4 設計用于熱插入的外部卡

如果系統設計人員無法控制背板的設計，而是控制外部卡，則上述方法可能無法實現。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 是適合此應用的潛在器件。該器件具有 1V 預充電電路、轉換率觸發的上升時間加速器和用于“智能”連接的停止/空閑狀態檢測。

當與背板進行外部卡 SDA/SCL 連接時，1V 預充電特性有助于限制浪涌電流。1V 預充電雖然并非萬無一失，但有助于在熱插入事件進入帶電總線期間減少毛刺脈沖。為了在熱插入事件期間使用 1V 預充電特性，必須確保兩個設計注意事項。

需要完成的第一個設計設置是 TCA9511A 的“IN 側”需要設計為與外部卡的背板連接。這是因為器件的“IN 側”僅在器件的“IN 側”進行總線空閑/停止條件檢測，而“OUT 側”僅查看電壓是否高于 V_IH（電壓輸入高）。出于這個原因，不應在外部卡的 I²C 總線的“IN 側”填充開路電阻，因為它會對 TCA9511A 產生錯誤的空閑狀態并關閉 1V 預充電電路。#T6165312-5 指明了哪一側是 TCA9511A 的“IN 側”和“IN 側”上未組裝的上拉電阻器。

圖 4-1 TCA9511A IN 側無上拉電阻器的外部卡設計示例

所需的第二個設計設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。其原因是，在 SCLIN/SDAIN 連接至背板之前，TCA9511A 需要上電并打開其 1V 預充電電路。如果 SDAIN 或 SCLIN 線路與電源和接地同時連接至背板，那么，1V 預充電電路不會及時加電，如果背板上的 SDA/SCL 線路為高電平或轉換為高電平，背板 I²C 總線可能會瞬間下降到接地。這意味著外部卡需要在其公連接器上具有交錯連接點。交錯公連接器的示例如#X9707 所示。在此示例中，GND 首先連接。接下來，V_CC 通過使 V_CC 的裸露銅布線比 GND 短約 25mil 來完成。之后，SDAIN 或 SCLIN 連接到背板，因為它們的裸露布線比 GND 短 50mil，比 V_CC 短 25mil。

圖 4-2 錯開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 將檢查三個條件：

1. 使能引腳是否為高電平？
2. SCLOUT 或 SDAOUT 引腳是否為高電平？
3. 是否在 SCLIN 或 SDAIN 上檢測到停止條件或總線空閑？

如果滿足所有三個條件，則 TCA9511A 將“IN 側”和“OUT 側”連接在一起，并且器件的 READY 引腳變為高電平以發出信號。

Condition：

1. 允許處理器控制是否要連接外部卡上的下游從器件。
2. 檢查以確保外部卡上的下游從器件已正確通電，并且不會導致總線卡滯。在某些情況下，當熱插入發生時，外部卡上的 V_CC 斜升可能不在從器件的數據表上電規格范圍內。在此類情況下，如果從器件上電并使 I²C 總線卡在“OUT 側”，則背板上的主要 I²C 總線并不會也被卡住。
3. 確保在背板上的通信停止之前，不在“IN 側”和“OUT 側”之間建立連接。如果兩側在通信期間建立連接，則外部卡“OUT 側”的從器件可能會看到錯誤的 I²C 啟動條件并干擾 I²C 從器件的狀態機。

這三個條件使 TCA9511A 成為適合熱插入應用的器件。