熱插拔和緩沖I2C總線

隨著服務器系統的增長，包含控制電路用來監視服務器輸入/輸出卡的數量和復雜程度也同比增長。零停機時間系統要求用戶將I/O卡插入帶電的背板。雖然許多IC供應商已經開發出能夠安全對電源和地線進行熱插拔(HotSwapTM)的芯片，但是迄今為止，仍沒有一個能在I2C和SMBus系統中實現系統數據(SDA)和系統時鐘(SCL)線“熱插拔”的單片解決方案。由于每個I/O卡的SDA和SCL電容直接加到這些系統的背板中，因此系統的擴展使得上升和下降時間指標難以滿足。LTC4300-1允許用戶在不破壞背板數據轉換的情況下把I/O卡插入帶電的背板上，它同時提供雙向的緩沖，并隔離背板和卡上的電容。
　　圖1給出了一個LTC4300-1安全熱插拔SDA和SCL線的應用。LTC4300-1位于外圍設備卡的邊緣，SCLOUT管腳與卡的SCL總線相連，而SDAOUT管腳與卡的SDA總線相連。當卡通過長短針位連接器插入帶電背板時，地先連接上，然后才接上VCC。
　　VCC和地連接后，SDAIN和SCLIN與背板的SDA和SCL線連接。此時，電壓為1V的預充電電路工作，并強迫1V電壓通過100k標稱電阻至低電容(小于10pF)SDA和SCL管腳，使得連接時所看到的最壞電壓差最小化。預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于SDA總線的電容，在剛插入前，LTC4300-1的SDAIN管腳被預充電到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上升到背板電壓，因此背板電壓幾乎沒有受影響，這時兩個信號短接在一起。一旦總線沒有與卡連接的背板有停止位或總線空閑出現，LTC4300-1使預充電電路停止工作，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。

容量緩沖與上升時間加速器特性
　　輸入至輸出連接電路的關鍵特性是提供雙向緩沖，圖3是利用該特性的一個應用。如果I/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間要求。將LTC4300-1置于每個卡的邊緣，但從背板隔離卡電容。對于給定的I/O卡，LTC4300-1驅動卡上電容，背板必須只驅動LTC4300-1的低電容。LTC4300-1通過提供位于所有四個SDA和SCL管腳的上升時間加速器電路，進一步滿足系統上升時間要求。

結論
　　LTC4300-1允許用戶在不破壞雙總線系統的背板SDA和SCL信號情況下，將I/O卡插入到帶電的背板中。另外，連接電路提供雙向緩沖，隔離背板與卡電容。上升時間加速器電路加以提供幫助從而滿足上升時間要求。