高性能、高可靠性的电信系统采用分布式电源模块，从-48V总线产生低电压、大电流的电源。这些系统要求单个电源模块是热插拔的，可以在任何时候插入和拔出，而不会影响主系统的运行。另一个要求是失败的元素在不影响相邻元素的情况下进行自我隔离。系统控制器会注意到任何故障，并重新配置系统，以确保服务不会中断。系统控制器还发出服务信号，提供故障板识别和诊断细节。为了有效地执行这些任务，系统控制器需要一个坚实的第一道防线，特别是在每个卡的前端都有一个热插拔 控制器。

新的LTC4251, LTC4252和LTC4253热插拔控制器通过三级电流控制为-48V(及更高)应用提供全面的电路保护。它们保护系统总线免受热插拔电源模块的影响，并保护电源模块免受系统总线故障的影响。这些设备有多种配置，几乎可以满足任何应用需求。

可热插拔电源模块的主要部件如图1所示。在插入或换流短路故障期间，电源总线可以响到其标称供电电压的两倍以上，很容易超过大多数设备的绝对最大供电额定。LTC4251系列采用带有低侧MOSFET驱动器和分流稳压器的浮动电源拓扑来解决此问题。因此，操作仅受MOSFET电压和电流额定值的限制。

热插拔电路中的mosfet完全增强，以实现正常工作时的最低导通电阻。选择低电阻MOSFET是因为它的插入损耗低，而且不需要散热片。问题是，在低阻抗负载故障时，从母线产生巨大的电流，从而使母线电压崩溃。邻近板看到总线供应的损失，可能复位或失败，如果电压下降持续太长时间。

电流控制的三个阶段

LTC4251系列采用三级限流来保护MOSFET并最大限度地减少母线干扰:

• 定时断路器

• 有源限流

• 在最坏的灾难性故障条件下限制峰值电流的快速前馈路径

LTC4251系列采用快速限流比较器FCL隔离主要故障，如图2所示。当电流感测电阻上的SENSE电压R(SENSE)超过断路器极限50mV的四倍时，外部MOSFET的栅极立即放电。当快速比较器不再检测到过大的感测电流时，它释放GATE。当限流放大器(ACL)振荡时，存储在补偿电容中的电荷给GATE充电，以调节感应电流到大约两倍于断路器电流限制。

对于这种故障，母线电压首先会崩溃，但当MOSFET限制电流并隔离故障时，母线电压会迅速恢复。杂散母线引线电感故障在达到MOSFET击穿电压之前由瞬态抑制二极管D1箝位。没有D1，故障雪崩MOSFET，干扰限流环。

图3显示了电源模块短路故障的波形。-48VRTN因母线负载调节，有轻微下垂。在故障开始时，SENSE引脚电压短暂达到断路器电压的四倍以上，但在限流期间迅速降至断路器电压的两倍。GATE引脚被快速比较器以轻微的电压欠冲向下撕裂。欠冲由补偿电容器C(C)的电荷进行校正。在此故障间隔期间，断路器比较器(CB)将TIMER引脚设置为充电。当断路器定时器跳闸时，GATE引脚被拉下，在MOSFET超出其安全工作区域之前将其关闭。快速限流的好处是显而易见的，因为母线电源上的极短扰动不会引起断路器跳闸。

锁断vs自动重试

定时断路器故障时，LTC4251系列器件(除LTC4252-2外)均断开锁存等待服务。故障锁存器可以通过定时器或UV引脚的外部下拉装置复位。在LTC4252-2中，TIMER引脚在允许MOSFET冷却可编程时间后启动重试序列。

浮动分流调节器

LTC4251系列采用一种简单，快速响应的分流稳压器，浮在负总线终端。理论上，这使得热插拔控制器可以适应-24V或以上的任何电源总线。LTC4251系列的15:1分流电流范围可以轻松处理电信领域中遇到的大范围电源。更大的动态范围在瞬态基础上是可用的——保证50:1的工作电流，这样设备就可以在嘈杂的、尖峰的环境中不间断地工作。

创业行为

LTC4251, LTC4252和LTC4253的限流特性使得软启动(输出负载电压斜坡)不像在非限流电路中那么重要。然而，LTC4252和LTC4253提供一个电流软启动引脚，作为限流放大器的参考。通过附加电容，可以在启动时调制感应电流。图5显示了图4所示电路的启动行为。

欠压和过压检测器

可编程欠压(UV)和过压(OV)探测器断开负载每当输入电源超过所需的工作范围。UV探测器使设备在预设阈值以上工作，而OV探测器使芯片在预设阈值以上禁用。LTC4251 (LTC4251-2除外)和LTC4252 MS8具有单个引脚，具有UV和OV检测功能。外部电阻分压器(R1和R2)设定标准电信工作范围。LTC4252 MS10和LTC4253具有单独的UV和OV引脚，因此它们可以独立编程。单独的UV和OV引脚允许其他用户可编程设置。LTC4251-2内部关闭OV功能。

漏极电压加速响应定时器

一个多功能定时器延迟从欠压输入或内部欠压锁定的初始启动，控制断路器响应时间，并控制关机冷却时间为LTC4252-2在自动重试模式。在启动MOSFET之前，初始启动延迟允许板电源电压稳定在插件。在最坏工作电压和极限电流下，断路器响应设置在MOSFET的安全工作区域(SOA)内。停机冷却时间大约是初始定时时间的5.25倍。

对于LTC4252-2在连续自动重试中，MOSFET的工作温度将高于环境温度，并且必须相应地调整到SOA限制的时间。对于LTC4252和LTC4253，可以在MOSFET的DRAIN引脚和漏极之间连接一个电阻R(D)，以在存在高V(DS)条件时缩短限流周期。流入DRAIN引脚的电流有效地检测MOSFET漏极源电压。该DRAIN引脚电流被放大8倍，并添加到断路器定时器上拉电流中，加速响应。如果使用最坏的情况来确定具有漏极加速电流的SOA极限，则在没有漏极加速电流的轻度过载时定时器响应现在更长且不那么敏感。对于LTC4251，没有DRAIN输入引脚，使用最坏情况下的工作电压来设置断路器响应。

电源好和音序器

LTC4252具有开路集电极Power Good状态引脚，可驱动光耦合器或NPN使能功率模块。在MOSFET驱动到完全增强后，该引脚被拉低，表明成功上电。光耦合器接口负责热插拔控制器和电源模块之间的共模电压差。的NPN配置PWRGD接口。

LTC4253有三个序列PWRGD输出和两个启用(EN)输入允许对三个模块进行排序，如图7所示。LTC4253最多允许3个电源模块依次接通，最大限度地降低了-48V总线的电源需求。当第一个模块打开时，它通过EN输入发出信号以启用第二个模块。每个模块之间的最小序列间隔由SQTIMER引脚上的电容器设置。

限电断路器

在时间功率限制优于电流限制的应用中，图8显示了如何通过齐纳二极管D1和电阻R4和R6将电流限制连接到电源电压来创建功率限制断路器。功率限制允许控制设备的散热或功率分配。

结论

该新系列器件为-48V热插拔应用提供了全面的解决方案。更高的电压应用也支持到MOSFET的极限。这些器件坚固耐用，能够处理灾难性故障引起的大瞬变，以及引起大返回电流的邻近板故障。LTC4251在SOT-23中有两种不同的UV和OV阈值组合和一种没有OV阈值的版本。LTC4252有8引脚和10引脚MS封装，具有锁存模式和自动重试功能。LTC4253采用16引脚SSOP封装，也具有锁存版本。