摘要：具有熱插拔PCI槽現(xiàn)已成為許多需要長(zhǎng)時(shí)間不間斷工作和能夠在線維修的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的必備功能。文中介紹了熱插拔的基本技術(shù)問(wèn)題，給出了利用Linear Technology公司的熱插拔電源控制芯片LTC1421來(lái)實(shí)現(xiàn)PCI總線熱插拔的具體電路以及工作過(guò)程。

    關(guān)鍵詞：PCI總線 熱插拔 LTC1421

PCI總線已經(jīng)廣泛使用在高性能個(gè)人計(jì)算機(jī)和單板計(jì)算機(jī)中，由于具有32/64位的數(shù)據(jù)寬度和最高達(dá)133Mbps的帶寬，因而PCI可滿足絕大多數(shù)I/O設(shè)置的要求。但是原始的PCI規(guī)范并沒(méi)有熱插拔功能，這樣當(dāng)外設(shè)插入或拔出時(shí)必須關(guān)閉系統(tǒng)電源。

在PCI總線應(yīng)用到服務(wù)器、生命監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、電話交換系統(tǒng)的重要場(chǎng)合時(shí)，由于需要長(zhǎng)時(shí)間的不間斷工作和在線維修，PCI槽的外設(shè)熱插拔能力成了必備的功能。本文給出了一個(gè)通過(guò)使用熱插拔電源控制芯片LTC1421來(lái)控制外設(shè)電源的具體方法，它是用專用雙向總線開關(guān)來(lái)緩沖數(shù)據(jù)總線的，這樣外設(shè)就可以實(shí)現(xiàn)熱插拔而不必關(guān)閉主電源。

1 熱插拔的基本技術(shù)問(wèn)題

當(dāng)外設(shè)插入時(shí)，外設(shè)上的電源旁路電容在充電時(shí)會(huì)從PCI電源上吸收很大的瞬態(tài)電流，這個(gè)瞬態(tài)電流取決于電源電壓和電源內(nèi)阻以及旁路電容的容量，這樣的瞬態(tài)電流有時(shí)可以達(dá)到數(shù)安培，因而會(huì)引起接插件和電路板線條的永久損壞。該瞬態(tài)電流同時(shí)也會(huì)引起尖峰干擾，使系統(tǒng)中的其它外設(shè)被強(qiáng)制進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。

第二個(gè)問(wèn)題涉及到大多數(shù)邏輯元件系列中的輸入和輸出電路內(nèi)接以電源端VCC的二極管，當(dāng)外設(shè)初始未加電時(shí)，VCC輸入端到邏輯門往往位于地電位。當(dāng)數(shù)據(jù)總線引腳開始接觸時(shí)，到VCC的二極管可能會(huì)將總線拉到地電位，這樣就破壞了數(shù)據(jù)線上的狀態(tài)。另外，由于電流泫經(jīng)二極管會(huì)使邏輯門被鎖定，從而當(dāng)電路加電時(shí)會(huì)產(chǎn)生輸出邏輯沖突，從而對(duì)電路造成損壞。

PCI總線熱插拔的PCI槽在主板上的電路如圖1所示。

    在該電路中，每個(gè)PCI槽的電源都將受LTC1421以及附加的場(chǎng)效應(yīng)管的控制。數(shù)據(jù)總線則由幾個(gè)QS3384緩沖。由ASIC、FPGA或微處理器構(gòu)成的電源控制器可以控制所有的外設(shè)電源。

電路中的12V、5V、3.3V和-12V電源由外置串聯(lián)N-FEF功率管Q1～Q4來(lái)控制。它可將串聯(lián)三極管的門極電壓控制在一定的速率上，并將從PCI電源上吸收的瞬態(tài)浪涌電流（I=C·dV/dt）控制在個(gè)安全的數(shù)值。正電源的上升速率被設(shè)定在dV/dt=20μA/C2，-12V電源由R7和C3設(shè)置，R5和Q5用于幫助更快地關(guān)閉Q2.電路R9，R11，R12用來(lái)防止?jié)撛诘母哳lFET振蕩。上拉電阻R13和R14可把PWRGD和FAULT信號(hào)拉到適當(dāng)?shù)倪壿嬰娖�，其另一端所拉的電源取決于控制器所用的電源。

電壓檢測(cè)電路R1，R2和R3用來(lái)提供電流出錯(cuò)保護(hù)。當(dāng)R1和R2上的電壓大于50mV并超過(guò)10μs后，TLC1421電路關(guān)斷器被觸發(fā)而立即關(guān)斷所有FET，并鈄FAULT拉為低電平。電路關(guān)斷器的狀態(tài)可通過(guò)POR引腳復(fù)位。對(duì)3.3V電源的保護(hù)是通過(guò)電阻R6與R8的分壓提供的。由于-12電源的電流較低，因而未加過(guò)流保護(hù)。

串聯(lián)在數(shù)據(jù)總線內(nèi)的總線開關(guān)上包含一個(gè)N溝道低電阻開關(guān)。當(dāng)外設(shè)電路板插入時(shí)，該開關(guān)是斷開的，直到電源穩(wěn)定后才接通。開關(guān)的輸入和輸出腳都沒(méi)有接VCC的二極管，且輸入電容也很小。

2 熱插拔PCI電路的工作過(guò)程

PCI功率控制器可以通過(guò)功率選擇位感應(yīng)到電路板的插入。另外，用戶也能夠通過(guò)面板開關(guān)或鍵盤來(lái)使系統(tǒng)感知到控制電路板的插入。在有電路板插入時(shí)，PCI控制器保扶持R