在关键工业应用程序中运行的服务器，如通信和数据存储，必须在接近零停机时间的情况下运行。这种高可用性系统不能关闭以更换或升级电路板，因此热插拔功能至关重要。一旦单板进入系统，持续监测其功耗以预测单板故障也很重要。LTC4245可以轻松满足高可用性系统的热插拔和监控需求。它包含一个四电源热插拔控制器和一个8位ADC，用于板电源电压和电流监测。通过I(2) c兼容接口访问供应监测数据。

LTC4245设计用于CompactPCI (CPCI)热插拔板，其中四个电源为12V, 5V, 3.3V，可选-12V。LTC4245还可以在PCI Express系统中使用一个12V和两个3.3V电源。该设备的其他功能包括:

• 所有四个电源上的外部n沟道MOSFET开关允许灵活的电源分配。

• dI/dt有限浪涌电流控制防止电源故障背板由于L·dI/dt下降。

• 每个电源都有一个断路器，带有20µs滤波器和断路器阈值3倍的快速限流，从而防止轻微负载电流浪涌导致虚假复位。

• 四个板电源可以一起打开，在一个内置的顺序或在任何其他顺序通过I(2)C接口。

• 带超时的电源良好输入允许外部电源监视器在下游故障的情况下关闭板电源。

• 集成的CPCI总线预充电电压输出和PCI复位信号逻辑在CPCI设计中节省了电路板空间。

以上所有器件均采用36针SSOP封装和节省空间的5mm × 7mm 38针QFN封装。QFN封装除了SSOP封装上的一个外，还包括两个GPIO引脚。

利用集成ADC测量电路板功耗

一旦LTC4245的12V电源可用，板载ADC就开始一个接一个地测量其13个输入通道。其中12个是每个电源的输入电压、电流检测电压和输出电压。第十三个通道可以复用到三个GPIO引脚中的任何一个。每个通道的转换结果被写入一个单独的8位寄存器。I(2)C接口用于访问寄存器。在一段时间内收集电压和电流数据，可以深入了解电路板的健康状况。方便了整个系统的实时电费预算和管理。

ADC可以通过写入寄存器位来停止。这可以用于只重复转换一个通道，而不是允许ADC循环通过其所有输入。它甚至允许为软件测试目的对ADC数据寄存器进行读取和写入。

典型的CompactPCI热插拔应用程序

在CPCI应用程序中，LTC4245位于连接器的插件板一侧，如图1所示。四个n通道通路晶体管Q1-Q4将后端电源与输入隔离开来。电源电流感应由电阻R1-R4上的压降提供。电阻R5-R8分别防止Q1-Q4的高频振荡。C8补偿12V限流回路，而其他电源回路由各自的MOSFET栅极电容补偿，不需要额外的补偿元件。

背板上的CPCI公连接器具有交错引脚长度，以确保在允许后端电源斜坡之前所有电源都已物理连接。典型的热插拔顺序如下:

1. 防静电夹接触。

2. 长电源(5V, 3.3V, V(I/O))与接地引脚接触，1V PRECHARGE电压生效。将电源加到连接HEALTHY#和BD_SEL#信号的上拉电阻上。LOCAL_PCI_RST#保持在复位状态。所有的电源开关都关着。

3. 中等长度的引脚使接触。内部低压电源(INTV(CC))从12V电源上电。其他可匹配的连接器引脚是HEALTHY#、PCI_RST#和总线I/O引脚(预充电至1V)。

4. 短引脚bd_sel#使接触。如果它保持低100ms，插入板上电周期可能立即开始。如果ON引脚高，则自动导通，否则LTC4245等待串行总线导通命令。

升高的顺序

图2显示了BD_SEL#变低后后端电源的上电情况。内部电流源充电栅极打开外部开关。定时器引脚在100µA下拉至2.56V，然后通过内部开关复位到接地。电流限制故障被忽略，直到TIMER降至0.23V。如果所有电源输出都高于其功率差阈值，则在启动时间周期结束时，HEALTHY#拉低。LOCAL_PCI_RST#本来是低的，现在跟在PCI_RST#后面。一个10µA电流上拉定时器启动电源良好的输入超时周期。在周期结束时，PGI引脚必须保持高位，否则所有开关都关闭。

dI/dt控制软启动

LTC4245使用SS引脚处的电容来设置每个电源的浪涌电流的斜坡速率(dI/dt)。最初SS在地面。在启动时，它被一个20µa的内部电流源拉起。每个电源都有一个限流放大器，用于控制其外部MOSFET的栅极，这样浪涌电流就不会超过由SS引脚电压设置的内部电流限制。SS引脚上的电压斜坡设定了这个内部限制的上升速率。当栅极电压达到MOSFET阈值电压时，开关开始导通。放大器调制栅极上拉电流，使感测电阻压降遵循内部设定的电流限制。图3显示了3.3V电源的情况。

