998A负热插拔控制器演示电路快速入门指南

一、引言

在电子电路设计中，热插拔控制器是一个关键组件，特别是在需要在不关闭电源的情况下插入或移除设备的应用场景中。今天我们要介绍的是演示电路998A，它展示了LTC4261负热插拔控制器在200W、36 - 72V应用中的强大功能，同时具备ADC和I2C监控功能。

文件下载：DC998A.pdf

二、电路概述

2.1 电路特点

演示电路998A主要用于展示LTC4261负热插拔控制器的特性。该电路在200W、36 - 72V的应用环境中表现出色。板上包含了电源良好控制引脚和单线接口输出的隔离功能，通过LED可以直观地指示 -48V输入、输出以及众多I/O引脚的状态。此外，跳线的设计使得我们在研究LTC4261的各种特性时具有极大的灵活性。

2.2 电气隔离与连接

-48V输入、RTN和 -48V输出之间至少保持55密耳的间距，以确保电气隔离。输入和输出连接采用93密耳的插脚，当移除插脚时，可以插入最大12号规格的电线进行现场测试。

2.3 设计文件

该电路板的设计文件可通过联系LTC工厂获取。

三、性能参数

SYMBOL	PARAMETER	CONDITION	UNITS
	UV ON		V
-48V	UV OFF		V
INPUT	OV OFF		V
	OV ON		V
IOUT, CB	CIRCUIT BREAKER TRIP CURRENT		A

这些参数是在 (T_{A}=25^{circ} C) 的条件下测得的，对于评估电路的性能至关重要。大家在实际应用中，需要根据具体的工作环境和要求，对这些参数进行进一步的分析和调整。

四、工作原理

4.1 电路板布局

• 顶层：包含了与典型应用相关的组件，如指示LED、连接插脚和跳线，用于配置各种特性和I/O引脚。93密耳的插脚未进行压接，可以移除以便连接最大12号规格的电线。该电路板在整个工作范围内能够提供200W的功率。
• 底层：包含了与LTC4261典型应用无关的组件，如可选的I2C总线监控、A/D输入的缩放电阻以及保护电阻，这些组件使得演示电路在台式测试环境中更能抵抗粗心操作带来的错误。同时，INTVCC和VIN的旁路电容位于底层，以实现短而直接的路径。

4.2 电流限制与保护

输入和输出端的钳位电路可以防止MOSFET发生雪崩现象。电路板可以根据需要修改以适应其他电流水平。LTC4261的电流检测电压范围为45 - 55mV，板上预留了最多三个1W检测电阻的空间，对应约50A的电流。铜损约为1.2毫欧，相当于约2平方盎司的铜，这不包括MOSFET和检测电阻的损耗。

4.3 电气隔离与保护

RTN、 -48V输入和 -48V输出之间有明显的分界线，与相邻走线的间距至少为55密耳。由于LTC4261采用了并联稳压电源，任何封装引脚之间都不会出现高电压。DRAIN通过RD连接到输出，用于阻挡有时出现在那里的高电压。RAMP通过电容CR连接到输出，同样，RIN1 - 3在RTN处承受高电压。

虽然PGIO和PG#设计上可以承受100V电压，但它们与相邻封装引脚的间距不足55密耳。不过，这些引脚被放置在封装的一个角落，并且EN#被用作保护，以减少向周围电路的泄漏问题。此外，如果发生闪络，PGIO和PG#与串联电阻（这里是24千欧）一起使用，限制电流流动，并能承受工作电压和任何瞬态。

五、跳线设置

DC998A包含11个跳线和一个用于I2C接口的14针连接器。每个跳线的作用如下：

5.1 JP10和JP4（I2C地址ADR0和ADR1）

用于对电路板的I2C地址进行编程。地址引脚ADR0和ADR1是三态输入，可以是LOW（VEE）、OPEN或HIGH（INTVCC）。默认设置为低 - 低，对应设备写地址为0010000（20h）。当ADR0 = 低且ADR1 = 高时，LTC4261进入单线广播模式，自由运行的串行数据将出现在“单线接口”（需要连接一个单独的5V电源为光耦U2供电）。

5.2 JP8（ON）

用于选择将ON引脚强制设置为HIGH（INTVCC）、LOW（VEE）或EXT（将引脚连接到相邻的ON插脚）。默认设置为ON = 高，允许该部件独立于I2C控制开启。

5.3 J1（I2C接口）

用于与PC和DC590A配合使用，DC590A作为DC998A和PC之间的中介，具有光隔离功能。只需将14针的DC590A接口电缆插入J1即可。软件可在LTC网站（www.linear.com）上找到。

5.4 JP7（SDA）

LTC4261的SDA功能分为SDAI（输入）和SDAO（输出）引脚，便于光隔离。JP7最初跳线在COM（公共）位置，将SDAI和SDAO短路在一起，使电路板能够与DC590A一起工作。如果将JP4移动到SPLIT位置，这些引脚将分开。

5.5 JP3（INTERFACE）

用于选择I2C和单线接口模式。该跳线将SDAO在JP3（I2C）和HCPL - 0300光耦之间切换。

5.6 JP2（EN#）

用于将EN#连接到HIGH（INTVCC，禁用）、LOW（VEE，启用）或EXT（相邻插脚）。默认设置为低，以便在通电时启用LTC4261。

5.7 JP5（UV/OV）

用于将UV和OV分压器的顶部连接到RTN或相邻的SHORT PIN插脚。默认设置为RTN。

5.8 JP1（PGIO）

PGIO引脚有三种可能的功能：I2C可编程开集电极输出、I2C读取的逻辑输入或（默认）电源良好输出。JP1可以选择将PGIO连接到光耦（OPTO，默认跳线位置）或PGIO插脚（EXT）。

