关键的计算机、大容量存储和通信系统被设计成零停机时间运行，或者至少接近这个理想状态。即使在执行系统升级和维护时，这种高可用性系统也必须继续运行。这通常需要将电路板插入或从带电系统中取出。

热插拔需要电源开关首先隔离，然后通过控制功率的上升来控制浪涌电流，这可以防止对背板和邻近电路的任何干扰。由于热插拔电路是所有单板电源的网关，因此它是监控和收集电源数据的天然场所。这些数据揭示了电路板的健康状况和电源路径的完整性。

考虑到这一点，LTC4260在一个器件中结合了宽输入范围热插拔控制器、ADC电压监视器、I(2)C 串行通信和其他功能(见表1)。LTC4260的热插拔电路使用外部n通道通管，在首次插入时将热插拔板与背板隔离。经过一段时间后，控制器可以开始为板供电或等待主机处理器的打开命令。功率逐渐增加，以尽量减少背板的干扰。上电过程完成后，LTC4260继续监控电源路径中的故障。

LTC4260提供了通过板载ADC和多路复用器定量测量板电流和电压的手段。当主机处理器轮询时，它使用I(2)C串行通信总线报告这些信息。如果配置为这样，设备将在特定故障情况下中断主机。

LTC4260适用于从80V(瞬变到100V)到12V的电池系统，其工作范围可以降至8.5V。

Inside Look

LTC4260的框图如图1所示。方框图的下部显示了ADC电压监测、寄存器和I(2)C接口。

ADC通过感测电阻电压(VDD-SENSE)监测电流。SOURCE引脚和外部N引脚也复用到ADC。寄存器允许用户配置部件，并读取有关部件状态的有用信息，以及是否发生了任何故障。

I(2)C模块使用使用SCL和SDA信号的2线串行接口。为了促进跨两个隔离地的通信，SDA分为SDAI和SDAO引脚，以允许该部分以最少数量的外部组件驱动光隔离器。对于共享公共接地的正常I(2)C通信，这两个引脚被短接在一起。

的警报引脚用于中断。上面的框图包含监控输入电源所需的热插拔模块，并在适当的时候打开外部通管的栅极。

集成ADC实时测量电路板功率

收集和汇编流入每个卡的电压和电流信息是测量卡健康状况的有用方法。可以将运行数据与历史数据进行比较，以确定卡是否实际使用了分配的功率，或者是否运行异常。一个不正常的操作卡可以被标记为服务，甚至可能在它失败之前。LTC4260包括一个8位数据转换器，可连续监测三个电压:N引脚，SOURCE引脚以及V(DD)和SENSE引脚之间的放大差值。N引脚是一个未提交的ADC输入。这个引脚允许用户监控任何可用的电压。

N引脚通过2.56V满量程直接连接到转换器进行监控。SOURCE引脚在输入端使用1/40分频器，提供102.4V满量程。V(DD)-SENSE电压放大器的电压增益为33.33，可产生76.8mV满量程。

每次转换的结果存储在三个ADC寄存器中(见表2)，每秒更新10次。设置测试模式控制寄存器位将停止数据转换器，以便可以对寄存器进行写入和读取，以进行软件测试。

典型热插拔应用

如图2所示，电源通路中的n通道通管Q1控制到电路板的电源。感测电阻R(S)检测过流故障和ADC测量的电流。电容C1控制栅极转换速率，电阻R6补偿电流控制回路。电阻R5抑制Q1中的自振荡。电阻R1, R2和R3在输入端提供欠压和过压检测，而R7和R8提供输出电源-良好监控。

公连接器的交错引脚确保所有电源在允许输出功率斜坡之前都已物理连接。下面是典型的插板顺序:

• 长电源和接地引脚接触，内部5.5V电源(INTVCC)变得活跃。内部寄存器在通电复位脉冲后复位。通管(Q1)关断。

• 中长度引脚，SDA, SCL和警报取得联系。这允许I(2)C通信开始。

• 短引脚将电阻R1连接到电源电压，使UV和OV引脚达到调整后的电平。UV, OV和BD_PRST引脚必须保持在可接受范围内100ms，以确保插入期间的任何触点反弹已经结束。100ms后，ON引脚被绑高。如果它是高的，那么外部开关打开。如果它是低的，外部开关打开时，on引脚带高或如果接收到串行总线打开命令。

升高的顺序

通管通过用18μA电流源给栅极充电而接通。GATE引脚电压以18μA/C1的斜率上升，电源涌流设为

当GATE电压达到Q1阈值电压时，开关开始打开，SOURCE电压随着GATE电压的增加而增加。

LTC4260采用3.5V基准电压、精密电压比较器和外部电阻分压器来监测输出电源电压。当FB引脚的电压高于3.5V阈值时，默认配置下的GPIO引脚停止拉低，表明电源现在良好。图3显示了一个典型的热插拔、100ms延迟和上电事件。

控制断开

在关断期间控制GATE引脚转换率可以防止电感驱动的电压尖峰在漏极和通极晶体管的源端，由于电流的快速变化。开关的受控关断使用1mA电流将GATE引脚拉到地。通常，关断是由ON引脚走低或串行总线关断命令发起的。此外，一些故障条件将关闭开关。这些包括输入过压(OV引脚)，输入欠压(UV引脚)，过流断路器(SENSE引脚)或BD_PRST要高。

