当电路板插入带电背板时，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大的瞬态电流。这些瞬态电流会破坏电容器、连接器引脚和电路板走线，并可能破坏系统供电，导致系统中的其他电路板复位。新的双通道LTC1645热插拔控制器旨在以可控的方式提高电路板的供电电压，防止系统供电故障和损坏电路板。

LTC1645的两个通道可以分别设置为上升和下降，或者可以编程为同时上升和下降，确保两个输出端的电源跟踪。使用外部n通道通型晶体管，电源电压可以以可编程速率递增。两个高侧开关驱动器控制外部n沟道FET栅极，电源电压范围从1.2V到12V。可编程的电子断路器，防止短路在任何输出。LTC1645有14引脚和8引脚两种封装。14引脚版本还提供了一个系统复位信号和第二个“备用”比较器，以指示板电源电压何时降至用户可编程水平以下。它也有一个故障信号来指示过流状态，一个定时器引脚来在电源电压上升和系统复位信号失效之前产生延迟。

典型热插拔应用

图1显示了使用LTC1645的典型热插拔应用程序。Q1和Q2控制单板电源，R(SENSE1)和R(SENSE2)提供电流故障检测，R1和R2防止高频振荡。通过以可控的速率向上和向下倾斜通路晶体管的栅极，当电路板连接时，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。

电路板的时序如图2所示。当电源第一次应用到芯片上时，fet的栅极(GATE1和GATE2引脚)被拉低。一旦ON引脚在时间点1上升，LTC1645必须完成一个定时周期才能允许GATE引脚电压上升。这允许连接器销完成弹跳，并使一个坚实的连接。C(TIMER)使用2µa电流源充电至1.23V，设置延迟定时周期为t = (1.23V·C(TIMER))/2µa。在本例中，欠压锁定电路使TIMER引脚放电，并在V(CC1) <2.23V或V(CC2) <1.12V(时间点2)。在时间点4，定时周期完成，GATE引脚被内部10mA电流源拉上;GATE1的电压开始以10µa /C1的斜率上升，GATE2的电压开始以10µa /C2的斜率上升。电源电压遵循各自的栅极电压减去外部场效应管阈值电压;每个电源的斜坡时间为(V(CC n)·C n)/10mA。

电压监测器和备用比较器

LTC1645的14引脚版本提供两个精密比较器，用于监测输入或输出电压水平。两个比较器都有一个1.238V参考作为负输入，并且有开路漏极输出，需要外部上拉来产生逻辑高电平。备用比较器监视COMP(+)，并在COMP(+)高于1.238V时立即释放COMPOUT。FB比较器释放重置在FB引脚升至1.238V以上后的一个定时周期(图2，时间点5和6)，并包括一个故障滤波器，以防止FB引脚上的短负瞬变期间系统复位。对于大瞬态(大于150mV)，滤波时间为20µs，对于较小的10µA瞬态，滤波时间可达100µs。

在图1中，COMPOUT引脚已绑在FB引脚上，以便重置将不会释放，直到两个输出电源保持高于其可编程电压的一个定时周期。

电子断路器

LTC1645具有电子断路器功能，可防止短路或输出电流过大。每个电源的负载电流由芯片的电源输入和检测引脚之间的检测电阻监测。当检测电阻上的电压超过50mV超过1.5µs时，断路器跳闸。当任一通道的断路器跳闸时，两个GATE引脚立即拉到地，外部fet迅速关断(图2，时间点7)。当ON引脚循环关断和导通(时间点8)时，断路器复位并开始另一个定时周期。如果不需要断路器功能，将SENSE引脚短至相应的V(CC)引脚。

ON引脚

ON引脚有多个阈值来控制GATE n引脚的上升和下降。图3是显示ON引脚操作的框图。如果ON引脚电压低于0.4V，则立即将GATE1和GATE2拉到地。当电压在0.4V到0.8V之间时，GATE1和GATE2分别以40µa的电流拉到地。在0.8V和2V之间，GATE1 10µA的上拉在一个定时周期后打开，但GATE2继续以40µA的电流拉到地。当电压超过2V时，在电压超过0.8V后，GATE1和GATE2的10µA上拉都闭合一个定时周期。

电源跟踪和排序

有些应用要求两个电源电压之差不超过某一值。此要求适用于上电和下电以及稳态运行期间;通常这样做是为了防止双电源ASIC中的锁存。其他系统需要一个电源接一个电源，例如，当系统时钟需要在逻辑块之前启动时。典型的双电源或背板连接可能以任意速率出现，具体取决于负载电流、电容器尺寸、软启动速率等。传统的解决方案可能很麻烦，或者需要复杂的电路来满足必要的要求。

LTC1645为电源跟踪和测序需求提供了简单的解决方案。LTC1645可以保证供应跟踪通过上下一起斜坡供应，并允许几乎任何组合的供应斜坡，以满足各种测序规格。图4显示了一个应用程序将V(OUT1)和V(OUT2)一起上升和下降。ON引脚必须达到0.8V才能接通GATE1，从而使V(OUT1)和V(OUT2)上升。备用比较器ON引脚低拉直到V(CC2)高于2.3V，在V(CC1)高于3V之前ON引脚不能达到0.8V。因此，在计时周期开始之前，两个输入电源必须在调节范围内。在定时周期结束时，输出电压一起上升。如果任何一个输入电源脱离调节或如果检测到过流状态，Q1和Q2的门一起拉低。

图5显示了图4电路在工作中的示波器照片。上电时，V(OUT1)和V(OUT2)一起上升。在断电时，LTC1645同时关断Q1和Q2。电荷仍然存储在C(LOAD1)和C(LOAD2)上，输出电压将根据负载而变化。D1和D2在≈1V(各≈0.5V)导通，保证V(OUT1)不大于V(OUT2) 1.2V, D3保证V(OUT2)不大于V(OUT1) 0.4V。除非输入端出现过压情况，否则这些二极管只能在断电事件期间传导电流，然后仅放电C(LOAD1)或C(LOAD2)。在输入过压情况下，如果电流限制水平设置适当，则断路器将跳闸。

图6显示了配置为在V(OUT2)之前增加V(OUT1)的LTC1645。C(LOAD1)最初放电，D1反向偏置，因此ON引脚处的电压仅由V(CC1)通过电阻分压器R1和R2确定。如果V(CC1)高于4.6V，则ON引脚电压超过0.8V, V(OUT1)上升1个定时周期。随着V(OUT1)上升，当V(OUT1)≈4.5V时，D1正向偏置并将ON引脚拉到2V以上。这打开了GATE2, V(OUT2)上升。FB比较器监测V(OUT2)，备用比较器监测V(OUT1)， R(HYST)产生~50mV的滞后。为了确保在断电时负载电容放电时V(OUT1)不会低于V(OUT2)太多，可以在V(OUT2)到V(OUT1)之间连接一个肖特基二极管。

结论

设计一个传统的热插拔系统需要一个经验丰富的设计师付出巨大的努力。减少设计工作量的一种简单方法是使用LTC1645，它提供电荷泵栅极驱动器，用户可编程延迟，电压电平监视器和其他专业功能。使用LTC1645，可以轻松创建可靠的热插拔系统。