当电路板插入带电背板槽时，电路板上的放电电源旁路电容器可以从系统电源中吸取大的瞬态电流。在高可靠性电信系统中流行的-48V背板等高压系统中，这种瞬变可以达到数百安培并损坏连接器引脚，PCB走线和电路板组件。此外，电流尖峰可能导致电源总线上的电压故障，导致系统中的其他板复位。这在电信系统中尤其不可接受，因为安全热插拔模块的能力是主要的系统需求。

LTC4253A和LTC4253A- adj通过以可控的方式供电，便于从带电背板上安全插入和拆卸电路板。运行一个简单，快速响应的分流稳压电源，允许非常高的电压工作，他们是独特的适用于-48V总线上的应用。

用户可编程，高精度欠压和过压检测器作为电源监视器，并确保在向负载供电之前电源稳定并在公差范围内。然后浪涌电流控制回路接管，从而产生受控的启动电流轮廓。当外部通路晶体管完全增强时，电源良好状态输出允许时间可调或负载反馈使能多达四个负载模块的排序。短路或过大的电源电流事件触发保护电路，迅速隔离故障，以防止背板电源的毛刺。凭借所有这些功能，这些器件为-48V热插拔应用提供了全面的解决方案。

典型的应用程序

图1显示了使用LTC4253A的典型-48V热插拔应用程序。LTC4253A浮在负轨上，使用内部分流稳压器，与R(IN)和C(IN)一起，将V(IN)调节到负轨上方约13V。MOSFET n沟道晶体管Q1被放置在电源路径中，通过电阻R(S)的输入来控制打开和关断，电阻R(S)检测负载电流。R(C)和C(C)为限流回路提供补偿。R1和R2形成一个阻性分压器，仅当-48V电源位于用户编程的欠压和过压阈值之间时，允许MOSFET导通。电阻分压器R1/R2通过短引脚连接到-48V RTN轨道，以便在插入期间，MOSFET被欠压条件保持，直到较长的电源引脚正确插入。五个光耦合器在LTC4253A和负载模块之间形成电隔离接口，用于功率排序。

欠压、过压检测

LTC4253A和LTC4253A- adj具有1%精度的欠压和过压阈值检测器，可设置为任何所需的电源范围。这种精度和灵活性使这些部件易于设计，以符合各种现行-48V标准规定的任何操作范围。

在LTC4253A中，紫外线滞后比较器检测紫外线引脚处的欠压情况，具有以下阈值(相对于V(EE)):

• UV低至高(V(UV)) = 3.08V

• UV高低迟滞(V(UVHST)) = 0.324V

OV滞后比较器检测OV引脚处的过电压情况，具有以下阈值(相对于V(EE)):

• OV低至高(V(OV)) = 5.09V

• OV低至高迟滞(V(OVHST)) = 0.102V

欠压恢复和过压关断阈值的设计符合43V至71V的标准电信工作范围，如图1所示，UV和OV引脚短路。欠压关断阈值为38.5V，过压恢复阈值为69.6V。UV和OV引脚也可以分开，以实现不同的工作范围，如图2所示。

LTC4253A-ADJ提供了额外的灵活性，允许用户实现任何所需的欠压恢复，欠压关闭，过压恢复和过压关闭阈值。它通过将两个额外的引脚UVL和OVL连接到内部比较器来实现这一点，如图3所示。欠压比较器具有来自UVL和UV的多路输入，如图4所示，UVL和UV通过电阻串接在电源上。当比较器输出UVD高时，UV复用到比较器输入UVIN。当UVD较低时，UVL复用为UVIN。过电压比较器类似地实现过电压功能。需要注意的各种阈值是(相对于V(EE)):

