上电期间注意电路的输入电压

电气过应力 (eos) 描述了由超出设备规格限制的电流或电压对电气设备造成的损坏。但是,让我们回到底线。热损坏表现为明显熔化或烧焦的金属、碳化的模塑料以及其他热损坏迹象,例如金属线和熔化或蒸发的键合线。
在电气方面,该设备会以多种方式出现灾难性故障:提供或吸收过多的电源电流,在电源电压和地之间表现为低电阻,输入或输出引脚与电源或地短路,或与一个或多个引脚的连接断开,在大多数情况下,是功能故障。eos 事件可以是短暂的,仅持续几毫秒,也可以在超出规范的情况持续存在时持续。eos 可以由单个非重复事件产生,也可以是持续的周期性或非周期性事件的结果。
在之前的博客中,“使用 esd 电路解决所有问题?买家小心!” 我们了解到 emi 信号会干扰并使用简单的运算放大器 (op-amp) 造成严重破坏。在该系统中,添加到注入 emi 事件中的电路信号组合使器件的输入级超出了电源规格。
eos 事件的另一个应用场景是运算放大器的输入信号先于电源电压。缓冲器配置的放大器容易受到这种上电事件序列的影响(图 1)。
图 1. 采用缓冲器配置的单电源放大器。
看一下图 1,并想象电路板的输入电阻为零欧姆。输入电压 (v in ) 和随后的电流 (i in ) 通过信号非常小的源电阻 (r s ),然后直接进入运算放大器的同相输入端。在理论上的放大器缓冲器配置中,放大器输出电压 (v out ) 将与放大器输入电压匹配。在实践中,电源电压迟到了,放大器的压摆率会减慢这个过程。
如果未检查来自输入源的电流通过放大器,这种情况可能会损坏输入 esd 保护内部晶体管。例如,假设电源在 50ms 内从 0v 缓慢上升到 5v,而 3.5v 输入信号在电源开始上升 5ms 后施加(图 2)。
图 2. 潜在不良 eos 事件的时序图。
在图 2 中,这种情况的问题是输入最初高于正轨电压。这个高电压开启放大器的正 esd 二极管,初始电流尖峰大于 30ma。在电流尖峰之后,电流从大约 17.5ma 缓慢衰减到 0ma。这种衰减一直持续到电源和输入之间的电压差略小于 0.6v。如果输入源 (v in ) 具有低阻抗 (r s ) 并且可以提供电流,则潜在的有害电流会流过 ic 走线、esd 二极管和键合线。
这个漂亮的模拟指出了问题所在;然而,在现实生活中,您的放大器的走线和连接点被破坏了。所以,让我们解决这个问题。通过包括 10kw 至 100kw 串联输入电阻器 (r in ),它将保护输入电路免受损坏。使用输入串联电阻,放大器输入端的电压将降低 r in x i in。
eos 会在过压、过流条件下对组件造成热损坏。目前,没有针对 eos 条件的行业测试标准。为避免 eos 麻烦,请在上电和断电期间控制电源斜坡并监控 i/o 引脚的状况。正如我们在上一篇博客中所了解的,屏蔽敏感的高阻抗走线免受 emi 的影响。这篇博客指出了一个常见的 eos 上电条件和一个简单的添加电阻器解决方案。


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