4 当今如何实现热插拔功能

当今敏感的高速串行通信器件并非都支持热插拔功能。在必要的隔离式 I2C 总线中，热插拔通常在连接点采用交错引脚设计来实现，这可确保在进行其他连接之前可靠地连接接地端和本地电源。图 4-1 显示了一个交错公连接器示例。

图 4-1 热插拔应用中使用的交错公连接器示例

一些 I2C 隔离器件使用交错连接器或热插拔控制器与“上电热插拔”兼容，这意味着使用这些器件的 I2C 节点只有在连接期间器件的总线侧电源 (V_CC) 电平始终高于或等于总线电压电平时才可能保留总线上的通信，这通常是通过硬件实现的。

图 4-2 是一个连接到空闲 3.3V 总线、无引脚预充电的热插拔隔离式 I2C 器件示例。在连接时，将该部分热插拔器件插入带负载总线可将总线电压降低 60% 以上，即使在“上电热插拔”条件下也是如此。各个系统的总线电压下降的幅度因外部因素（例如总线的 R 和 C 值）而异，可能低于 V_IL 或多个 I2C 器件的低电平输入电压阈值，这可能导致连接到总线的其他器件错误地读取到低电平。将该情况与将 ISO1640 插入同一总线时降低约 30% 进行比较，如图 4-2 和图 4-3 所示。

图 4-2 无引脚预充电的常规 I2C 器件在插入期间对 3.3V 总线施加负载，使其电压降至 1.2V

图 4-3 ISO1640 中的引脚预充电在热插拔插入期间对总线施加负载，使其电压降至 2.3V

如Topic Link Label3所述，非完全热插拔的器件可能会以多种方式影响 I2C 总线。根据器件的 SDA 和 SCL 总线引脚的内部结构，当器件断电或总线侧电源电压 Vcc2 增减或悬空时，总线可能无法通信。图 4-4 和图 4-6 显示了这些情况的波形；图 4-5 和图 4-7 显示了使用 ISO1640 时相同场景的波形。

图 4-4 常规 I²C 器件在插入期间破坏总线通信

图 4-5 热插拔 ISO1640 在插入期间保持总线的数据完整性

图 4-6 当一个常规 I²C 器件的总线侧电源悬空时，该器件将 I²C 总线从 3.3V 钳位至大约 2V

图 4-7 如果 ISO1640 的 Vcc2 电源悬空，I²C 总线不受影响

除了这些未通电的“上电热插拔”器件首先连接到 I2C 总线的情况外，在常规非热插拔器件中也会发生类似的通信错误，在 I2C 总线上进行每次低电平至高电平转换时，如果信号上升速度足够快，则耦合到 I2C 器件内部电路意外部分的瞬态会导致发生该情况。