当电路板插入“热”(供电)背板时，其供电旁路电容器在充电时可以从背板电源总线吸取大电流。这些电流可能导致背板电源电压出现故障，复位系统中的其他电路板，甚至可能损坏边缘连接器。LTC1644和LTC1646热插拔 控制器在板插入热背板期间安全地限制这些充电电流。它们还提供专门为CompactPCI (CPCI)热插拔应用量身定制的几个功能:

• 预充电输出偏置I/O连接器引脚期间板插入和提取，以尽量减少总线故障

• 芯片上截取全局PCI复位信号

• 5V和3.3V电源的双级断路器，对过流和短路故障的响应时间分别较慢和较快

• 在大范围的容性负载上，通过反向电流限制给所有电源上电，而不会引起伪过流故障的能力

LTC1644为CPCI应用提供热插拔解决方案，需要CPCI连接器提供所有四个轨道:5V, 3.3V, 12V和-12V。LTC1646适用于仅使用5V和3.3V导轨的CPCI应用。LTC1644采用20引脚SSOP封装，而LTC1646采用节省空间的16引脚SSOP封装。

典型的CPCI热插拔应用程序

图1和图2分别显示了典型CPCI热插拔应用程序中的LTC1644和LTC1646。在这两种应用中，当电路板插入热背板时，晶体管Q1和Q2限制3.3V和5V电源电流。通过电阻R1和R2检测Q1和Q2的电流。电阻R3和R4防止Q1和Q2的高频振荡。通过以可控的速率将Q1和Q2的栅极上升，当插入电路板时，从主背板电源提取的瞬态浪涌电流(I = C·dv/dt)被限制在一个安全值。此外，LTC1644包含12V和-12V电源的内部通路晶体管，具有固定的电流限制。当前的折叠式限制功能也保护所有的电源。如果输出电压对地短路，则电流限制下降，以保持功耗和电源故障降至最低。

在这两种应用中，晶体管Q3及其相关元件构成了预充电电路。驱动引脚的电压变化是为了在PRECHARGE引脚保持恒定的1V。电阻R10在热插入和提取期间将示例I/O线偏置到1V，从而最大限度地减少背板I/O线在连接器引脚建立/断开其连接时的故障。

LTC1644和LTC1646被设计为完全支持CPCI背板到子卡信号环境。bd_sel#信号连接到在当HEALTHY#信号连接到PWRGD销。如果任何输出电压低于其功率-良好阈值，则PWRGD引脚上拉到V((I/O))，导致HEALTHY#信号失效。全局PCI_RST#信号在芯片上与HEALTHY#信号结合，以便在芯片上生成LOCAL_PCI_RST#信号RESETOUT销。当HEALTHY#信号高时，LOCAL_PCI_RST#信号被拉低;当PCI_RST#输入信号低时，也可以将其拉低。

当电路板插入CPCI连接器时，长V((I/O))， 5V, 3V和GND引脚首先接触并上电V((I/O))上拉电阻，LTC1644和LTC1646内部的总线预充电电路以及PCI桥接芯片。在下一阶段插入时，中等长度的5V、3.3V、12V、-12V与I/O引脚接触。在插入的最后阶段，短连接器bd_sel#引脚接触，拉动在引脚电压到GND，上电序列开始。

升高的顺序

LTC1644典型上电周期的时序如图3所示(LTC1646波形相似，除了缺少12V和-12V输入和输出电压)。fet的栅极(GATE引脚)由内部电流源拉起。同时，连接到TIMER引脚的电容器也由内部电流源充电(LTC1646为5µA, LTC1644为20µA)。允许每个电源以dv/dt = I/C1的速率上电(其中LTC1646的I为20µA, LTC1644的I为50µA)或由电流限制和负载电容决定，以较慢者为准。当定时器引脚电压上升且小于定时器阈值电压时，电流限制故障被忽略。一旦所有输出电源电压都超过其电源良好阈值，健康#信号被拉低，LOCAL_PCI_RST#可以跟随PCI_RST#。当TIMER引脚电压超过定时器阈值电压(LTC1646为1.2V, LTC1644为V(12VIN) - 1V)后，电源周期完成。

省电序列

当在引脚被拉高，断电顺序开始(见图4)。内部下拉开关连接到每个输出电源电压引脚，以将旁路电容器放电到地。TIMER引脚立即拉低，GATE引脚上的电压由200µa电流源放电，以防止3.3V和5V电源上的负载电流瞬间归零并导致电源故障。当任何输出电压低于其电源良好阈值时，health#信号被拉高。PRECHARGE引脚电压由LTC1644和LTC1646保持在1V，与器件的状态无关在销的电压。

