LTC4219 – controllore Hot Swap integrato da 5A

LTC4219 - controllore Hot Swap integrato da 5A

L’LTC4219 di Linear Technology rappresenta una soluzione integrata per le applicazioni di tipo Hot Swap, nelle quali è possibile inserire od estrarre in completa sicurezza una board da un backplane alimentato. Il componente include un controller Hot Swap, un MOSFET di potenza, ed un current sense resistor, racchiusi in un package di dimensioni contenute.

Importanza dell’Hot Swap

La funzionalità Hot Swap permette di inserire ed estrarre schede di bassa potenza da un backplane alimentato, senza danneggiare le schede stesse o altre parti del sistema. Tale funzionalità è ad esempio necessaria nei sistemi RAID, dove deve essere supportata la possibilità di sostituire i dischi danneggiati “a caldo”, cioè mentre il sistema continua a funzionare. Altre applicazioni riguardano i sistemi multiboard con backplane comune, un’architettura largamente utilizzata nelle applicazioni industriali, negli apparati per le telecomunicazioni ed il networking, nei server, e nel settore avionico. L’LTC4219 si adatta molto bene anche alle board compatte che impiegano tecnologie come il Fibre Channel, nella quale la potenza viene tipicamente limitata a 25W a causa delle dimensioni ridotte e all’impossibilità di dissipare grandi quantità di calore.

LTC4219 – Overview del componente

L’LTC4219 è adatto alla protezione di board di bassa potenza con tensioni di alimentazione comprese tra 2.9V e 15V, limitando la corrente di picco che fluisce verso il carico quando la board viene inserita o estratta dal backplane. La maggior parte dei controllori Hot Swap richiede un certo numero di componenti di supporto. L’LTC4219, per contro, utilizza solamente un MOSFET ed una resistenza current sense, riducendo il numero di componenti esterni necessari. Il circuito dV/dt presente all’interno del dispositivo non rende più necessaria la presenza di un condensatore sul gate esterno. E’ inoltre possibile regolare la soglia di corrente, adattando il corrispondente valore di soglia alle differenti condizioni di carico (ad esempio per un’unità disco, si possono distinguere i casi di spin-up e di normale funzionamento). Durante la fase di start-up, le correnti di picco vengono controllate limitando il rate di tensione sul gate ad un valore di sicurezza (0.3V per ms). La corrente di carico viene monitorata attraverso la tensione rilevata dalla resistenza interna (di tipo current sense) da 7.5 mOhm e regolando conseguentemente la tensione interna gate-source del MOSFET da 33 mOhm. Il pin ISET permette inoltre di variare, con un’accuratezza del 10%, la soglia di limitazione della corrente sia durante lo start-up che il normale funzionamento. Inoltre, i circuiti di current foldback e power good assicurano, rispettivamente, che il componente venga protetto da una corrente di carico eccessiva ed indicano se le condizioni ottimali di funzionamento possono essere garantite o meno.

L’LTC4219 dispone anche di un uscita per l’indicazione di failure (/FLT) ed un ingresso con funzione di timer regolabile per la limitazione della corrente. L’LTC4219 è disponibile in due versioni dedicate a 5V (LTC4219-5) e a 12V (LTC4219-12), con valori di soglia 5V/12V già preimpostati. Entrambi i modelli sono offerti nella versione con range di temperatura per impieghi commerciali e per impieghi industriali ed automotive. Il package è di tipo DFN (5mm x 3mm) a 16-pin, conforme allo standard RoHSa.

LTC4219 – Riepilogo delle caratteristiche tecniche

  • dimensioni ridotte
  • MOSFET da 33 mOhm con RSENSE
  • disponibile nelle versioni per 12V e 5V con soglie preimpostate. In particolare, vengono selezionati dei livelli opportuni per il monitoraggio del power good e per il profilo della limitazione di corrente (foldback)
  • possibilità di regolare, con una precisione del 10%, la limitazione di corrente (5A)
  • uscite per il monitoraggio della corrente e della temperatura
  • protezione contro l’overtemperature
  • timer per la regolazione della limitazione di corrente
  • segnali di uscita power good e fault
  • controllo regolabile della corrente di picco iniziale
  • package DFN a 16 pin 3mm x 5mm

Nella seguente immagine è mostrata una tipica applicazione dell’LTC4219:

Il resistore current sense

Cosa si intende con questo termine? Si tratta di un tipo di componente abbastanza recente, la cui funzione primaria è quella di monitorare la corrente in un circuito e convertire quel valore di corrente in una tensione che può essere più agevolmente misurata e monitorata. Come? Semplicemente applicando la legge di Ohm: quando un resistore è attraversato da una corrente, si produce una caduta di tensione ai suoi capi. I resistori di tipo current sense sono progettati in modo da avere una resistenza molto bassa (in genere inferiore a 25 mOhm), in modo tale da minimizzare l’assorbimento di potenza. Sono inoltre caratterizzati da valori di tolleranza molto stretti (±1% o anche meno), bassa TCR, bassa EMF termica. I resistori current sense vengono poi solitamente abbinati ad un opportuno circuito di controllo che esegue la misurazione della tensione.

La funzionalità foldback

Foldback è una funzione tipica dei circuiti di alimentazione e consiste nel ridurre la tensione di uscita in condizioni di sovra-carico, in genere per ridurre la dissipazione nel carico stesso. La maggior parte degli alimentatori dispone di una funzionalità di limitazione della corrente, ma il foldback va un passo oltre, riducendo il limite della corrente di uscita linearmente con la diminuzione della tensione di uscita stessa.

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