ZHCAC34A February 2020 – January 2023 PCA9543A , PCA9544A , PCA9545A , PCA9546A , PCA9548A , TCA4307 , TCA4311A , TCA9511A , TCA9543A , TCA9544A , TCA9545A , TCA9546A , TCA9548A , TCA9548A-Q1

4 設(shè)計(jì)用于熱插入的外部卡

如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員無(wú)法控制背板的設(shè)計(jì)，而是控制外部卡，則上述方法可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，在外部卡上使用熱插入緩沖器是一種理想的方法。TCA9511A 是適合此應(yīng)用的潛在器件。該器件具有 1V 預(yù)充電電路、轉(zhuǎn)換率觸發(fā)的上升時(shí)間加速器和用于“智能”連接的停止/空閑狀態(tài)檢測(cè)。

當(dāng)與背板進(jìn)行外部卡 SDA/SCL 連接時(shí)，1V 預(yù)充電特性有助于限制浪涌電流。1V 預(yù)充電雖然并非萬(wàn)無(wú)一失，但有助于在熱插入事件進(jìn)入帶電總線(xiàn)期間減少毛刺脈沖。為了在熱插入事件期間使用 1V 預(yù)充電特性，必須確保兩個(gè)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。

需要完成的第一個(gè)設(shè)計(jì)設(shè)置是 TCA9511A 的“IN 側(cè)”需要設(shè)計(jì)為與外部卡的背板連接。這是因?yàn)槠骷摹癐N 側(cè)”僅在器件的“IN 側(cè)”進(jìn)行總線(xiàn)空閑/停止條件檢測(cè)，而“OUT 側(cè)”僅查看電壓是否高于 V_IH（電壓輸入高）。出于這個(gè)原因，不應(yīng)在外部卡的 I²C 總線(xiàn)的“IN 側(cè)”填充開(kāi)路電阻，因?yàn)樗鼤?huì)對(duì) TCA9511A 產(chǎn)生錯(cuò)誤的空閑狀態(tài)并關(guān)閉 1V 預(yù)充電電路。#T6165312-5 指明了哪一側(cè)是 TCA9511A 的“IN 側(cè)”和“IN 側(cè)”上未組裝的上拉電阻器。

圖 4-1 TCA9511A IN 側(cè)無(wú)上拉電阻器的外部卡設(shè)計(jì)示例

所需的第二個(gè)設(shè)計(jì)設(shè)置是從外部卡到背板的連接必須首先將接地端和電源連接到外部卡，然后 SDAIN/SCLIN 連接到背板 I²C 總線(xiàn)。其原因是，在 SCLIN/SDAIN 連接至背板之前，TCA9511A 需要上電并打開(kāi)其 1V 預(yù)充電電路。如果 SDAIN 或 SCLIN 線(xiàn)路與電源和接地同時(shí)連接至背板，那么，1V 預(yù)充電電路不會(huì)及時(shí)加電，如果背板上的 SDA/SCL 線(xiàn)路為高電平或轉(zhuǎn)換為高電平，背板 I²C 總線(xiàn)可能會(huì)瞬間下降到接地。這意味著外部卡需要在其公連接器上具有交錯(cuò)連接點(diǎn)。交錯(cuò)公連接器的示例如#X9707 所示。在此示例中，GND 首先連接。接下來(lái)，V_CC 通過(guò)使 V_CC 的裸露銅布線(xiàn)比 GND 短約 25mil 來(lái)完成。之后，SDAIN 或 SCLIN 連接到背板，因?yàn)樗鼈兊穆懵恫季€(xiàn)比 GND 短 50mil，比 V_CC 短 25mil。

圖 4-2 錯(cuò)開(kāi)公連接器以支持外部卡上的熱插入的示例

一旦外部卡和背板之間建立連接，TCA9511A 將檢查三個(gè)條件：

使能引腳是否為高電平？
SCLOUT 或 SDAOUT 引腳是否為高電平？
是否在 SCLIN 或 SDAIN 上檢測(cè)到停止條件或總線(xiàn)空閑？

如果滿(mǎn)足所有三個(gè)條件，則 TCA9511A 將“IN 側(cè)”和“OUT 側(cè)”連接在一起，并且器件的 READY 引腳變?yōu)楦唠娖揭园l(fā)出信號(hào)。

Condition：

允許處理器控制是否要連接外部卡上的下游從器件。
檢查以確保外部卡上的下游從器件已正確通電，并且不會(huì)導(dǎo)致總線(xiàn)卡滯。在某些情況下，當(dāng)熱插入發(fā)生時(shí)，外部卡上的 V_CC 斜升可能不在從器件的數(shù)據(jù)表上電規(guī)格范圍內(nèi)。在此類(lèi)情況下，如果從器件上電并使 I²C 總線(xiàn)卡在“OUT 側(cè)”，則背板上的主要 I²C 總線(xiàn)并不會(huì)也被卡住。
確保在背板上的通信停止之前，不在“IN 側(cè)”和“OUT 側(cè)”之間建立連接。如果兩側(cè)在通信期間建立連接，則外部卡“OUT 側(cè)”的從器件可能會(huì)看到錯(cuò)誤的 I²C 啟動(dòng)條件并干擾 I²C 從器件的狀態(tài)機(jī)。

這三個(gè)條件使 TCA9511A 成為適合熱插入應(yīng)用的器件。