998A負熱插拔控制器演示電路快速入門指南

一、引言

在電子電路設計中，熱插拔控制器是一個關鍵組件，特別是在需要在不關閉電源的情況下插入或移除設備的應用場景中。今天我們要介紹的是演示電路998A，它展示了LTC4261負熱插拔控制器在200W、36 - 72V應用中的強大功能，同時具備ADC和I2C監(jiān)控功能。

文件下載：DC998A.pdf

二、電路概述

2.1 電路特點

演示電路998A主要用于展示LTC4261負熱插拔控制器的特性。該電路在200W、36 - 72V的應用環(huán)境中表現(xiàn)出色。板上包含了電源良好控制引腳和單線接口輸出的隔離功能，通過LED可以直觀地指示 -48V輸入、輸出以及眾多I/O引腳的狀態(tài)。此外，跳線的設計使得我們在研究LTC4261的各種特性時具有極大的靈活性。

2.2 電氣隔離與連接

-48V輸入、RTN和 -48V輸出之間至少保持55密耳的間距，以確保電氣隔離。輸入和輸出連接采用93密耳的插腳，當移除插腳時，可以插入最大12號規(guī)格的電線進行現(xiàn)場測試。

2.3 設計文件

該電路板的設計文件可通過聯(lián)系LTC工廠獲取。

三、性能參數(shù)

這些參數(shù)是在 (T_{A}=25^{circ} C) 的條件下測得的，對于評估電路的性能至關重要。大家在實際應用中，需要根據(jù)具體的工作環(huán)境和要求，對這些參數(shù)進行進一步的分析和調(diào)整。

四、工作原理

4.1 電路板布局

• 頂層：包含了與典型應用相關的組件，如指示LED、連接插腳和跳線，用于配置各種特性和I/O引腳。93密耳的插腳未進行壓接，可以移除以便連接最大12號規(guī)格的電線。該電路板在整個工作范圍內(nèi)能夠提供200W的功率。
• 底層：包含了與LTC4261典型應用無關的組件，如可選的I2C總線監(jiān)控、A/D輸入的縮放電阻以及保護電阻，這些組件使得演示電路在臺式測試環(huán)境中更能抵抗粗心操作帶來的錯誤。同時，INTVCC和VIN的旁路電容位于底層，以實現(xiàn)短而直接的路徑。

4.2 電流限制與保護

輸入和輸出端的鉗位電路可以防止MOSFET發(fā)生雪崩現(xiàn)象。電路板可以根據(jù)需要修改以適應其他電流水平。LTC4261的電流檢測電壓范圍為45 - 55mV，板上預留了最多三個1W檢測電阻的空間，對應約50A的電流。銅損約為1.2毫歐，相當于約2平方盎司的銅，這不包括MOSFET和檢測電阻的損耗。

4.3 電氣隔離與保護

RTN、 -48V輸入和 -48V輸出之間有明顯的分界線，與相鄰走線的間距至少為55密耳。由于LTC4261采用了并聯(lián)穩(wěn)壓電源，任何封裝引腳之間都不會出現(xiàn)高電壓。DRAIN通過RD連接到輸出，用于阻擋有時出現(xiàn)在那里的高電壓。RAMP通過電容CR連接到輸出，同樣，RIN1 - 3在RTN處承受高電壓。

雖然PGIO和PG#設計上可以承受100V電壓，但它們與相鄰封裝引腳的間距不足55密耳。不過，這些引腳被放置在封裝的一個角落，并且EN#被用作保護，以減少向周圍電路的泄漏問題。此外，如果發(fā)生閃絡，PGIO和PG#與串聯(lián)電阻（這里是24千歐）一起使用，限制電流流動，并能承受工作電壓和任何瞬態(tài)。

