用热插拔改善孤立的I2C接口

文章：德州仪器曼尼查韦斯

集成电路（I²c）是工业，汽车，航空航天和计算设置中的电子系统的流行芯片间通信标准。我的多功能性²C导致其能力的持续改进和附加功能的集成。

因为我²C是一个开放式或开放式集电器通信标准，每个I²C设备从I连接输出开关或现场效果晶体管（FET）的漏极²c引脚sda和scl-to我²C巴士。当您在I中添加或更换设备时²C系统而不停止，关闭或重新启动系统，在设备中发生瞬态。如果这种瞬态足够快或足够强，则可能耦合到内部开关中，导致FET瞬间导通，这又排放了总线。此放电可以显示为I的其他设备的有效数据信号²C总线，导致数据损坏。

热插拔功能²C设备有助于维护i的数据完整性²C设备和节点插件期间的C总线，在i时阻止由瞬态引起的总线上的数据损坏²C设备已插入。本文将探讨热插拔的热插拔，热插拔的好处²c，以及孤立的额外福利²C具有热插拔合规性。

定义热插拔

热插拔是指系统继续正常运行的能力，而在不暂停的情况下添加或替换，请关闭或重新启动。对于一个我²C总线，当附加设备不加载总线或损坏正在进行的比特流时，可以保持连续操作。

您可以为i添加具有热插拔能力的设备²C总线是否提供给节点和系统的电源。因为这些设备有助于保持活跃的通信完整性²C总线，它们对系统有益，可以在不关闭的情况下维护或升级。为了在具有多个可移动节点或模块的系统中的热插拔事件中保留通信，您必须能够在不影响任何相邻节点的操作的情况下撤销或更换每个可移动节点，而不管电源电平和总线活动如何。

热插拔的好处我²C

今天的敏感，高速串行通信设备并非都设计用于支持热插拔功能。在孤立的I.²C总线需要热插拔，您通常可以在连接点使用交错引脚设计实现功能，确保在制作信号连接之前的接地和本地电源的可靠连接。图1是交错连接器的一个例子。

图1上面的示例显示了热插拔应用中使用的交错连接器。来源：德州仪器

有人我²C器件与使用交错连接器或热插拔控制器的“电源热插拔”兼容，这意味着我²C节点使用这些设备可能仅在设备的总线电源（V._CC.在连接期间，电平始终高于或等于总线电压电平。

将部分热插拔设备连接到加载的空闲总线时，您可以无意中将总线电压电平降低超过60％。基于诸如总线的R和C值之类的外部因素，每个系统的汇流电压减小的幅度变化。在不同的系统中，这种倾角可能很低，以跨越几个我²C器件的低电平输入电压（V_IL.）阈值，可能通过连接到总线的设备引起假读数。对于包括引脚预充电的热插拔设备，此拨款不太重要，如图所示数字2和图3.。

图2.非热插拔我²在插件期间，没有引脚预装载的C设备将3.3 V总线加载到1.2 V.资料来源：德州仪器

图3.在热插拔插件期间，带有引脚预制的热插拔设备可在2.3 V期间减少到2.3 V.资料来源：德州仪器

随着案例，当您将无法授权的电源连接到i时²C总线，使用常规非热插拔设备时，由于瞬态耦合到I的意外部分，也可能出乎意料地出现通信错误²C设备的内部电路在低至I的高转换期间²C总线如果信号上升时间足够快。

孤立的好处我²C

我²C协议可帮助控制器与传感器，数据转换器和其他附近的IC通信，而孤立的i²C兼容的信号隔离器有助于在物理遥远的系统中使用协议，在不同的局部电压电位操作，并且需要隔离保护操作或安全。数字信号隔离可保护低压，逻辑电平子系统，从中到高压传感器，执行器和瞬态事件，所以我²C兼容性数字隔离器及其热插拔功能在添加或移除时组合总线可靠性²C节点，隔离保护免受不期望或意外的电压移位。

当与隔离电源一起使用时，数字隔离器可以保护敏感系统或需要保护的敏感系统和来自大型直流电流，地面电位差异和高压事件的保护。虽然大多数数字隔离装置在一个方向上隔离信号进行隔离屏障的通信，但双向信号隔离器还可以隔离双向信号。²C。

双向通信是我所固有的²C，并使用具有集成双向线路的隔离器提供低离散组件计数，小型占用，更少的系统范围内的变化和内置保护，以及在离散解决方案的内置保护。取决于热插拔的附加功能²C设备，包括孤立的i²C器件，您可以使用具有非故障安全静电放电（ESD）结构或引脚预充电和保护I等功能的数据损坏保护总线免受数据损坏²C节点来自损坏功能，如隔离和内置ESD保护单元。

孤立的我²C设备符合热插拔的电路可以帮助维护i的数据完整性²在设备和节点插件期间C总线而无需交错连接器。它们可以防止由瞬态引起的总线损坏瞬变插入设备或高数据速率，而热插拔电路和隔离的集成则简化了可靠的系统级设计，并缩短了系统的材料清单（BOM）。

本文最初发布edn.。

曼尼查韦斯是德州仪器的应用工程师。