通用雙熱交換控制器允許帶電底板插入

引 言

當(dāng)把電路板插入帶電底板時，由于板上旁路電容充電而從底板電源總線吸入大的瞬態(tài)電流。瞬態(tài)電流可毀壞電容器、連接器引腳、板跡線以及系統(tǒng)電源，導(dǎo)致系統(tǒng)中其他板復(fù)位。新的雙通道LTC1645熱交換控制器是設(shè)計用于控制電路板電源電壓，防止系統(tǒng)電源上假信號和對板的毀壞。

LTC1645的兩個通道可分別設(shè)置為上升或下降方式，或同時編程為上升方式，確保兩個輸上的電源跟蹤。用外部N-溝通路晶體管，電源電壓可隨可編程速率躍變。兩個高端開關(guān)驅(qū)動器控制外部N溝道FET柵極，電源電壓范圍1.2V～12V。可編程電子電路斷路器防止輸出短路。LTC1645可用14引腳和18引腳SO封裝。14引腳型器件提供額外的系統(tǒng)復(fù)位信號和第二“備用”比較器（用于板電源電壓降到低于用戶可編程電平時的指示）。它也含指示過流條件的失效信號和定時器引腳（在升高電源電壓和去除系統(tǒng)復(fù)位信號之前產(chǎn)生延遲）。

典型的熱交換應(yīng)用

圖1為LTC1645典型的熱交換應(yīng)用電路。Q1和Q2控制板上電源，和提供電流失效檢測，R1和R2防止高頻振蕩。當(dāng)板連接時，在通路晶體管柵極上以某一控制速率升高和降低電壓，從而把從底板電源吸入的瞬態(tài)電涌電流（I=C·dv/dt）限制在安全數(shù)值內(nèi)。

圖2示出板定時。當(dāng)電源首先加到芯片上時，F(xiàn)ET柵極（GATE1和GATE2引腳）變低態(tài)。一旦ON引腳在時間點(diǎn)1上升，則LTC1645在允許GATE引腳電壓上升之前必須完成一個定時周期。這使連接器引腳能結(jié)束抖動并且做到穩(wěn)固連接。令延遲定時周期t=(1.23V·)/2μA，用2μA電流源充電到1.23V。在該例中，欠壓鎖定電路使TIMER引腳放電并防止兩個通道在Vcc12.23V或Vcc21.12V時通導(dǎo)（時間點(diǎn)2）。在時間點(diǎn)4，完成定時周期和GATE引腳被內(nèi)部10μA電流源上拉，GATE1上的電壓開始按10μA/C1斜率上升、GATE2上的電壓按10μA/C2斜率上升。電源電壓跟蹤相應(yīng)的柵極電壓減去外部FET閾值電壓。每個電源的斜波時間是：（Vccn·Cn）/10μA。

電壓監(jiān)控器和備用比較器

LTC1645 14引腳型器件為監(jiān)控輸入或輸出電壓電平提供兩個精密比較器。兩個比較器都有一個1.238V基準(zhǔn)做為負(fù)輸入并且有漏極開路輸出（這需要一個外部上拉電阻產(chǎn)生邏輯高態(tài)）。備用比較器監(jiān)控COMP+，只要COMP+引腳高過1.238V就釋放COMPOUT。FB比較器在FB引腳上升到高于1.238V(圖2中時間點(diǎn)5和6)之后一個定時周期釋放RESET并包含一個假信號濾波器以防止FB引腳上短負(fù)瞬態(tài)信號期間系統(tǒng)復(fù)位。對于大瞬態(tài)信號（大于150mV）濾波時間是20μs，對于小的10μA瞬態(tài)為100μs。

在圖1中，引腳連接到FB引腳，這樣直到輸出電源在一個定時周期保持高于其可編程電壓時才釋放。

電子電路斷路器

LTC1645含有電子電路斷路器功能，可防止短路或過大輸出電流。用電源輸入和感測引腳之間的感測電阻來監(jiān)控每個電源的負(fù)載電流。在感測電阻器上的電壓超過50mV的時間在1.5μs以上時電路斷路器就釋放。當(dāng)任一通道的電路斷路器斷開時，兩個GATE引腳立即拉到地電平而外部FET快速關(guān)閉（圖2，時間點(diǎn)7）。當(dāng)ON引腳周期關(guān)、開時（時間點(diǎn)8），電路斷路器復(fù)位并開始另一個定時周期。假若不需要電路斷路器功能，則 SENSE引腳短路接到相應(yīng)Vcc引腳。

ON引腳

ON引腳具有控制GATEn引腳上斜波上升或下降的多個閾值。若ON引腳電壓低于0.4V，則GATE1和GATE2位即拉到地電平。在電壓處于0.4V到0.8V之間時，GATE1和GATE2用40μA電流拉到地電平。在0.8V和2V之間，GATE1在一個定時周期之后用10μA上拉導(dǎo)通，但GATE2仍用40μA電流拉到地電平。當(dāng)電壓超過2V時，GATE1和GATE2在電壓超過0.8V之后一個定時周期內(nèi)用10μA上拉到導(dǎo)通。

電源跟蹤和時序

某些應(yīng)用要求兩個電源電壓之間的差值不能超過某一值。此要求適合加電和掉電期間以及穩(wěn)態(tài)工作期間。在雙電源ASIC中為防止閉鎖往往需要這樣做。另外一些系統(tǒng)要求一個電源在另一電源之后加電，例如，一個系統(tǒng)時鐘需要在邏輯單元之前開始。一般雙電源或底板的連接可在任選速率下加電，這取決于負(fù)載電流、電容器大小、軟啟動速率等等。傳統(tǒng)解決方案很麻煩，需要復(fù)雜電路來滿足所必須的要求。

LTC1645為電源跟蹤和時序要求提供簡單的解決方案，可保證電源跟蹤和時序指標(biāo)。圖3示出 LTC1645和一起上升或下降的應(yīng)用電路。ON引腳必須達(dá)到0.8V使GATE1導(dǎo)通，使和直線上升。備用比較器把ON引腳拉到低態(tài)直到高于2.3V為止，而ON引腳在高于3V之前不能達(dá)到0.8V。因而，兩個輸入電源在一個定時周期開始之前必須處在穩(wěn)定范圍內(nèi)。在定時周期結(jié)束時，輸出電壓一起直線上升。假若檢測到任一輸入電源不在穩(wěn)定范圍內(nèi)或有過流條件， Q1和Q2柵極一起變?yōu)榈蛻B(tài)。

加電時，和一起直線上升。在電源下降時，LTC1645同時關(guān)斷Q1和Q2。電荷保存在和上，輸出電荷將依賴于負(fù)載變化。D1和D2在1V左右（每個0.5V左右）導(dǎo)通，確保決不會超過 1.2V以上，D3保證將不會大于 0.4V以上。為防止在輸入端發(fā)生過壓情況，只有這些二極管能通導(dǎo)電流時才發(fā)生電源下降事件，因此，只有或放電。在輸入過壓條件下導(dǎo)致過大的電流流過，在此情況下，電路斷路器將斷路（假若適當(dāng)?shù)卦O(shè)置電流限值電平）。

結(jié) 語

設(shè)計一個傳統(tǒng)的熱插入系統(tǒng)需要有經(jīng)驗的模擬設(shè)計人員做很大的努力。為了減少設(shè)計工作，一個容易的方法是用LTC1645，它可提供電荷泵柵極驅(qū)動器，用戶可編程延遲，電壓電平監(jiān)控和其他特性。用LTC1645，容易設(shè)計可靠的熱交換系統(tǒng)。