LTC4260位于连接器的任意一侧

在图2中，LTC4260位于连接器的插件板一侧。连接器的背板侧包含电源和信号路由。一些设计人员选择将热插拔控制器与主机处理数据一起放置在连接器的背板或主板一侧。

一个典型的背板驻留应用程序如图4所示。插入卡插入无电源插槽，接地和电源引脚首先匹配。接下来连接感应引脚直接连接BD_PRST接地针。这向热插拔控制器发出信号，开始上电序列。

如果LTC4260因故障关闭，只需拔插卡即可重新启动LTC4260。内部有一个10μA的上拉电流源BD_PRST销。当卡被取出并重新插入时BD_PRST引脚被拉高，然后低，清除违规故障，并开始一个新的电源序列。

快速限流隔离故障，保护背板电压

LTC4260具有可调的电流限制，可折叠，防止开关在活动电流限制期间过度功耗。电流限制电平由位于V(DD)引脚和sense引脚之间的检测电阻的值设置。当负载电流超过电流限制时，LTC4260调节GATE引脚电压，使通过感测电阻的电流保持恒定值。

过流的响应时间取决于检测电压，如图5所示。在负载发生短路的情况下，将电流控制在1μs以内。GATE引脚用600mA的栅极到源电流拉下。

为了防止开关中过度的功耗，电流限制作为输出电压的线性函数折回或下降，输出电压在FB引脚处被检测到。限流阈值作为输出电压的函数如图6所示。

过流断路器限制了部件处于有效电流限制的时间。当LTC4260处于有效限流状态时，电容C(T)被充电100μA的上拉电流。如果TIMER引脚处的电压达到1.235V，则该部分关闭通管并记录过流故障。图7显示了输出的短波波形。

控制板I(2)C供电接口

LTC4260有7个寄存器，如表2所示。控制寄存器设置通过晶体管的状态并控制该部分是否在某些故障后自动尝试打开或保持在锁存关断状态。

控制寄存器中的一位将ADC设置为测试模式，此时主处理器可以写入ADC寄存器。大量写入功能允许使用一个特殊的I(2)C地址一次写入所有ltc4260，可以使用控制寄存器中的一个位来屏蔽。

控制寄存器还配置通用输入/输出(GPIO)引脚的行为。在上电时，GPIO引脚默认为powergood指示灯。GPIO引脚的其他用途是作为电源坏指示器，通用逻辑输入引脚或通用逻辑输出引脚。

警报寄存器设置哪些故障会中断主机。每个特定的故障都有控制位，允许警报当故障发生时，引脚拉低。在上电时，默认状态是不对故障发出警报。在总线主控制器广播警报响应地址后，LTC4260用其在SDA线上的地址进行响应并释放警报．

收集故障信息有助于诊断

当单板出现故障时，通过查看LTC4260板载故障信息，可以简化诊断过程。故障寄存器和状态寄存器包含故障存在或已经发生的记录，可以通过I(2)C接口访问。

有三种主要故障可以关断通管:过流、欠压和过压。当UV引脚低于3.12V时发生欠压故障，当OV引脚高于3.5V时发生过压故障。这些主要故障中的每一个都有一个自动重试控制位。如果发生故障并设置了其自动重试位，那么一旦故障被移除，LTC4260将打开通过晶体管。否则，该部件被锁住，直到故障寄存器被清除。

故障寄存器记录了三个小故障，它们不会关闭外部场效应管。它们包括权力坏，BD_PRST改变状态和FET短。

如果FET导通时FB引脚低于3.41V阈值，则报告电源不良故障。当下游卡插入或拔出时，板present功能允许检测。这个故障被标记为BD_PRST改变状态。最后一个小故障，场效应管短路，表明电流在通管关断时流过感测电阻。当FET关闭时，如果数据转换器测量到电流检测电压大于或等于2mV，则报告FET短故障。

状态寄存器包含有关FET的开或关状态、所有主要和次要故障当前状态以及GPIO引脚的逻辑电平的有用信息。故障寄存器可以看作是过去故障的运行日志。

清除故障使输出导通

如前所述，过流、欠压和过压故障一旦写入故障寄存器，如果不为这些故障选择自动重试，将使通管关闭。即使原始记录的故障条件不再存在，这一点仍然成立。必须清除故障寄存器才能打开输出。故障寄存器可以通过以下方式清除:

• 使用I(2)C总线将零写入故障寄存器位

• 一个ON引脚高到低的过渡跨越1.235V阈值

• 在位(控制寄存器)上的场效应管(FET)上写一个高低跃迁

• UV引脚低于1.235V

• V(DD)降至7.45V以下

• INTV(CC)低于3.8V

• BD_PRST高到低转换超过1.235V阈值将清除所有故障BD_PRST更改状态故障。

结论

LTC4260是一款适用于热插拔电路的智能电源网关。它提供浪涌控制和故障隔离，同时通过其门密切监视功率。它记录故障并在必要时中断主机，同时使用内部8位ADC监控板电源。