如何在不破壞背板數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的情況下把I/O卡插入帶電的背板上？

隨著服務(wù)器系統(tǒng)的增長，包含控制電路以用來監(jiān)視服務(wù)器的輸入/輸出(I/O)卡數(shù)量和復(fù)雜程度也同比增長。零停機(jī)時(shí)間系統(tǒng)要求用戶將I/O卡插入帶電的背板。雖然許多IC供應(yīng)商已經(jīng)開發(fā)出能夠安全對(duì)電源和地線進(jìn)行熱插拔(Hot SwapTM)的芯片，但是迄今為止，仍沒有一個(gè)能在I2CTM和SMBus系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)(SDA)和系統(tǒng)時(shí)鐘(SCL)線“熱插拔”的單片解決方案。

由于每個(gè)I/O卡的SDA和SCL電容直接加到這些系統(tǒng)的背板中，因此系統(tǒng)的擴(kuò)展使得上升和下降時(shí)間指標(biāo)難以滿足。LTC4300-1允許用戶在不破壞背板數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的情況下把I/O卡插入帶電的背板上，它同時(shí)提供雙向的緩沖，并隔離背板和卡上的電容。

圖1給出了一個(gè)LTC4300- 1安全熱插拔SDA和SCL線的應(yīng)用。LTC4300位于外圍設(shè)備卡的邊緣，ScLOUT管腳與卡的SCL總線相連，而SDAOUT管腳與卡的SDA總線相連。當(dāng)卡通過長短針位連接器插入帶電背板時(shí)，地先連接上，然后才接上VCC。

圖1：采用LTC4300-1熱插拔SDA和SCL線

VCC和地連接后，SDAIN和SCLIN與背板的SDA和SCL線連接。此時(shí)，電壓為1V的預(yù)充電電路工作，并強(qiáng)迫IV電壓通過100k標(biāo)稱電阻至低電容(小于10pF)SDA和SCL管腳，使得連接時(shí)所看到的最壞電壓差最小化。預(yù)充電和低電容特性使背板SDA和SCL總線在熱插拔期間干擾最小。

在卡插入期間，SDA背板總線和LTC4300-1 SDAIN管腳上的電壓如圖2所示。接地的100pF電容器盡力趕上相當(dāng)于SDA總線的電容。在剛插入前，LTC4300-1的SDAIN管腳被預(yù)充電到1V，而SDA總線背板電壓接近4V。由于SDAIN管腳的高阻抗和低電容，該管腳上的電壓在插入時(shí)上升到背板電壓，因此背板電壓幾乎沒有受到影響，這時(shí)兩個(gè)信號(hào)短接在一起。

?圖2：LTC4300-1的SDAIN管腳連接背板SDA總線

一旦總線沒有與卡連接的背板有停止位或總線空閑出現(xiàn)，LTC4300-1使預(yù)充電電路停止工作，激活輸入至輸出連接電路，使背板SDA和SCL總線與卡上的電路相連。

容量緩沖與上升時(shí)間加速器特性

輸入至輸出連接電路的關(guān)鍵特性是提供雙向緩沖，圖3是利用該特性的一個(gè)應(yīng)用。如果1/O卡直接連接到背板上，所有背板和卡上的電容將直接相加，難以滿足上升和下降時(shí)間要求。將LTC4300-1置于每個(gè)卡的邊緣，但從背板隔離卡電容。對(duì)于給定的1/0卡，LTC4300-1驅(qū)動(dòng)卡上電容，背板必須只驅(qū)動(dòng)LTC4300-1的低電容。LTC4300-1通過提供位于所有四個(gè)SDA和SCL管腳的上升時(shí)間加速器電路，進(jìn)一步滿足系統(tǒng)上升時(shí)間要求。圖4示出了加速器為10pF和100pF等同總線電容提供的改善上升時(shí)間。

圖3：多個(gè)I/O卡插到一塊背板中

?圖4：在10pF和100pF上拉電容的上升時(shí)間加速器

結(jié)論

LTC4300-1允許用戶不在破壞雙總線系統(tǒng)的背板SDA和SCL信號(hào)情況下，將I/O卡插入帶電的背板中。另外，連接電路提供雙向緩沖，隔離背板與卡電容上升時(shí)間加速器電路加以提供幫助從而滿足上升時(shí)間要求。