LTC1643AL-1/LTC1643AH：PCI总线热插拔控制器的卓越之选

在现代电子系统中，PCI总线的应用极为广泛，而热插拔功能对于提高系统的可用性和可维护性至关重要。LTC1643AL-1/LTC1643AH作为一款PCI总线热插拔控制器，为电子工程师们提供了强大而可靠的解决方案。

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1. 产品概述

LTC1643A是一款热插拔控制器，允许电路板安全地插入和移除带电的PCI总线插槽。它可以控制 -12V、3.3V、5V和12V电源，具备可编程的折返电流限制和断路器功能，还能以可编程的速率对所有电源电压进行斜坡上升。其输出信号PWRGD可指示所有电源电压是否在容差范围内，FAULT则指示过流情况。

1.1 特点优势

• 安全插拔：可确保电路板在带电的PCI插槽中安全插入和移除，避免对系统造成损害。
• 多电源控制：能同时控制 -12V、3.3V、5V和12V电源，满足PCI系统的多种电源需求。
• 可编程功能：具有可编程的折返电流限制和电源电压上电速率，可根据实际应用进行灵活调整。
• 电路保护：电子断路器可保护所有四个电源免受过流故障的影响，折返电流限制功能可减少短路时的电流尖峰和功耗。
• 输出指示：PWRGD和FAULT输出信号方便监测电源状态和故障情况。
• 封装小巧：采用16引脚窄型SSOP封装，节省电路板空间。

2. 关键参数与性能

2.1 绝对最大额定值

• 电源电压：12V输入最大为13.2V，VEEIN最小为 -13.2V。
• 输入输出电压：输入电压（引脚5）范围为 -0.3V至(12V IN + 0.3V)，输出电压（引脚6、7）范围相同。
• 模拟电压：部分引脚的模拟电压范围为 -0.3V至(12V IN + 0.3V)。
• 工作温度范围：不同型号的工作温度范围有所不同，如LTC1643ALC/LTC1643AL - 1C/LTC1643AHC为0°C至70°C，LTC1643ALI/LTC1643AL - 1I/LTC1643AHI为 -40°C至85°C。

2.2 直流电气特性

• 电源电流：在不同条件下，IDD的典型值为3.5mA，最大值为8mA。
• 欠压锁定：不同电源的欠压锁定电压有相应的范围。
• 折返电流限制电压：根据不同的输出电压和条件，有不同的取值。
• GATE引脚输出电流：在不同状态下有不同的电流值。
• 内部开关电压降：在不同温度和电流条件下，有相应的电压降。

3. 引脚功能详解

3.1 电源输入引脚

• 12V IN（引脚1）：为芯片的所有内部电路供电，与12V之间连接有0.5Ω的开关和折返电流限制。欠压锁定电路可防止12V IN引脚电压低于9.5V时开关导通。
• VEEIN（引脚2）： -12V电源输入，与VEEOUT之间连接有1.2Ω的开关和折返电流限制。

3.2 监测与控制引脚

• 3V OUT（引脚3）：用于监测3.3V输出电源电压，PWRGD信号通常在3V OUT引脚电压超过2.9V时才会变低。
• TIMER（引脚4）：模拟电流故障抑制定时输入，连接一个电容到GND。芯片关闭或内部断路器跳闸时，TIMER引脚内部保持在GND；芯片开启时，有一个22µA的上拉电流源连接到TIMER。在TIMER引脚电压上升到12VIN的0.9V以内之前，电流限制故障将被忽略。
• ON/ON（引脚5）：数字输入，LTC1643AL/LTC1643AL - 1为低电平有效，LTC1643AH为高电平有效。该引脚用于控制GATE引脚的高低电平，从而控制12V和 -12V开关的导通和关闭，还可用于重置电子断路器。
• FAULT（引脚6）：开漏数字I/O，检测到电流限制故障时拉低。在TIMER引脚电压低于12VIN - 0.9V时，电流限制故障将被忽略。一旦TIMER周期完成，任何电源进入电流限制后约14.6µs，FAULT将拉低，同时GATE和TIMER引脚被拉到GND，12V和 -12V开关关闭。
• PWRGD（引脚7）：开漏数字电源良好输出，当所有电源电压在容差范围内时保持低电平。LTC1643AL - 1仅监测3V OUT和5VOUT输出以生成PWRGD信号。当任何一个电源电压低于其电源良好阈值电压时，PWRGD将在15µs的去毛刺时间后变高。
• GND（引脚8）：芯片接地。