• UV低至高(V(UVHI)) = 3.08V

• UVL高对低(V(UVLO)) = 3.08V

• OV低至高(V(OVHI)) = 5.09V

• OVL高对低(V(OVLO)) = 5.08V

如图4所示，通过将UVL、UV、OVL和OV从电源上的电阻串上接出，实现欠压恢复= 43V、欠压关断= 39V、过压恢复= 78V和过压关断= 82V。因此，任何所需的电源操作范围都可以非常精确地实现。

dI/dt软启动

LTC4253A提供电流软启动引脚(SS)，作为限流放大器(V(ACL) = V(SS)/20)的参考。通过在SS引脚上附加电容器，电流限制阈值以指数曲线上升，RC时间常数等于50k欧姆·C(SS)。当GATE引脚高于外部MOSFET阈值并打开MOSFET时，限流放大器迫使浪涌电流遵循此配置文件。通过这种方式，浪涌电流以控制的压摆率(dI/dt)上升，该压摆率近似固定，可通过C(SS)调节(图5a)。控制负载电流转换率可以减少系统电磁干扰和启动时对供电轨道的干扰。

LTC4253A-ADJ在SEL引脚保持低电平时提供了一个额外的模式(它具有20μA的内部上拉到V(IN))。在这种模式下，SS引脚从GATE引脚释放开始服务，直到它清除外部MOSFET阈值并打开MOSFET。结果是LTC4253A-ADJ进入电流限制，V(ACL)从接近零上升。由此产生的浪涌电流曲线从零平稳上升，负载电流转换率能够从导通开始保持大约固定的dI/dt梯度(图5b)。这种dI/dt梯度同样可以通过C(SS)调节。

良好排序

LTC4253A有三个序列PWRGD输出和两个使能(EN)输入。这允许三个负载模块依次启用，最大限度地减少背板电源上的任何突然负载功率需求。

如图4所示，可以对三个负载模块进行定时器排序，其中EN引脚通过将其连接到V(in)来启用。这三个PWRGD信号以电容C(SQ)可调的固定延时顺序断言(近似TD = 600ms·(C(SQ)/1μF))。负载模块也可以按照图1所示进行负载反馈排序，其中负载模块控制EN引脚输入。这样，当加载模块1被启用时PWRGD1完全启动后，它可以通过EN2输入回信号使能负载模块2，这是在一个SQTIMER延迟斜坡后启用的。加载模块2也可以在加载模块3准备就绪时类似地启用它。这种排序模式如图6所示。

热插拔控制器和负载模块之间的接口使用如图1所示的光耦合器来实现，以处理不同的信号公共。如果加载模块在输入端对负偏置电流有足够的保护，则可以实现如图4所示的更简单的NPN接口。

图7突出显示了LTC4253A-ADJ的另一个特性。的PWRGD1信号仅在一个SQTIMER斜坡延迟后激活，从时间GATE变高，DRAIN变低。可以利用该特性提供一个额外的EN1信号，这样就可以对多达四个负载模块进行排序，如图4所示。

短路操作

电流故障采用三个阈值控制在三个阶段:50mV用于定时断路器功能，60mV用于限流回路，200mV用于在灾难性短路事件中限制峰值电流的快速比较器。这种三级故障电流最大限度地减少了由于电流故障引起的背板电源干扰。

感应电阻(R(S))两端大于50mV的电压触发TIMER将200μA输入定时电容C(T)。C(T)最终充电到4V阈值，部分锁存。如果在C(T)达到4V前故障消失，则C(T)缓慢放电(5μA)。一个低阻抗短路可以使电压在R(S)上超过200mV。这会触发一个快速比较器，该比较器断言MOSFET栅极上的硬下拉，以快速将R(S)上的电压带回200mV以下。这有效地限制了初始瞬态故障电流。然后一个限流环将R(S)上的电压控制到60mV，直到TIMER达到4V(见图8)。

图1中的R(D)允许MOSFET漏极将电流泵入内部箝位在6V左右的drain引脚。将该电流乘以8倍，加到200μA断路器TIMER上拉电流中。这为断路器超时时间增加了一个组件，该组件与MOSFET的V(DS)成线性比例，从而允许MOSFET在不同条件下设计为更接近其SOA限制。

结论

LTC4253A和LTC4253A- adj继承了Linear Technology的-48V热插拔系列的成熟功能，并增加了增强功能。其中最主要的是高度灵活和1%精确的欠压和过压检测能力。其他功能包括增强的摆幅率控制的浪涌电流配置文件和排序多达四个负载模块的能力。LTC4253A采用16引脚SSOP封装，与LTC4253引脚完全兼容。LTC4253A-ADJ有20针SSOP封装和20针4mm × 4mm QFN封装两种。