787A演示电路：AdvancedTCA热插拔控制器LTC4252C-1和LTC4252C-2快速入门

作为电子工程师，在设计电路时，热插拔控制器是一个关键组件。今天我们来深入了解一下演示电路787A中的AdvancedTCA热插拔控制器LTC4252C - 1和LTC4252C - 2。

文件下载：DC787A-A.pdf

电路概述

演示电路DC787A - A和DC787A - B展示了LTC4252C - 1和LTC4252C - 2热插拔控制器在AdvancedTCA应用中的使用。DC787A - A使用LTC4252C - 1，在过流故障条件下会锁断；而DC787A - B使用LTC4252C - 2，具有自动重试功能。

电路板上集成了连接检测电路、零伏瞬态储能电容管理、用于驱动1mA输入48V模块的光隔离器、输入钳位和缓冲电路、用于ORing二极管的热布局、输入和返回保险丝、用于指示各种电压和信号的LED灯，还遵循高压布局规则并印有便于集成到工作系统的命名。

电路板上有一条明显的分界线，将 - 48V高压参考电位与返回电位分开。ORing二极管周围的热布局无需连接器质量、气流或散热片就能实现充分冷却。93mil的炮塔孔可容纳最大12号的电线，便于现场测试。

性能参数

参数	条件	值
标称输入电压		48V
最大输入电压		100V
最小输出电流		5.6A
最小关断电压	Iin < 10mA，不包括LED电流	32V

电路板布局

顶层布局

顶层包含核心热插拔控制器及相关组件，还有保险丝和LED灯。此外，“B”侧ORing二极管和所有连接炮塔也在顶层。大的炮塔可以移除，以便安装12号或更小的电线，且所有炮塔都未进行锻造。

底层布局

底层包含ATCA特定组件（连接检测和零伏瞬态储能电容电路）和LED限流电阻。“A”侧ORing二极管、LTC4252C电源旁路电容和零欧姆跳线R2也在底层。

ORing二极管热性能

ORing二极管预计承载约5A的满负荷，正向压降为600mV时，每个二极管的功耗为3W。由于两个ORing二极管一次只有一个导通，它们共享相同的热布局（至少在引脚排列允许的范围内）。D1和D2在焊片（阴极）处夹在一起，而D10和D11只能共享阳极引脚。因此，D1和D2的热效率更高，在满功率下工作温度比D10和D11低约10°C。

在实际应用中，气流、散热片、连接器以及多个电源和接地层的可用性会主导布局的配置和热效率。根据Diodes公司的说法，将焊片温度控制在约90°C是非常保守的。在DC787A的情况下，当电路板平放在工作台上且没有气流时，D10或D11的焊片温度会达到90°C，而D1和D2由于连接的焊片和扩展的返回金属，温度低10°C。

电路特点

DC787A在所有条件下至少提供5.5A的电流，这意味着在低至36.4V的电压下可消耗200W的功率。欠压锁定设置尽可能低，接近32V的ATCA最低限制，以最大限度地从零伏瞬态储能电容中提取能量。因此，电路在低于200W可用电压时仍能继续供电。如果连接一个恒定功率负载并逐渐降低输入电压，LTC4252C断路器可能会在UV引脚切断电源之前跳闸，这种情况可以通过将UV引脚脉冲置低或对电路进行电源循环来重置。

保险丝额定值设置为返回端10A，输入端7A。ENABLE引脚上的电流限制和电压间隔由1206电阻R5、R6、R9和R10保证。LTC4252C不需要EARLY引脚。

操作方法

只需将电源连接到A、B或两者，并短接相关的ENABLE引脚以模拟背板并激活LTC4252C。跳线允许选择光隔离器输出（集电极和发射极可在C和E炮塔处获得），或直接检查PWRGD#。如果选择光隔离器，LED D6也会串联，这样可以直观地指示PWRGD#的状态。

D5显示储能电容上的电压，该电容连接到“零伏瞬态储能电容”炮塔。D7和D8指示A和B在保险丝和二极管之前至少有一些输入。在正常操作中，只要有电压存在，D7和D8就会亮起，当LTC4252C开启时，D5和D6会亮起。在过压条件下，D6（PWRGD#）会保持亮起。PWRGD#仅在欠压条件或LTC4252C的VIN引脚掉电时重置，因此过压瞬变不会破坏PWRGD#信号。由于UV在输入掉电事件期间本质上监测输出电压，因此PWRGD#在这些期间会保持有效。

需要注意的是，PWRGD# LED D6比其他LED暗，因为它仅运行2mA。

总结来说，当施加电源并激活相关的ENABLE时，输出将开启。首先D7和D8亮起，然后D5和D6亮起。如果存在完整的3800µF储能电容，D5会逐渐亮起。如果输出过载，LTC4252C会在1.8ms至6.5ms之间进行电流限制。如果在此间隔后过载仍然存在，电路将锁断，可通过拔出卡来重置。

转换为常规 - 48V应用

要禁用ATCA电路，只需不安装储能电容，并移除D12（此时D4变得多余）。如果想更彻底地改造，可以移除R5、R6、R9、R10、R11、Q1、Q2、D4和D12。

如果返回侧不需要二极管ORing，只需将 - 48RTN连接到电路板的 - 48RTN OUT端子，从而绕过D1、D2、F1和F2。由于热释放和多个引脚，移除D1和D2比较困难，如果必须移除，可使用两个配备PTE8（800°C）烙铁头的Weller WTCPT烙铁。

在绕过D1和D2后，连接常规短引脚很容易，移除R2即可访问UV/OV分压网络的顶部。

ENABLE检测问题

Q1和Q2检测ENABLE引脚，与输入电压无关。有一种特殊情况可能会引起注意。假设电源A存在但其RTN侧保险丝（F1）熔断，然后电源B开路。这会使Q1的Vbe反向，因为其基极保持在RTN A（+48），而其发射极被D1、负载和LTC4252C电路拉至 - 48V，Q2也可能出现同样的情况。实际上，如果F1和F2都熔断，两个晶体管的Vbe都会反向。电流限制在约48V / 10kΩ，但损坏是累积的。在一个台架实验中，一个晶体管以50mA反向Vbe 15分钟，观察到β下降约10%。考虑到有限的电流和RTN保险丝故障的可能性较小，结损坏的可能性较小。不过，如果对此有担忧，可以在Q1和Q2的基极 - 发射极结两端添加二极管钳位以避免这种情况。

大家在实际设计中是否遇到过类似的热插拔控制器应用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。