通過LTC4217提高熱插拔性能并節(jié)省設計時間

LTC4217 熱插拔控制器以一種受控方式打開和關閉電路板的電源電壓，從而允許該電路板安全地插入和拔出帶電背板。毫不奇怪，這通常是熱插拔控制器所做的事情，但 LTC4217 具有一種特性，使其優(yōu)于其他熱插拔控制器。它通過將控制器、MOSFET 和檢測電阻器集成到單個 IC 中，簡化了熱插拔系統(tǒng)的設計。

LTC4217 熱插拔控制器以一種受控方式打開和關閉電路板的電源電壓，從而允許該電路板安全地插入和拔出帶電背板。毫不奇怪，這通常是熱插拔控制器所做的事情，但 LTC4217 具有一種特性，使其優(yōu)于其他熱插拔控制器。它通過將控制器、MOSFET 和檢測電阻器集成到單個 IC 中，簡化了熱插拔系統(tǒng)的設計。這節(jié)省了大量的設計時間，否則需要花費在選擇最佳控制器/MOSFET 組合、設置電流限值以及仔細設計布局以保護 MOSFET 免受過度功耗的影響上。

與分立解決方案相比，集成解決方案的一個顯著優(yōu)勢是電流限制精度是眾所周知的。在分立式解決方案中，電流限值的總體精度是增加貢獻元件容差的函數(shù)，而在LTC4217中，它顯示為單個2A規(guī)格。

該集成解決方案還通過優(yōu)化 MOSFET 和檢測電阻連接來簡化布局問題。浪涌電流、電流限制閾值和超時無需外部元件即可設置為默認值，或使用電阻器和電容器輕松調整，以更好地適應各種應用。該器件能夠覆蓋 2.9V 至 26.5V 的寬電壓范圍，并包括一個溫度和電流監(jiān)視器。MOSFET 通過使用限時折返電流限制和過熱保護保持在安全工作區(qū) （SOA）。

LTC4217 可方便地應用于其基本配置，或者通過幾個額外的外部組件來設置，以用于具有特殊要求的應用。

監(jiān)控場效應管

LTC4217 具有 MOSFET 電流和溫度監(jiān)視功能。電流監(jiān)視器輸出與 MOSFET 電流成比例的電流，同時提供與 MOSFET 溫度成比例的電壓。這允許外部電路預測可能的故障并關閉系統(tǒng)。

MOSFET 中的電流通過檢測電阻，檢測電阻上的電壓轉換為電流，電流源出 I星期一針。從 I 開始的增益為 50μA星期一用于 1A 的 MOSFET 電流。輸出電流可利用外部電阻器轉換為電壓，以驅動比較器或ADC。I 的電壓順從性星期一引腳從 0V 到 （INTV抄送– 0.7V）。

MOSFET 溫度與 I 上的電壓線性對應設置引腳，溫度曲線如圖1所示。在室溫下，該引腳上的開路電壓為0.63V。此外，當控制器管芯溫度超過145°C時，過熱關斷電路關斷MOSFET，當溫度降至125°C時再次導通。

圖1.V艾賽特與溫度的關系

12V 應用

圖 2 示出了采用默認設置的 4217V 熱插拔應用中的 LTC12-12。唯一需要的外部元件是 INTV 上的電容器抄送針。電流限制、浪涌電流控制和保護定時器在內部設定為保護集成 MOSFET 的水平。輸入電壓監(jiān)視器預設為 12V 電源，使用來自 V 的內部電阻分壓器DD電源用于驅動 UV 和 OV 引腳。UV 條件發(fā)生在 VDD低于9.23V;當 V 時 OVDD超過15.05V。

圖2.12V、1.5A卡駐留應用

LTC4217 以受控方式接通和關斷電路板的電源電壓，從而允許該電路板安全地插入帶電背板或從帶電背板上拔出。在內部 MOSFET 導通之前，必須滿足幾個條件。首先是VDD電源超過其 2.73V 欠壓鎖定電平和內部生成的 INTV抄送交叉2.65V。接下來，UV和OV引腳必須指示輸入功率在可接受的范圍內。必須在 100ms 的持續(xù)時間內滿足這些條件，以確保插入期間的任何觸點反彈都已結束。

