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LTC1645/LTC1645电路解决PCI电源问题

来源:analog 发布时间:2023-10-26

摘要: 在某些应用中,有必要选择和热插拔两个电源中较高的一个,并从所选电源产生一个可调节的输出电压。如果只有一个输入电源存在,电路应该选择它并产生相同的输出电压。

在某些应用中,有必要选择和热插拔两个电源中较高的一个,并从所选电源产生一个可调节的输出电压。如果只有一个输入电源存在,电路应该选择它并产生相同的输出电压。术语“热插拔”是指将电路板插入或从带电的背板上取出电路板。当这样做时,电路板上的电源旁路电容器在充电时可以从背板电源总线吸取巨大的瞬态电流。瞬态电流会对连接器引脚造成永久性损坏,并导致系统供电故障,导致系统中的其他板复位。基于适当的LTC热插拔 控制器的电路可以消除这些问题。

图1中的电路在3.3V和5V输入电源之间进行选择和热插拔,并使用LTC1645和LTC1735产生恒定的3.3V输出电源。LTC1645是一个2通道热插拔控制器,LTC1735是一个同步降压开关稳压器。两个电压电源V(IN1)和V(IN2)被馈送到LTC1645热插拔电路中,其中两个电源中较高的被选择(V(OUT_HOT_SWAP)),然后馈送到LTC1735 DC/DC转换器。无论其输入是3.3V还是5V, LTC1735电路都会产生恒定的3.3V输出电压。为了简化电路描述,我们将分别讨论LTC1645和LTC1735的工作原理。


图1所示 LTC1645 3.3V/5V热插拔电路加LTC1735 SEPIC转换器。

LTC1645热插拔操作

背靠背mosfet Q1和Q2连接到V(IN1) (5V)电源,Q3和Q4连接到V(IN2) (3.3V)电源。使用背对背mosfet的原因是为了防止内部二极管将5V和3.3V电源短路在一起。LTC1645的Gate1引脚控制Q3和Q4,其Gate2引脚控制Q1和Q2。ON引脚对Gate1有0.8V导通阈值,对Gate2有2.0V导通阈值。V(CC1)和V(CC2)引脚分别具有2.3V和1.2V欠压闭锁阈值。由于图1中的电路在两个电源之间进行选择,因此可能出现以下两种情况:

情况一:5V和3V电源存在

当V(IN1)和V(IN2)上分别存在5V和3.3电源时,D1将V(CC1)、V(CC2)、Sense2和Sense1拉至约4.7V,从而清除V(CC1)和V(CC2)的欠压锁定阈值。由R2和R6组成的分压器将COMP(+)引脚拉至2.5V。由于COMP(+)引脚(板载比较器的非反相端)上的电压大于1.24V阈值,COMPOUT引脚(比较器的漏极输出)被R7拉至5V。这打开了Q5,并将Q3和Q4的门拉到地。ON引脚通过R1、R4和R8拉至约2.74V。经过一个定时周期(t = C2·1.24V/2µA),来自电荷泵的内部10µA电流源连接到Gate1和Gate2引脚。Gate1引脚被Q5拉到地,Gate2引脚上的电压开始上升,斜率为dV/dt = 10µa /C1。内部电荷泵保证Gate2电压将上升到大约12V。当Gate2电压上升到1V左右时,Q1和Q2开始导通,V(OUT_HOT_SWAP)开始上升。输出电压最终将上升到输入电源,这是5V。图2显示Gate2引脚和V(OUT_HOT_SWAP)电压分别上升到12V和5V。


图2 V(GATE2)和V(OUT_HOT_SWAP)分别增加到12V和5V。

情况二:只有3.3V电源存在

D2将V(CC1)、V(CC2)、Sense1、Sense2上拉至3.0V, V(CC1)、V(CC2)欠压闭锁阈值清除。由于5V电源不存在,ON引脚仅被R4和R8拉到1.65V。一个定时周期后,电荷泵的内部10µA电流源连接到Gate1引脚。Gate1引脚上的电压开始上升,斜率为dV/dt = 10µa /C3。内部电荷泵保证Gate1电压将上升到大约10V。由于ON引脚低于2V (Gate2的ON引脚导通阈值),因此40µa电流源将Gate2引脚拉向地。当Gate1引脚电压上升到1V左右时,Q3和Q4开始导通,V(OUT_HOT_SWAP)开始上升。输出电压最终上升到输入电源电压,即3.3V。图3显示Gate1和V(OUT_HOT_SWAP)电压分别上升到10V和3.3V。


图3 V(GATE1)和V(OUT_HOT_SWAP)分别增加到10V和3.3V。

LTC1735操作

LTC1735以SEPIC(单端初级电感转换器)配置连接,在3A时产生恒定的3.3V输出。由于LTC1735的最小输入电压为3.5V,因此芯片上的V(IN)引脚连接到可以提供几毫安的12V电源。主负载电流由V(IN1) (5V)或V(IN2) (3.3V)提供。图1中的Q5、Q6和R11允许LTC1735在输入电源(V(OUT_HOT_SWAP))完成上升后产生输出电压。图4和图5显示LTC1735从3.3V或5V (OUT_HOT_SWAP)电源输入产生3.3V输出。图6显示了3.3V或5V V(OUT_HOT_SWAP)电源在3.3V输出电压下的典型效率曲线。图7显示了稳态负载3A时的输出电压纹波,图8显示了0.5A-3A负载阶跃时的瞬态响应。请注意,图1电路中使用的所有组件都是表面贴装的,适合小于1.5英寸(2)的区域。


图4 LTC1735 SEPIC升压波形;V(OUT_HOT_SWAP)和V(OUT_SWITCHER) = 3.3V。


图5 LTC1735 SEPIC升压波形;V(OUT_HOT_SWAP) = 5V, V(OUT_SWITCHER) = 3.3V。


图6 LTC1735效率对负载电流(V(OUT_SWITCHER) = 3.3V)。


图7 LTC1735输出电压纹波:输出电压= 3.3V,负载电流= 3A。


图8 LTC1735暂态响应:负载步长= 0.5A-3.3A。

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