计时器

在上电序列中，电流源(LTC1646为5µa, LTC1644为20µa)连接到TIMER引脚，并且电流限制故障被忽略，直到该引脚上的电压超过定时器阈值电压(LTC1646为1.20V, LTC1644为12V(IN) - 1V)。该功能允许芯片在电源上具有广泛变化的电容负载的CPCI卡上电。定时器周期应设置为长于最大电源导通时间，但足够短，在短路情况下不超过通路晶体管的最大安全工作区域。定时器引脚电压立即拉低时，在引脚电压拉高。

短路保护

在上电周期中，LTC1644和LTC1646依靠限流保护电源免受短路故障的影响。为了防止通路晶体管的过度功耗和防止短路条件下电源上的电压尖峰，每个电源上的电流限制被设计为输出电压的函数。当输出电压下降时，电流极限减小。与传统的断路器功能不同，在断路器跳闸之前会有巨大的电流流过，电流折回功能保证了电源电流将保持在安全水平，并防止在短路时施加电压故障。

现代的热插拔控制器也依赖于电流限制，作为一种防止电路板上电后短路故障的手段。此外，这些控制器倾向于延迟打开断路器一段时间，以防止短暂的过流条件触发故障。虽然这种方法保证了电源电流不会超过设计限制，但它有一个固有的缺陷:热插拔控制器故意损害输出电压合规性，以便在过流故障期间调节电源电流。因此，输出电压可能超出公差范围，导致CPCI板上出现各种潜在问题，其中包括断言LOCAL_PCI_RST#信号的可能性。

LTC1644和LTC1646为这个问题提供了一个简单的解决方案。5V和3.3V电源都使用双级断路器，以防止上电周期完成后的过流和短路故障。过流故障定义为外部检测电阻两端电压超过50mV但小于150mV的情况。检测电阻电压差大于150mV为短路故障。在过流事件期间，内部计时器启动，但没有尝试通过降低外部3.3V和5V通型场效应管的栅极电压来限制电流。如果过流状态在20µs后仍然存在，断路器跳闸，GATE引脚被拉到地，芯片锁存断开(图5)。然而，在短路故障的情况下，断路器立即跳闸，导致GATE引脚被拉到地，芯片锁存断开(图6)。切换/ON引脚电压低-高-低会导致另一个电源周期开始，并复位断路器。

Power-Good和复位输出

LTC1644和LTC1646都使用/PWRGD引脚监控输出电压的状态。对于CPCI应用，HEALTHY#背板信号应连接到PWRGD引脚和PCI_RST#背板信号应连接到RESETIN销。在芯片上将HEALTHY#和PCI_RST#信号组合在一起，产生LOCAL_PCI_RST#信号(见表1)，该信号可在RESETOUT销。如果任何输出电压低于其电源良好阈值超过20µs，则HEALTHY#信号被拉高，LOCAL_PCI_RESET#信号被拉低。延迟特性可以防止系统复位，因为输出电源电压的短暂故障而发生。

预先充电

在热插入和提取期间，总线I/O连接器引脚将在牢固连接建立或断开之前反弹。这些三状态引脚电容的充电和放电会导致故障，这些故障可能会干扰当CPCI板插入或从系统中取出时正在发生的总线事务。为了尽量减少这些故障，这些总线I/O引脚应该在中长度CPCI连接器引脚与背板连接器接触或断开之前预充电至1V。LTC1644和LTC1646为CPCI应用的预充需求提供了一种解决方案。这两个部分都提供了一个预充电引脚和一个驱动器引脚，用于预充电应用电路，如图1和2所示。预充电应用电路能够输出和下沉高达55mA的电流，并且可以在高达5V的V((I/O))电压下偏置多达128个I/O连接器引脚，同时在precharge引脚处仍保持1V±20%。该电路的电源应来自长5V(IN)或3V(IN)连接器引脚，以保证在CPCI板插入和提取期间，1V预充电输出可用于偏置中长度连接器引脚。

结论

LTC1644和LTC1646为CPCI热插拔应用提供了全面的解决方案。这些器件结合了为CPCI量身定制的几个功能，例如总线预充电和芯片上对全局PCI_RST#信号的拦截。它们能够在反向电流限制下为具有宽负载电容范围的CPCI板供电。一旦上电周期完成，用于5V和3.3V电源的双电平断路器在短路情况下提供快速有效的限流，而不会在短暂过流条件下影响输出电压合合性，从而为CPCI板设计人员提供LTC热插拔系列独有的短路保护。