LTC4216是一款低电压热插拔控制器，允许从带电背板上安全地插入和拔出电路板。LTC4216专为满足最新的低压板电源要求而设计，具有控制负载电压从0V到6V的独特功能。它还具有可调软启动功能，在启动时提供浪涌电流限制和电流转换率控制，这对于低压应用中典型的大负载电容器非常重要。

当电路板插入背板时，浪涌电流可能大到足以在负载电源上产生故障，导致总线上的其他电路板故障。LTC4216提供低断路器跳闸阈值(25mV)，具有可调的响应时间和限流双电平过流保护。它还包括一个用于外部n沟道MOSFET的高侧栅极驱动器。图1显示了使用LTC4216作为1.8V负载电源的热插拔控制器的电路。

控制负载电压降至零伏

LTC4216可以控制低至0V的负载电压，因为它提供两个独立的引脚:SENSEP引脚用于控制从0V到6V的负载电压，V(CC)引脚用于为器件的内部电路供电，至少为2.3V。如图1所示的RC网络可以连接在V(CC)引脚上，以在输出短路或相邻板瞬变期间避免电源故障。这些电源故障可能潜在地触发设备进入欠压锁定状态，导致其内部锁存器复位。

输出电压监测

输出电压通过连接在反馈(FB)引脚的电阻分压器和带0.6V参考电压的FB比较器监测。FB比较器有一个内置的故障滤波器，以消除FB引脚上出现的任何不需要的瞬变。当FB引脚电压超过0.6V时，发出信号重置在TIMER引脚上的外部电容设置电源-good延迟后，高电平。延迟时间由:

软启动控制涌流电流转换率

LTC4216具有软启动功能，可在上电期间控制浪涌电流的摆压速率(图2)。该速率由从软启动(SS)引脚连接到地的外部电容器控制。内置的限流(ACL)放大器控制GATE引脚，在上电期间跟踪SS上升速率。在SS爬坡曲线中有两个斜率:正常爬坡速率下的10 μ a上拉和缓慢爬坡速率下的1 μ a上拉。缓慢的SS斜坡速率允许外部MOSFET的栅极以一个小的浪涌电流步进打开。当负载电流开始流过外部感测电阻时，SS恢复到正常的斜坡速率。在SS升压结束时，GATE用于在启动期间将负载电流限制为40mV。如果由于负载电流降低，检测电阻两端的电压降至40mV以下，ACL放大器将关闭，GATE将进一步上拉20µa。

用栅极电容控制浪涌

图3显示了软启动方法的另一种方法，用于限制大负载电容器在上电期间的涌流。外部电容C4从GATE引脚连接到地，通过调节GATE引脚电压来限制浪涌电流。当GATE上拉电流为20µa时，GATE转换率为:

其中C(ISS)为外部MOSFET的栅极输入电容。流入负载电容C(load)的浪涌电流限制为:

对于所示的应用，C(LOAD) = 470µF, C4 = 22nF和C(ISS) = 3nF, I(rush) = 376mA。如果C(LOAD)非常大并且I(surge)超过电流限制，则GATE伺服器将浪涌电流控制到40mV/R(SENSE)。

电子断路器

通过监测图1中连接在SENSEP和SENSEN引脚之间的外部检测电阻R(sense)的电压来检测负载电流。在过载情况下，电子断路器(ECB)以25mV的速度穿过检测电阻跳闸。响应时间可通过从FILTER引脚连接到地的外部电容调节。每当超过ECB跳闸阈值时，FILTER引脚就用60µa的上拉对外部电容器充电。否则，将被2.4µa电流拉下。当FILTER引脚电压超过1.253V时，ECB跳闸，GATE引脚立即下拉到地，断开电路板与背板电源的连接。的的错每当欧洲央行犯错时，针也会被拉低。为了重新连接电路板，必须将ON引脚拉至0.4V以下至少100µs以复位ECB，或者V(CC)引脚电压必须低于2V超过200µs。

