高可用性系统旨在实现理想的零停机时间。为了实现这一目标，系统需要能够在日常维护和升级期间运行，这通常涉及从带电背板插入和取出卡。这些系统还必须设计为故障安全操作，在故障板引起背板干扰之前将其隔离。

热插拔需要一个电源开关来初步隔离电路板，以及一个控制器来缓慢打开开关以最小化背板干扰。由于热插拔控制器监视卡的电压和电流，因此它显然是将更高级别的监视与数据转换器集成在一起的地方。这提供了有关电源路径健康状况和下游电路功耗的详细信息。这些信息可以用来监控一段时间内的性能，并识别正在向故障或边际性能漂移的电路板。

LTC4215结合了一个健壮的热插拔电路与一个我(2)C接口和数据转换器允许电力监控以及热插拔功能和故障隔离(见表1)。在一个典型的应用程序LTC4215使用外部n沟道通过晶体管孤立热交换板的底板时第一次插入后(图1)。防反跳时间控制器可以开始运用权力向董事会或等待开机命令从一个主机处理器。功率逐渐增加，以尽量减少背板的干扰。上电过程完成后，LTC4215继续监控电源路径中的故障。

LTC4215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。在特定的故障情况下，如果配置了该功能，设备将中断主机。

LTC4215工作在从12V(瞬态到24V)到3.3V的应用中，其中工作输入电压可以降至2.9V。在功能上，LTC4215与LTC4260 (Linear Technology, 2004年11月)非常相似，工作在较低的电压范围内。表2比较了LTC4215和LTC4260的主要特性。由于增加了软启动引脚，并且相对于LTC4260, TIMER引脚的功能发生了一些变化，因此应特别注意上电顺序。由于这两个部件都可用于12V系统，因此表2可用于为特定12V应用选择具有最佳功能集的部件。

如图1所示，n通道通型晶体管Q1控制对电路板的功率应用。一个串联感测电阻RS允许LTC4215测量功率路径中的电流。电阻R5抑制Q1中的自振荡。电阻R1-R3选择欠压(UV)和过压(OV)阈值。电容C(F)允许根据需要对这些阈值进行滤波。R7和R8选择powergood阈值并设置回退电流限制电平。电容C(SS)设置最大压摆率来控制浪涌电流，C(TIMER)用于设置启动时间。C3用于旁路内芯电压。

通常情况下，连接器上的引脚是交错的，以便首先使用最长的引脚应用大量电源，其次是中等长度引脚上的通信线路，最后是热插拔控制线，例如UV, OV或在别针。UV, OV和在在允许Q1开启之前，引脚必须在100ms的可编程脱脱周期内处于正确状态。在这一点上，ON引脚打开部分立即上，如果它是高的，或保持部分关闭，如果它是低的。当ON引脚保持低位时，通过I(2)C总线通过写入控制寄存器中的ON位打开Q1。

集成ADC实时测量电路板功率

实时监测电源电压和电流是跟踪电源路径健康状况的有效方法。可以将新数据与同一卡的历史数据进行比较，以检测可能表明该卡行为异常的功耗变化。可能在更严重的故障或系统故障发生之前，可以关闭异常卡并标记为服务。LTC4215包括一个8位数据转换器，可连续监测三个电压:N引脚，SOURCE引脚和sense + (V(DD))和sense -引脚之间的电流检测电压。N引脚是一个未提交的ADC输入，允许用户监控任何可用电压。

N引脚用1.235V满量程监控。N引脚直接连接到数据转换器输入，没有任何信号缩放。SOURCE引脚在输入端使用1:12.5分频器，提供15.4V满量程。SENSE电压放大器的电压增益为32，其满量程为38.4mV。该转换器使用复杂的过采样和偏移抵消方法，在SENSE通道上保留完整的8位动态范围。

当外部开关关断时，如果数据转换器在V(DD)-SENSE通道上读取超过1mV, LTC4215产生FET-SHORT故障，表明开关可能损坏。这种情况的存在在状态寄存器位C5中显示，并记录到故障寄存器位D5。在这种情况下，LTC4215除了记录故障并生成警报(如果配置为这样做的话)之外不采取任何行动。

每次转换的结果存储在三个ADC寄存器中(见表3)，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。

多功能涌流电流控制

一旦LTC4215的输入达到打开外部开关的正确值，并且内部100ms脱脱定时器已经过期，LTC4215就会打开。启动时间由定时器引脚上的电容决定，如果定时器引脚绑在V(CC)上，则为100ms。在此期间，断路器被禁用以防止发生过流故障，来自GPIO引脚的电源-good信号也被禁用，以防止在电流限制通过软启动和折回引脚达到最大值之前打开负载。浪涌电流转换速率(dI/dt)通过SS引脚受到限制。浪涌电流也通过FB引脚从25mV折叠回10mV。外部MOSFET栅极上的可选RC网络可以通过设置输出电压的最大斜率来设置浪涌电流低于折回电平。通过这三种方法获得的各种浪涌电流曲线如图2至6所示，图2显示了一个12V系统，具有25毫欧检测电阻或1A电流限制，启动到470µF的容性负载。