然后，MOSFET通過一個受控的0.3V/ms柵極斜坡導通，如圖3所示。輸出電容器的電壓斜坡跟隨柵極斜坡的斜率，從而將電源浪涌電流設置為：

圖3.電源開啟

為了進一步降低浪涌電流，通過在柵極到地之間添加一個斜坡電容器（帶有0k串聯(lián)電阻器），使用比默認3.1V/ms更淺的電壓斜坡。

當 OUT 接近 V 時DD電源時，電源良好指示燈 （PG） 變?yōu)榛顒訝顟B(tài)。電源良好的定義是FB引腳上的電壓超過1.235V，而GATE引腳為高電平。FB 引腳通過 OUT 引腳的內部電阻分壓器監(jiān)視輸出電壓。一旦OUT電壓超過10.5V門限，柵極至輸出電壓超過4.2V，PG引腳停止拉低，表示電源良好。一旦 OUT 達到 VDD電源，柵極斜坡，直到箝位在高于輸出的 6.15V。

LTC4217 具有一個具有折返功能的可調電流限值，可針對短路或過負載電流提供保護。默認電流限值為 2A，可通過在 I 之間放置一個電阻來調節(jié)更低電流設置引腳和接地。為防止在有功電流限制期間開關功耗過大，可用電流會根據(jù)FB引腳檢測到的輸出電壓而減小，如圖4所示。

圖4.電流限制閾值折返

當限流電路接合的時間超過定時器設置的延遲時，就會發(fā)生過流故障。將定時器引腳綁定到國際電視抄送將器件配置為使用預設的2ms過流超時和100ms冷卻時間。冷卻100ms后，如果過流故障已清除，則允許開關再次導通。將UV引腳置于0.6V以下，然后調高即可清除故障。將FLT引腳連接到UV引腳可使器件自行清除故障，并在冷卻100ms后再次導通。

可編程功能

圖 4217 所示的 LTC5 應用演示了可調特性。

圖5.0.8A、12V 卡駐留應用

UV和OV電阻分壓器設置欠壓和過壓關斷閾值，而FB分壓器確定電源良好跳變點。GATE 引腳上的 R-C 網絡將柵極斜坡從默認的 0.24V/ms 降低至 0.3V/ms，以降低浪涌電流。

The 20k I設置電阻器與內部 20K 電阻器形成電阻分壓器，以將電流限制閾值（折返前）降低到 1A 電流限制的原始閾值的一半。圖6中的圖表顯示電流限制閾值為I設置電阻器各不相同。

圖6.限流調整

與前面的應用一樣，UV和FLT信號連接在一起，以便器件在關斷后自動重試導通，以解決過流故障。

本例在 I 上放置一個 20k 電阻星期一引腳用于將電流監(jiān)視器輸出的增益設置為每安培 MOSFET 電流 1V。

而不是將定時器引腳連接到 INTV抄送引腳 對于一個默認的 2ms 過流超時，一個 0.47μF 外部電容器用于設置 5.7ms 超時。在過流事件期間，外部定時電容器以 100μA 的上拉電流充電。如果電容器上的電壓達到 1.2V 門限，則 MOSFET 關斷。定時電容器值的設定公式如下：

當 MOSFET 處于冷卻狀態(tài)時，LTC4217 會對定時電容器放電。當電容電壓達到0.2V時，啟動內部100ms定時器。在此冷卻期之后，故障被清除（使用自動重試時），并允許MOSFET再次導通。

當將斷路器超時延長至2ms以上時，考慮MOSFET的安全工作區(qū)域非常重要。LTC4217 中使用的 MOSFET 的 SOA 圖如圖 7 所示。當折返電流限值的電壓與電流曲線達到最大值時，會出現(xiàn)最糟糕的功耗。當電流為1A且電壓為12V或6V的一半時，就會發(fā)生這種情況（參見圖4，0.7V時的FB引腳）。在這種情況下，功率為 6W，這決定了最長時間為 100ms（圖 7，在 6V 和 1A 時）。

圖7.場效應管單離子堿性波動曲線

結論

LTC4217 的主要作用是控制熱插入并提供電子斷路器功能。此外，該器件還包括對 MOSFET 的保護，重點是 SOA 合規(guī)性、熱保護和精確的 2A 電流限制。由于具有可調浪涌電流、過流故障定時器和電流限制閾值，它還適用于各種應用。高集成度使得 LTC4217 易于使用，而且用途廣泛。