当电路板插入带电背板时，电路板上的输入电容在充电时可以从背板电源总线获得高涌流。浪涌电流会永久损坏连接器引脚和电路板组件以及故障系统供电，导致系统中的其他电路板复位。新的LT4254提供了一个紧凑而强大的解决方案，以消除这些热插拔问题。

LT4254设计用于以受控方式打开电路板的电源电压，允许电路板安全地插入或从电源电压从10.8V到36V的带电背板上取出。该器件具有可编程涌流控制、电流折返、欠压和过压阈值可编程1%容限、过流保护和电源良好输出信号，当输出电源电压准备好时指示。

升高的顺序

图1显示了一个典型的LT4254应用程序。一个外部n沟道MOSFET通管(Q1)被放置在电源路径上，以控制电源电压的开/关特性。电容C1控制GATE压摆率，R7为电流控制回路提供补偿，R6防止Q1中的高频振荡。

当电源引脚第一次接触时，晶体管Q1保持关闭。V(IN)和GND连接器引脚应该比R1的引脚长，因此它们首先连接并保持LT4254关闭，直到电路板完全固定在其连接器中。当V(CC)引脚上的电压处于外部编程的欠压和过压阈值之间时，晶体管Q1导通(图2)。GATE引脚上的电压以35µa /C1的斜率上升，电源涌流电流为I(涌流)= C(L)·35µa /C1，其中C1为总负载电容，前提是该部分不在限流状态。当FB引脚电压高于4.45V时，PWRGD引脚变高。

短路保护

LT4254具有可编程的折回限流功能，带有电子断路器，可防止短路或负载电流过大。电流限制是通过在V(CC)和sense之间放置一个检测电阻(R5)来设置的。为了限制过路晶体管的过度功耗，并在输出端短路时减少输入电源上的电压尖峰，电流作为输出电压的函数折回，输出电压在FB引脚内部检测。当FB引脚处的电压为0V时，如果该部分进入限流状态，限流电路将驱动GATE引脚在检测电阻上施加恒定的12mV压降。

在大电流(但不短路)条件下，随着FB电压从0V线性增加到2V，检测电阻上的电压从12mV线性增加到50mV(见图3)。当FB高于2V时，检测电阻上保持恒定的50mV。

在启动过程中，较大的输出电容可能导致LT4254进入电流限制。V(OUT)低时的限流电平仅为正常运行时限流电平的四分之一，且有时间限制，需注意确保正常启动。LT4254允许停留在电流限制的最大时间由TIMER引脚电容器定义。

电流限制阈值(正常工作时)为I(limit) = 50mV/R5，其中R5为检测电阻。对于0.025欧姆感测电阻，电流限制设置为2A，并在输出短路到地时折叠回480mA。对于24V应用，MOSFET在短路条件下的耗散从48W降低到11.5W。

LT4254还具有可变的过流响应时间。该部件调节GATE引脚电压所需的时间是通过检测电阻R5的电压的函数。这有助于消除对电流尖峰和瞬态的敏感性，否则可能不必要地触发电流限制响应并增加MOSFET耗散。

限流定时器

TIMER引脚提供了一种方法，用于编程允许在电流限制下操作的部件的最大时间。当限流电路不工作时，TIMER引脚被一个3µa电流源拉到GND。当限流电路激活时，一个120µa的上拉电流源连接到TIMER引脚，电压以等于117µa /C的斜率上升(TIMER)。一旦选择所需的最大电流限制时间，则电容器值为:

如果TIMER引脚达到4.65V(类型)，则设置内部故障锁存器，导致GATE被拉低，TIMER引脚被3µA电流源放电到GND。直到TIMER引脚的电压低于0.65V (typp)， LT4254才会再次导通。

欠压、过压检测

LT4254使用UV(欠压)和OV(过压)引脚来监控V(CC)，并允许用户最大的灵活性设置操作阈值。图1还显示了通过3个电阻分压器(R1, R2和R3)的UV和OV电平编程。UV和OV引脚内部连接到窗口比较器。

