DN217: 双通道热插拔控制器/电源时序控制器支持插入带电背板
LTC®1645是一款双通道热插拔(Hot Swap™)控制器和电源时序控制器，支持将电路板安全插入带电背板或从带电背板中移除。在电路板上进行热插拔时，电路板上的电源旁路电容在充电时会从背板电源总线消耗巨大的瞬态电流。这种瞬态电流可能会导致电容、连接器引脚和电路板走线永久性损坏，并可能中断系统供电，引起系统中的其他电路板复位。
使用外部N沟道调整管可使1.2V至12V的多个电源电压以可编程速率同时或单独逐渐升降。可编程电子断路器可防止任一输出发生短路。LTC1645采用14引脚和8引脚SO封装。8引脚版本包含控制输入、双栅极驱动和双断路器。14引脚版本额外提供了系统复位信号和备用比较器，以指示电路板电源电压是否降至可编程电平以下。它还有指示过流情况的故障信号，并有一个定时器引脚，用于在升高电源电压之前和取消系统复位信号之前产生延迟。
基本工作原理
LTC1645通过电源路径中的外部N沟道调整管来控制电路板的电源，如图1和图3所示。LTC1645内置一个电荷泵，为N沟道FET提供高边驱动。 RSENSE1和RSENSE2提供电流故障检测，R1和R2用于防止高频振荡。当电路板插入背板时，调整管的栅极电压以受控速率逐渐上升和下降，因此从主背板电源获取的瞬态浪涌电流(I = C • dv/dt)便被限制在安全值以下。
如果ON引脚电压上升至0.8V以上，则在一个计时周期后GATE1会导通；如果ON引脚电压上升至2V以上， 并且ON引脚电压高于0.8V的时间至少有一个计时周期，则GATE2会导通。只要任一检测电阻上的电压大于 50mV 且持续时间超过1.5μs，断路器就会断路。当它断路时，两个GATE引脚都会被立即拉到地，外部FET迅 速关断，FAULT（14引脚版本）置为有效。
LTC1645 的 14 引脚版本提供两个开漏输出比较器，用于监控输入或输出电压水平。一个比较器会在FB引脚超过1.238V 后一个计时周期时释放RESET，而另一个比较器会在COMP+高于1.238V时立即释放COMPOUT。
电源跟踪和时序控制
除了通用热插拔之外，LTC1645还有助于简化电源跟踪和时序控制电路。有应用要求两个电源之间的电压差 不得超过某个值。此要求除适用于稳态运行期之外，还适用于上电期和关断期，通常是为了防止双电源ASIC发生闩锁。有些系统则要求一个电源在另一个电源之后上电，例如系统时钟需要先于某个逻辑块启动。典型的双电源或背板连接可能以任意速率上电，具体取决于负载电流、电容大小、软启动速率等。传统解决方案可能很 麻烦，或需要复杂的电路才能满足必要的要求。
图1显示了VOUT1和VOUT2同时逐渐上升和下降的应用。ON引脚必须达到0.8V才能让VOUT1和VOUT2逐渐上升。备用比较器将ON引脚拉低，直到VIN2高于2.3V，并且在VIN1高于3V之前，ON引脚无法达到0.8V。因此，两个输入电源都必须处于稳压范围之后，计时周期才会开始。在计时周期结束时，输出电压同时逐渐上升。如果任一输入电源偏离稳压范围，或者检测到过流情况，则Q1和Q2的栅极会被同时拉低。图2所示为图1电路的示波器照片。
上电时，VOUT1和 VOUT2 同时逐渐上升。关断时，LTC1645同时关断Q1和Q2。电荷依然存储在 CLOAD1 和CLOAD2 中，输出电压将根据负载而变化。D1和D2在约1V（每个约0.5V）时导通，确保VOUT1绝不会超过 VOUT2 1.2V以上。D3保证 VOUT2 绝不会比VOUT1高出0.4V以上。除非输入端出现过压情况，否则这些二极管只会在关断事件期间传导电流，其作 用仅限于释放CLOAD1或CLOAD2 中的电荷。当输入过压导致过大电流时，如果限流值设置适当，断路器就会断路。
图3显示了一个热插拔应用，其中LTC1645配置为让 VOUT1先于 VOUT2上升。 VOUT1最初放电，D1反向偏置，因此ON引脚电压仅由CC1通过电阻分压器R3和R4决定。如果CC1高于4.6V，则ON引脚电压将超过0.8V， VOUT1将逐渐上升。随着 VOUT1逐渐上升，当 VOUT1 ≈ 4.5V时，D1正向偏置，并将ON引脚电压拉至2V以上。这将使GATE2导通， VOUT2逐渐上升。如果需要额外的电压监控，请使用14引脚版本。
结语
热插拔系统的设计通常需要经验丰富的模拟设计工程师投入大量精力。LTC1645让安全可靠的热插拔设计变得轻而易举，只需连接一个IC、几个功率FET和一些电阻与电容即可实现。
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