5.9 JP6（PGI#）

LTC4261在通电期间通过监视PGI#在定时器间隔内是否变低来监控下游的DC - DC转换器。如果PGI#不变低，LTC4261将关闭。JP6提供连接到光耦（OPTO）或将PGI#连接到VEE（BYPASS）的选项。默认跳线位置为BYPASS，忽略光耦的状态。

5.10 JP9（ADIN）

用于将ADIN在ADIN插脚（EXT）和 -48V输出的分压器（默认）之间切换，分压器用于测量VDS。

5.11 JP11（ADIN2）

用于将ADIN2在ADIN2插脚（EXT）和OV分压器（默认）之间切换，分压器用于测量输入电压。

六、I2C接口

6.1 操作方法

在J1处提供了一种简单的方法来操作I2C端口，可与PC和DC590A配合使用。DC590A作为DC998A和PC之间的中介，具有光隔离功能。只需将14针的DC590A接口电缆插入J1，软件可在LTC网站（www.linear.com）上找到。电路板底部有一个“个性”EEPROM，DC590A会读取该EEPROM并自动启动正确的软件。从这里可以对LTC4261的所有寄存器进行读写操作，实现对设备所有特性的完全控制。

6.2 故障排除

如果在使用DC590A运行I2C接口时遇到问题，请验证以下设置： (JP10 = LOW)，(JP4 = LOW)，(JP7 = COM)，(JP3 = I2C)。当然，为了使输出自动开启，必须满足以下条件：JP8 = LOW且JP5 = RTN或SHORT PIN连接到RTN。

6.3 外部I2C接口连接

要连接外部I2C接口，可断开DC590A并使用J1，或直接使用SDAO、SDAI和SCL插脚。请注意，I2C线以VEE作为公共参考。

七、单线接口

可以将LTC4261置于单线广播模式，使其自主运行，同时保留监控功能。具体操作如下：将JP3设置为SINGLE WIRE，断开J1，并断开与I2C插脚的所有连接。将I2C地址跳线设置为JP4 = HIGH和 (JP10 = LOW)。然后，将一个外部5V电源连接到HCPL - 0300光耦（+5V，0V），此时在OUTPUT插脚处将出现一个串行数据流，电压范围在 +5V和0V之间。

八、其他插脚

8.1 FLTIN

该输入位于电路板左侧边缘的插脚处，通过一个100千欧的电阻上拉到INTVCC。FLTIN#实际上只是一个逻辑输入，可以通过I2C读取，对LTC4261的操作没有其他影响。

8.2 INTVCC

用于检查INTVCC引脚。用作PGI#、FLTIN#、EN#、ON、ADR0、ADR1、ALERT#、SDAO、SDAI和SCL的上拉电源。请注意，上述引脚的绝对最大电压限制为INTVCC + 300mV。如果INTVCC有负载，必须通过增加VIN的偏置来提供此电流。

8.3 VEE

• 靠近LTC4261的VEE是LTC4261的公共参考和衬底。如果使用浮动台式电源和浮动负载，可以将 -48V输入作为“地”以方便测试。在这种情况下，VEE用作示波器探头的安静小信号地。
• 靠近其他插脚的VEE连接到LTC4261的VEE引脚，作为相邻插脚（如PGIO、ON、EN#、FLTIN#、ADIN和ADIN2）的公共参考。

8.4 VIN

用于检查VIN引脚。

8.5 PGI# INPUT

这是MOC207光耦（U4）的LED端。连接到下游DC - DC转换器的输出，以检测正确的通电情况。光耦的LED串联有一个100欧姆的电阻。将JP6移动到OPTO以使用此功能。

8.6 PG# OUTPUT

这是MOC207光耦（U3）的光电晶体管端。当PG#变低时，光电晶体管导通。基极浮空。相邻的LED D2指示对光耦的驱动情况。

8.7 PGIO OUTPUT

这是MOC207光耦的光电晶体管端。当PGIO变低时，光电晶体管导通。基极浮空。相邻的LED D1指示对光耦的驱动情况。将JP1移动到OPTO以使用此功能。如果JP1置于EXT位置，PGIO引脚将直接连接到PGIO插脚。

九、快速启动步骤

9.1 连接电源

将 -48V连接到 -48V INPUT，公共返回端连接到RTN。输出从 -48V/200W OUTPUT获取。

9.2 开启LTC4261

LTC4261可以通过I2C控制或跳线选择开启。在任何情况下，EN#（JP2或相邻插脚）必须为低，LTC4261才能开启。通过将ON（JP8）设置为高，EN#（JP2）设置为低，然后将UV/OV（JP5）拉到RTN，可以实现自主操作。就开启而言，JP1、JP3、JP4、JP6、JP7、JP9、JP10和JP11的设置无关紧要。如果PGI#在超时时间间隔之前未被拉低，LTC4261将短暂通电然后关闭。将JP6置于BYPASS位置可以避免这种情况。

9.3 通过I2C控制

在具有可用USB端口的计算机上安装QuickEval™系统软件，下载网站为http://www.linear.com/software。将DC590A连接到计算机和DC998A之间，然后打开QuickEval软件。如果已经安装，更新软件以获取LTC4261/DC998A驱动程序。

通过以上步骤，我们可以快速上手演示电路998A，充分发挥LTC4261负热插拔控制器的功能。大家在实际操作过程中，遇到任何问题都可以随时参考相关文档或联系厂家。你在使用这类热插拔控制器时，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享。