如果UV引脚低于3.6V或OV引脚高于4V，则GATE引脚将立即拉低，直到UV/OV引脚电压返回正常工作电压窗口(UV和OV分别为4V和3.65V)。

自动重启和闩锁关闭操作

RETRY引脚可以配置为锁存LT4254或在过流故障条件后强制其进入打嗝模式。

如果RETRY引脚是浮动的，当TIMER引脚的电压下降到0.65V (typp)时，LT4254再次打开Q1。如果输出端的短路条件仍然存在，则循环将无限重复。短路条件下的占空比为3%，这限制了Q1的功耗，防止了过热(见图4)。

如果RETRY引脚接地，则LT4254在电流故障后锁存断开(见图5)。在该部件锁存断开后，可以通过循环UV引脚到地，然后回到高位来命令它重新启动。该命令只能在TIMER引脚放电低于0.65V类型阈值(以防止晶体管Q1过热)后接受。

电量良好检测

LT4254包括一个用于监视输出电压的比较器。通过FB引脚通过外部电阻串检测输出电压。如果FB引脚高于4.45V，比较器的输出释放PWRGD引脚，因此它可以从外部拉起。比较器的输出(PWRGD引脚)是一个开路集电极，能够在高达36V的上拉电压下工作，与V(CC)无关。

打开MOSFET检测

LT4254可用于通过open和PWRGD引脚检测是否存在开路MOSFET。当检测电阻上的电压小于3.5mV时，开路集电极下拉装置关闭，允许开路引脚被外部拉高。

当open引脚高且PWRGD引脚低(在器件完成其启动周期后)时，推断MOSFET状态为打开。如果在PWRGD变高后才激活负载，则在启动过程中可能会出现错误信号;或者如果启动期间的涌流电流太小，OPEN将不会变低，直到负载被启用(通过PWRGD信号)，如图6所示。在此期间，OPEN引脚为高电平，PWRGD引脚为低电平，错误地表示MOSFET状态为打开(除非忽略此启动期)。为了避免这种错误指示，OPEN和PWRGD引脚不应该在一段时间内轮询，T(STARTUP)，由:

例如，在图6中，T(STARTUP)等于典型启动时间的3倍，即25.5ms (3 × 8.5ms)。

这可以通过使用微控制器而不是在T(STARTUP)期间轮询逻辑信号或通过在OPEN引脚上放置RC滤波器来实现。一旦OPEN电压超过监控逻辑阈值(表示持续时间长于启动周期的欠流状态)，并且PWRGD低(表示启动周期结束后输出不高)，则表示MOSFET打开状态。

图7显示了实际开路MOSFET条件下的典型波形。由于MOSFET是打开的，所以V(OUT)和PWRGD永远不会走高。一旦部件上电，OPEN就会变高，而GATE则夹住在高于V(OUT)的外部齐纳电压上。

另一个可能导致误开MOSFET指示的情况是，如果LT4254在启动期间进入电流限制。这导致T(STARTUP)比预期的要长。此外，如果LT4254在电流限制中停留的时间足够长，使TIMER引脚完全充电到其阈值，则LT4254将锁存(RETRY = 0)或进入电流限制打嗝模式(RETRY =浮动)。在任何一种情况下，一个打开的MOSFET条件将被错误地发出信号。如果LT4254在启动过程中进入电流限制，可以增加C1(以减少浪涌电流)。

门销

GATE引脚箝位到V(CC)电压以上的最大12V。这个钳是设计来承受内部电荷泵电流。如果存在从V(OUT)到GND的瞬时低电阻短路的可能性，则必须使用外部齐纳二极管。当输入电源电压在12V ~ 15V之间时，最小栅极驱动电压为4.5V，必须使用逻辑级MOSFET。当输入电源电压大于20V时，栅极驱动电压至少为10V，建议使用标准阈值MOSFET。

结论

LT4254全面的高级保护和监控功能使其适用于各种热插拔解决方案。它可以通过编程来控制输出电压、转换速率和浪涌电流。具有可编程欠压和过压保护，并通过PWRGD引脚监控输出电压。该部分还指示是否存在打开的MOSFET条件。LT4254提供了一个简单而灵活的热插拔解决方案，只增加了几个外部组件。