制器可快速感知不同区域 MOSFET 的温度变化，并通过 OTP 方式实现可靠保护。由于功率损耗最终会转化为器件温升，OTP 可实时监测芯片结温状态，成为功率限制的核心依据与最终保护手段。

IS6108B 的 Power Limit 设定值是 300W，当 V_IN=16V， I_ds=300W/16V=16.875A，可以理解为 SS OCP=16.875A。

备注：采用 MCM 封装的 eFuse，因温度 Sensor 和 MOS 管之间存在绝缘层，不能快速感知 MOS 温度，且难以布置多颗温度 Sensor，因此仅能依靠 SS OCP 实现防护。

测试结果展示：

热插拔测试： 芯片内置插入延时功能，可延后上电启动，避开插入瞬间的抖动电压。待插入延时结束后，VOUT 再进入软启动过程，有效避免后端器件因插入瞬间不稳定的电压引发过压击穿风险。
SCP测试： 对于输出出现的快速大电流负载，IS6108B 会立即触发 SCP 保护，在 200ns 内做出反应并将 FET 关断，此时 FLT_TYPE 电压为 1.5V，代表芯片触发 SCP 保护。
VIN OV保护功能测试： 当系统的电源出现异常升高时，IS6108B 能够通过 VIN_OV 保护实现关闭后级电路，保护后级电路的安全。
2颗并联的均流测试： 带载20A启动
0-55A Imon精度测试： IS6108B 可通过 IMON 引脚到地的外部电阻，产生与器件电流成比例的电压，实现高精度电流值的监测。