3.3 其他引脚

• 3V IN（引脚9）：3.3V电源感应输入，欠压锁定电路可防止3VIN引脚电压低于2.5V时开关导通。
• 3VSENSE（引脚10）：3.3V电流限制设置引脚，通过在3VIN和3VSENSE之间放置感测电阻，可调整GATE引脚电压以保持感测电阻上的恒定电压和开关中的恒定电流。
• GATE（引脚11）：用于外部N沟道传输晶体管的高端栅极驱动，需要外部串联RC网络进行电流限制环路补偿和设置最小斜坡上升速率。
• 5VSENSE（引脚12）：5V电流限制设置引脚，原理与3VSENSE类似。
• 5V IN（引脚13）：用于监测5V输入电源电压，欠压锁定电路可防止5VIN引脚电压低于2.5V时开关导通。
• 5V OUT（引脚14）：用于监测5V输出电源电压，PWRGD信号通常在5VOUT引脚电压超过4.65V时才会变低。
• VEEOUT（引脚15）： -12V电源输出，与VEEIN之间连接有1.2Ω的开关。
• 12VOUT（引脚16）：12V电源输出，与12V IN之间连接有0.5Ω的开关。

4. 应用信息

4.1 热插拔应用

当电路板插入带电的PCI插槽时，板上的电源旁路电容会从PCI电源总线吸取巨大的瞬态电流，可能导致连接器引脚损坏和电源总线出现故障。LTC1643A可控制电路板的电源电压的开启和关闭，确保电路板安全插拔，同时保护PCI电源免受短路影响并监测电源电压。

4.2 电源要求

PCI系统通常需要5V、3.3V、12V和 -12V四个电源轨，不同电源轨有相应的容差和电容负载要求。在CompactPCI应用中，部分 ±12V电源可能调节不佳，此时可使用LTC1643AL - 1，因为其PWRGD信号不依赖于 ±12V输出。

4.3 上电和下电序列

• 上电序列：当ON引脚拉高时，传输晶体管导通，22µA电流源连接到TIMER引脚。每个电源的电流增加到电流限制值，然后以dv/dt = 62µA/VC1的速率或由电流限制和负载电容决定的较慢速率上电。当所有四个电源电压在容差范围内时，PWRGD引脚拉低。
• 下电序列：当ON引脚拉低时，开始下电序列。内部开关连接到每个输出电源电压引脚，将旁路电容放电到地。TIMER引脚立即拉低，GATE引脚由200µA电流源拉低，以防止3.3V和5V电源的负载电流瞬间变为零并导致电源电压出现故障。当任何一个输出电压低于其阈值时，PWRGD引脚拉高。

4.4 定时器功能

上电序列中，22µA电流源连接到TIMER引脚，在TIMER引脚电压上升到12VIN的0.9V以内之前，电流限制故障将被忽略。这一功能允许芯片为具有不同电容负载的PCI插槽上电。定时器周期应设置得比最大电源开启时间长，但要短到在短路时不超过传输晶体管的最大安全工作区域。

4.5 热关断和短路保护

• 热关断：12V和 -12V电源的内部开关由内部电流限制和热关断电路保护。当芯片温度达到150°C时，所有开关将被锁存关闭，FAULT引脚拉低。
• 短路保护：正常上电序列中，若TIMER引脚完成斜坡上升且电源仍处于电流限制状态，所有传输晶体管将立即关闭，FAULT引脚拉低。电源上电后发生短路时，短路电源的电流将立即降至限制值。若电源在电流限制状态下持续超过14.6µs，所有电源将被锁存关闭。芯片将保持锁存关闭状态，直到ON引脚循环或12VIN引脚电源循环。

4.6 不同应用场景

• CompactPCI应用：LTC1643AL适用于热插拔CompactPCI板，其典型应用中，3.3V、5V、12V和 -12V输入来自中等长度电源引脚，相关信号连接到相应引脚，还可通过特定电路生成数据总线的1V预充电电压。
• LTC1643AL - 1应用：适用于CompactPCI设计中 ±12V电源未使用或调节不佳的情况，12VOUT和VEEOUT引脚的电源良好比较器被禁用，VEEIN引脚可连接到GND。
• 增加电流能力：若需要更大的12V和 -12V电流能力，可通过外部晶体管与内部开关并联的方式实现。

5. 相关产品

文中还列出了一系列相关的热插拔控制器产品，如LTC1421、LTC1422、LT1640A等，它们各自具有不同的特点和适用范围，工程师们可以根据具体需求进行选择。

LTC1643AL - 1/LTC1643AH以其丰富的功能、可靠的性能和灵活的应用方式，为PCI总线热插拔应用提供了出色的解决方案。电子工程师们在设计相关系统时，可充分利用其特点，确保系统的稳定性和可靠性。大家在实际应用中是否遇到过类似热插拔控制器的应用难题呢？欢迎在评论区分享交流。