五、跳線設置

DC998A包含11個跳線和一個用于I2C接口的14針連接器。每個跳線的作用如下：

5.1 JP10和JP4（I2C地址ADR0和ADR1）

用于對電路板的I2C地址進行編程。地址引腳ADR0和ADR1是三態(tài)輸入，可以是LOW（VEE）、OPEN或HIGH（INTVCC）。默認設置為低 - 低，對應設備寫地址為0010000（20h）。當ADR0 = 低且ADR1 = 高時，LTC4261進入單線廣播模式，自由運行的串行數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在“單線接口”（需要連接一個單獨的5V電源為光耦U2供電）。

5.2 JP8（ON）

用于選擇將ON引腳強制設置為HIGH（INTVCC）、LOW（VEE）或EXT（將引腳連接到相鄰的ON插腳）。默認設置為ON = 高，允許該部件獨立于I2C控制開啟。

5.3 J1（I2C接口）

用于與PC和DC590A配合使用，DC590A作為DC998A和PC之間的中介，具有光隔離功能。只需將14針的DC590A接口電纜插入J1即可。軟件可在LTC網(wǎng)站（www.linear.com）上找到。

5.4 JP7（SDA）

LTC4261的SDA功能分為SDAI（輸入）和SDAO（輸出）引腳，便于光隔離。JP7最初跳線在COM（公共）位置，將SDAI和SDAO短路在一起，使電路板能夠與DC590A一起工作。如果將JP4移動到SPLIT位置，這些引腳將分開。

5.5 JP3（INTERFACE）

用于選擇I2C和單線接口模式。該跳線將SDAO在JP3（I2C）和HCPL - 0300光耦之間切換。

5.6 JP2（EN#）

用于將EN#連接到HIGH（INTVCC，禁用）、LOW（VEE，啟用）或EXT（相鄰插腳）。默認設置為低，以便在通電時啟用LTC4261。

5.7 JP5（UV/OV）

用于將UV和OV分壓器的頂部連接到RTN或相鄰的SHORT PIN插腳。默認設置為RTN。

5.8 JP1（PGIO）

PGIO引腳有三種可能的功能：I2C可編程開集電極輸出、I2C讀取的邏輯輸入或（默認）電源良好輸出。JP1可以選擇將PGIO連接到光耦（OPTO，默認跳線位置）或PGIO插腳（EXT）。

5.9 JP6（PGI#）

LTC4261在通電期間通過監(jiān)視PGI#在定時器間隔內(nèi)是否變低來監(jiān)控下游的DC - DC轉(zhuǎn)換器。如果PGI#不變低，LTC4261將關閉。JP6提供連接到光耦（OPTO）或?qū)GI#連接到VEE（BYPASS）的選項。默認跳線位置為BYPASS，忽略光耦的狀態(tài)。

5.10 JP9（ADIN）

用于將ADIN在ADIN插腳（EXT）和 -48V輸出的分壓器（默認）之間切換，分壓器用于測量VDS。

5.11 JP11（ADIN2）

用于將ADIN2在ADIN2插腳（EXT）和OV分壓器（默認）之間切換，分壓器用于測量輸入電壓。

六、I2C接口

6.1 操作方法

在J1處提供了一種簡單的方法來操作I2C端口，可與PC和DC590A配合使用。DC590A作為DC998A和PC之間的中介，具有光隔離功能。只需將14針的DC590A接口電纜插入J1，軟件可在LTC網(wǎng)站（www.linear.com）上找到。電路板底部有一個“個性”EEPROM，DC590A會讀取該EEPROM并自動啟動正確的軟件。從這里可以對LTC4261的所有寄存器進行讀寫操作，實現(xiàn)對設備所有特性的完全控制。

6.2 故障排除

如果在使用DC590A運行I2C接口時遇到問題，請驗證以下設置： (JP10 = LOW)，(JP4 = LOW)，(JP7 = COM)，(JP3 = I2C)。當然，為了使輸出自動開啟，必須滿足以下條件：JP8 = LOW且JP5 = RTN或SHORT PIN連接到RTN。