限流保护严重过流故障

除了电子断路器(ECB)外，LTC4216还包括一个电流限制(ACL)放大器，该放大器不需要在GATE引脚处安装外部补偿电容器。放大器的稳定性由所使用的外部MOSFET的大栅极输入电容(C(ISS)≥1nF)补偿。GATE引脚被伺服控制以限制负载电流为40mV/R(SENSE)。ACL阈值(40mV)比ECB跳闸阈值(25mV)高1.6倍，以提供双电平电流传感。当输出处于电流限制时，它超过ECB跳闸阈值，导致FILTER引脚以60µa的上拉为外部电容器充电。如果这种情况持续的时间足够长，使FILTER引脚电压达到其阈值，则GATE被拉低并的错闩锁很低。如果在过载条件下，检测电阻两端的电压超过40mV, ACL放大器将GATE拉下，试图控制负载电流。对于轻微的短期过载，ACL放大器可以立即控制负载电流。然而，在严重过载的情况下，由于MOSFET最初具有较大的栅极过载，负载电流可能会超调。GATE快速放电到地，随后ACL放大器进行控制。

正常上电顺序

图4显示了图1中具有大电容负载的正常上电顺序。当V(CC)引脚电压高于2.1V且ON引脚大于0.8V时，LTC4216启动第一个定时周期。一个2µA电流源对从TIMER引脚连接到地的外部电容(C1)充电。当TIMER引脚电压高于1.253V时，TIMER引脚拉低，C1放电。在此之后，电子断路器(ECB)被启用，栅极上升周期开始。GATE最初由ACL放大器保持低位，直到SS从10 μ A上拉切换到1 μ A上拉以获得较慢的斜坡速率。随着栅极逐渐上升，浪涌电流的转换率受到控制，跟踪SS斜坡率。当负载电流开始流过感测电阻时，SS恢复到正常的斜坡速率。在SS斜坡的末端，如果输出不在电流限制内，GATE继续以20 μ a上拉斜坡。当FB引脚电压超过0.6V时开始第二个定时周期。重置在一个完整的定时循环后走高，表明功率良好。

上电到输出短序列

图5显示了在图1的输出处出现短路的上电情况。在初始定时周期后，GATE上升，外部MOSFET导通。由于输出短路，负载电流上升，导致检测电阻两端的电压上升到25mV以上。当输出处于电流限制时，FILTER引脚用60µa的上拉对外部电容器充电。当GATE调节时，输出电流限制在40mV/R(SENSE)。当FILTER引脚电压高于1.253V时，Electronic Circuit Breaker跳闸，GATE和SS都被拉低。装置自动关闭的错低拉，表示有故障。FILTER电容通过2.4µa的下拉放电，直到器件复位。

Auto-Retry应用程序

图6显示了一个应用程序，该应用程序在电子断路器(ECB)由于负载电源输出短路而跳闸后自动尝试给电路板上电。ON引脚短接到的错引脚并被200k欧姆电阻(R(AUTO))拉到负载电源。从R(AUTO)的下端连接到地的1µF电容器(C(AUTO))设置自动重试占空比。只要短消息持续存在，LTC4216就会重试。R(AUTO)和C(AUTO)必须选择以保持低占空比，以防止外部n沟道MOSFET过热。

图7显示了当5V输出短路到地时的自动重试周期。当FILTER引脚电压在第一个定时周期后上升到1.253V以上时，ECB跳闸。这会导致的错引脚被内部n通道装置拉低，C(AUTO)放电到地。立即将GATE引脚拉到地上来断开电路板。当ON引脚低于0.4V超过100µs时，ECB复位。内部n通道设备的错引脚断开，R(AUTO)开始向负载电源缓慢充电C(AUTO)。

当ON引脚高于0.8V时，LTC4216尝试重新连接单板并开始第一个定时周期。图6中5V输出处有死短，当第一个定时周期后FILTER引脚电压超过1.253V时，ECB跳闸。整个循环重复，直到短板被移除。每个周期的持续时间由将C(AUTO)充电到ON引脚电压0.8V以内所需的时间给出的错引脚被拉低，第一个定时周期延迟。当R(AUTO) = 200k欧姆， C(AUTO) = 1µF, C1 = 100nF时，循环时间为85ms。外部MOSFET开启约2ms，占空比为2.3%。

结论

LTC4216热插拔控制器设计用于处理非常低的电源电压，低至0V。其可调软启动功能控制启动时的浪涌电流转换率，这对于低压系统中使用的大负载电容器很重要。限流放大器，25mV低跳闸阈值和可调响应时间的电子断路器提供双电平过流保护。