在启动周期结束时，检查限流电路。如果限流仍在调节电流，LTC4215判断输出上电失败，产生过流故障。如果限流电路未激活，则将限流阈值移至75mV，使能GPIO引脚的电源-good信号，并使能25mV断路器。

SS引脚在启动时设置当前转换率限制。它从地开始，这对应于感测电阻上的负电压，并导致MOSFET关闭。进入软启动电容器的电流产生一个斜坡，对应于增加V(DD)-SENSE电压。当限流电路释放栅极时(当命令的V(DD)-SENSE电压变为正值时)，来自SS引脚的电流停止，等待gate引脚上升并开始接通MOSFET。一旦限流电路开始调节V(DD)-SENSE电压，来自SS引脚的电流被恢复，斜坡继续直到它达到折回电平。当栅极引脚旋转时，SS引脚停止斜坡是很重要的，因为斜坡将继续，一旦达到MOSFET阈值，就会导致电流不受控制的阶跃。不受控制的步骤可能违反涌流规范并导致背板上的电源故障。

如果软启动匝道达到折返电平，则折返电路停止匝道，如图5所示。当FB引脚的电压上升并增加折返电流限制时，允许坡道继续，但仍然受到斜率和折返幅度的限制。

如果在GATE引脚上放置RC网络，手动将浪涌电流设置为低于折回电平的值(图4)，当无法达到SS和FB引脚所控制的V(DD)-SENSE电压时，限流电路将离开调节。如果启动定时器在此涌流期间过期，则不会产生过流故障，因为电流限制未激活。GPIO的power-good输出允许继电器FB引脚的状态，并且断路器是武装的。当FB引脚穿过1.235V阈值时，输出电压结束上升，电源良好被断言，或者电流上升到断路器阈值，部件产生过流故障。

如果启动后出现过流情况，限流电路将V(DD)-SENSE电压限制在75mV，断路器等待20µs超时后产生过流故障。在发生过流故障后，部件将等待50倍启动时间的冷却时间，然后通过任何方式重新启动部件，包括自动重试，I(2)C或循环在， UV或ON引脚。

控制断开

当LTC4215因故障或I(2)C事务关闭时，GATE引脚被1mA电流源拉下。一旦GATE引脚低于SOURCE引脚，从SOURCE到GATE的二极管打开，SOURCE引脚的电压由相同的1mA电流放电。

如果有短路导致检测电压超过75mV，则从GATE到SOURCE的400mA下拉去除开关的栅极电荷。一旦检测电压降至75mV，在用1mA电流源关闭栅极之前，电流限制在那里调节20µs。

如果在V(DD) (SENSE+)和体电容之间存在显著的电感，例如穿过连接器，则可能在输出端发生短路，且上升时间非常快，从而导致输入电压崩溃，而通过该电感的电流则会减慢。在这种情况下，在2µs后，V(DD)欠压锁定电路打开，并通过400mA的下拉将GATE引脚放电到SOURCE引脚，并快速关闭开关。

精确25mV断路器节省电力

对于电压较低、电流较大的电源，50mV断路器阈值可能导致感测电阻的功耗过大，或过度切入下游电路的输入电源电压容限。为了减少这个问题，LTC4215具有25mV的精密断路器，公差低10%。这允许使用更小、更便宜、额定功率更低的感测电阻。

在断路器只有20%精度的系统中，设计人员必须能够安全地提供比卡实际消耗的功率多40%的功率，以确保插槽在高侧不会受到热量和供应限制，或者在低侧正常运行时产生故障。LTC4215精确的10%精度将该保护带减半，并且比具有20%精度断路器的插槽多使用20%的功率。

检测插入事件启用销

的在当LTC4215用于底板驻留应用时，引脚可用于检测电路板的插入。连接器上的短针拉在一旦其他较长的引脚已经连接，就接地。一旦在引脚穿过其下降的1.107V阈值，LTC4215在100ms的脱波延迟后打开外部开关。因为落边就在在引脚对应于插入新板，LTC4215清除故障寄存器(除了在改变状态位)，使以前记录的故障不会阻止新板启动。每当在大头针起落，大头针在FAULT寄存器中的状态改变位被设置为表示单板会插入或被拔出。一个状态寄存器位包含设备状态的补码在引脚指示是否存在板。当单板拔出时，短路在引脚是第一个断开。的在引脚用内部10µA电流源拉起，直到电压达到上升的1.235V阈值，此时外部开关用1mA电流关断。

结论

LTC4215是一款适用于热插拔电路的智能电源网关。它提供故障隔离，密切监视电源路径的健康状况，并提供对涌流剖面的前所未有的控制水平。它记录故障，提供实时状态信息，并在必要时中断主机。同时，内部8位ADC连续监测电路板电流和电压。这些特性使LTC4215成为高可用性系统的理想电源网关。