6.3 外部I2C接口連接

要連接外部I2C接口，可斷開DC590A并使用J1，或直接使用SDAO、SDAI和SCL插腳。請注意，I2C線以VEE作為公共參考。

七、單線接口

可以將LTC4261置于單線廣播模式，使其自主運行，同時保留監(jiān)控功能。具體操作如下：將JP3設置為SINGLE WIRE，斷開J1，并斷開與I2C插腳的所有連接。將I2C地址跳線設置為JP4 = HIGH和 (JP10 = LOW)。然后，將一個外部5V電源連接到HCPL - 0300光耦（+5V，0V），此時在OUTPUT插腳處將出現(xiàn)一個串行數(shù)據(jù)流，電壓范圍在 +5V和0V之間。

八、其他插腳

8.1 FLTIN

該輸入位于電路板左側(cè)邊緣的插腳處，通過一個100千歐的電阻上拉到INTVCC。FLTIN#實際上只是一個邏輯輸入，可以通過I2C讀取，對LTC4261的操作沒有其他影響。

8.2 INTVCC

用于檢查INTVCC引腳。用作PGI#、FLTIN#、EN#、ON、ADR0、ADR1、ALERT#、SDAO、SDAI和SCL的上拉電源。請注意，上述引腳的絕對最大電壓限制為INTVCC + 300mV。如果INTVCC有負載，必須通過增加VIN的偏置來提供此電流。

8.3 VEE

• 靠近LTC4261的VEE是LTC4261的公共參考和襯底。如果使用浮動臺式電源和浮動負載，可以將 -48V輸入作為“地”以方便測試。在這種情況下，VEE用作示波器探頭的安靜小信號地。
• 靠近其他插腳的VEE連接到LTC4261的VEE引腳，作為相鄰插腳（如PGIO、ON、EN#、FLTIN#、ADIN和ADIN2）的公共參考。

8.4 VIN

用于檢查VIN引腳。

8.5 PGI# INPUT

這是MOC207光耦（U4）的LED端。連接到下游DC - DC轉(zhuǎn)換器的輸出，以檢測正確的通電情況。光耦的LED串聯(lián)有一個100歐姆的電阻。將JP6移動到OPTO以使用此功能。

8.6 PG# OUTPUT

這是MOC207光耦（U3）的光電晶體管端。當PG#變低時，光電晶體管導通?；鶚O浮空。相鄰的LED D2指示對光耦的驅(qū)動情況。

8.7 PGIO OUTPUT

這是MOC207光耦的光電晶體管端。當PGIO變低時，光電晶體管導通?；鶚O浮空。相鄰的LED D1指示對光耦的驅(qū)動情況。將JP1移動到OPTO以使用此功能。如果JP1置于EXT位置，PGIO引腳將直接連接到PGIO插腳。

九、快速啟動步驟

9.1 連接電源

將 -48V連接到 -48V INPUT，公共返回端連接到RTN。輸出從 -48V/200W OUTPUT獲取。

9.2 開啟LTC4261

LTC4261可以通過I2C控制或跳線選擇開啟。在任何情況下，EN#（JP2或相鄰插腳）必須為低，LTC4261才能開啟。通過將ON（JP8）設置為高，EN#（JP2）設置為低，然后將UV/OV（JP5）拉到RTN，可以實現(xiàn)自主操作。就開啟而言，JP1、JP3、JP4、JP6、JP7、JP9、JP10和JP11的設置無關緊要。如果PGI#在超時時間間隔之前未被拉低，LTC4261將短暫通電然后關閉。將JP6置于BYPASS位置可以避免這種情況。

9.3 通過I2C控制

在具有可用USB端口的計算機上安裝QuickEval?系統(tǒng)軟件，下載網(wǎng)站為http://www.linear.com/software。將DC590A連接到計算機和DC998A之間，然后打開QuickEval軟件。如果已經(jīng)安裝，更新軟件以獲取LTC4261/DC998A驅(qū)動程序。

通過以上步驟，我們可以快速上手演示電路998A，充分發(fā)揮LTC4261負熱插拔控制器的功能。大家在實際操作過程中，遇到任何問題都可以隨時參考相關文檔或聯(lián)系廠家。你在使用這類熱插拔控制器時，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。