隔离故障防止系统复位

除了控制涌流，热插拔控制器的另一项工作是防止输出故障传播到输入并影响系统中的其他板。LTC4245具有一个带有20µs滤波器的电子断路器，每个电源的快速限流为断路器阈值的3倍。在输出端发生短路的情况下，快速限流在不到1µs的时间内将MOSFET的栅极拉到源端。图4说明了12V电源的情况。这样可以限制故障电流，防止损坏电路板走线和连接器引脚。20µs滤波器防止临时负载电流浪涌激活栅极下拉，消除不必要的电路板复位。

在启动过程中，如果任何电源输出对地短路，则斜坡内部电流限制被折叠回较低的值，以最小化MOSFET的功耗。如果在启动定时周期结束时电源仍处于电流限制，则所有开关都关闭，TIMER引脚使用2µa上拉电流经历冷却定时周期。如果启用过电流自动重试，2%的占空比可以保护MOSFET免受过度加热。

在任何订单中打开供应

ON和BD_SEL#引脚可用于打开或关闭外部MOSFET开关。bd_sel#引脚必须在100ms内处于低电平，ON引脚必须设置为高电平以打开所有开关。当bd_sel#信号穿过连接器以实现卡插入和提取检测时，100ms延迟负责引脚脱线。默认的LTC4245行为是在单个TIMER和SS周期的控制下一起打开所有开关，如图2所示。

打开行为可以通过I(2)C接口写入ON和CONTROL寄存器来修改。在采用bd_sel# low之前，在控制寄存器中设置序列位，以12V, 5V, 3.3V， -12V顺序打开开关。如图5所示。最灵活的开启行为由ON寄存器提供。为此，ON引脚应设置为低电平。现在，当bd_sel#变低时，开关保持关闭。ON寄存器有4位来控制每个电源开关的状态。将1写入其中任何一个位都会打开这个特定的开关。通过这种方式，主控制器可以以任何所需的顺序或组合打开电源。

广泛的故障信息有助于诊断

当单板出现故障时，通过查看LTC4245板载故障信息，可以简化诊断过程。一个状态寄存器和两个故障寄存器包含当前或已经发生的故障记录。

状态寄存器报告是否有任何电源处于欠压或电源不良状态，以及是否有任何开关可能短路。它还指示SS、PCI_RST#、LOCAL_PCI_RST#、BD_SEL#引脚和ADC的状态。故障寄存器记录已经发生但可能不再存在的任何错误。单独的位记录输入欠压，输出电源不良和过流故障在每个电源。这些故障中的每一个在控制寄存器中都有一个自动重试位。如果发生故障并设置了自动重试位，则一旦故障消除，LTC4245将自动打开外部开关。否则，开关被锁住，直到故障位被清除。

另一个8位寄存器称为ALERT寄存器，控制是否发生特定类型的故障触发LTC4245将ALERT引脚拉低。这可以用于实时中断主控制器，以便它可以查询LTC4245寄存器信息并采取适当的补救措施。当系统中存在多个LTC4245时，可以使用SMBus Alert Response Protocol找到故障的LTC4245。默认行为是不对任何错误拉出alert# low。

灵活的供电配置

LTC4245上的CFG引脚可用于处理不使用-12V电源或使用另一个3.3V电源而不是5V的应用。在正常的CPCI应用中，CFG引脚被绑在低位。当-12V电源不在位时，CFG引脚不连接。在这种情况下，LTC4245禁用欠压锁定并在-12V上电不良比较器，从而允许12V, 5V和3.3V上电。通过将CFG引脚连接到INTV(CC)，不仅忽略了-12V欠压和功率，而且5V阈值更改为3.3V水平。

图6显示了LTC4245在PCI Express背板上控制一个12V和两个3.3V电源。V(EE)引脚均接地。当插入卡插入时，PRST#1和PRST#2信号检测。这些信号被PCI Express热插拔控制器用来命令LTC4245打开和关闭开关。图7和8显示LTC4245仅控制两个电源，其中一个是12V，另一个是3.3V或5V。

结论

LTC4245将4电源热插拔控制器、ADC、I(2)C接口和许多其他功能集成到5mm × 7mm QFN封装中，简化了插拔板上的浪涌控制、故障隔离和电源监控任务。简单的默认行为可以通过板载寄存器进行定制。它为任何使用多种电源(如CompactPCI或PCI Express)的高可用性系统提供了节省空间的热插拔解决方案。