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如何在设计中防止过电应力造成的产品失效

电子设计 ? 来源:网友电子设计发布 ? 作者:网友电子设计发布 ? 2021-11-19 17:50 ? 次阅读

芯片设计者在将一个运放的敏感引脚引出芯片的时候,通常会想到用户是否会认真处理这个引脚?或只是粗心的把这个引脚直接和交流电连接起来?我们都希望设计出好产品,可以应对用户的极端使用。那么,如何在设计中防止过电应力造成的产品失效呢?

OPA320是大多数典型运放的一种,其最大额定参数表如图1所示,它描述了芯片最大允许供电电压、引脚最大允许输入电压和电流。根据参数表的附加说明,如果限制引脚输入电流,那么就不需要限制输入电压。内部钳位二极管允许±10mA的输入电流。但是在输入电压超出正常值很多的情况下,限制输入电流需要较大的输入阻抗,这会增加噪声,降低带宽,同时还可能产生其它错误。

钳位二极管在输入电压超过电源轨大约0.6V时开始导通。通常,许多设备可以承受较大电流,但是当电压急剧增加时,设备失效的概率就会增加。

通过添加外部二极管可以大大提高设备耐受大电流的能力,同时也可以提高设备的防护等级。市场上常见的传输信号二极管,比如无处不在的1N4148,具有非常低的导通压降(实验室测试显示,其至少比运放内部二极管低100mV)。在与运放内部二极管并联后,当遇到输入过流时,大多数电流将流向外部的二极管。

肖特基二极管具有更低的导通电压,这种特性可以提升保护性能。但缺点也很明显,它的漏电流太大了。室温下,它的反向漏电流通常是微安级或者更大,同时,随着温度的升高而增加。

另外,你还需要一个足够强大的电源。钳位二极管,无论是运放内部或者外部的,都需要一个相对稳定的电源来释放能量。如果故障脉冲很大,灌入电源轨过多的电流,提高(或拉低负电源)电源电压,那么脉冲会使电源端承受过大的电压应力,如图2所示。典型的线性电源不能吸收电流,因此不要指望使用它做为电源有多稳定。大的旁路电容可以用来吸收大的故障脉冲电流。对于连续的故障电流,可以在输入引脚和电源上加用齐纳二极管来解决。齐纳二极管的反向击穿电压要刚好高于系统最大供电电压,这样仅仅在故障时,齐纳二极管才会被导通。对于正负供电系统,需要在两个电源轨分别设计相同的保护电路

尽管采取了这些措施,引脚输入电压仍可能超过最大额定参数表中的值,但问题关键在于:最大额定参数表中的值通常过于保守;在这个电压或者电流下芯片损坏几乎是不可能的。一般来说,大幅超过这些参数,器件也不太可能损坏(但不保证)。钳位到比最大额定参数表中的值高几伏的电压,同时获得较低的失效率是很容易的。在许多情况下,设计的目标是在成本和性能折中的情况下降低失效率。

没有哪一种方案可以应对所有的情况,也没有一种保护电路可以同时满足所有需求。在不同应用中,保护电路方案差别很大。不同运放的灵敏度不同,所需保护等级也存在很大差异。这可能会需要你有一定创造力,最好自己做自己的专家。虽然在极端的环境中做一些测试会损失一些运放,但这是必要的。

责任编辑:haq

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    0是350 mA LDO稳压器,集成了复位功能,专用于微处理器应用。其坚固性使NCV8770可用于恶劣的汽车环境。超低静态电流(典型值低至21μA)使其适用于永久连接到需要具有或不具有负载的超低静态电流的电池的应用。当点火开关关闭时,模块保持活动模式时,此功能尤其重要。 NCV8770包含电流限制,热关断和反向输出电流保护等保护功能。 特性 优势 固定输出电压为5 V 非常适合为微处理器供电。 2%输出电压上升至Vin = 40 V 通过负载突降维持稳压电压。 输出电流高达350 mA 我们广泛的汽车调节器产品组合允许您选择适合您应用的汽车调节器。 RESET输出 禁止微处理器在低电压下执行未请求的任务。 汽车的NCV前缀 符合汽车现场和变更控制& AEC-Q100资格要求。 低压差 在低输入电压下维持输出电压调节(特别是在汽车起动过程中)。 典型值为21μA的超低静态电流 符合最新的汽车模块要求小于100μA。 热关机 保护设备免受高温下的永久性损坏。 短路 保护设备不会因电流过大而在芯片上产生金属开路。 非常广泛的Cout和E...
    发表于 07-30 12:02 ? 218次 阅读

    MC79L 线性稳压器 100 mA 5 V 负极

    0负线性稳压器是一款价格低廉,易于使用的器件,适用于需要高达100 mA电流的众多应用。与功率更高的MC7900系列负调节器一样,该线性稳压器具有热关断和电流限制功能,使其非常坚固耐用。在大多数应用中,无需外部元件即可运行。 MC79L00线性稳压器适用于卡上调节或需要适度电流水平的稳压负电压的任何其他应用。与常见的电阻/齐纳二极管方法相比,该稳压器具有明显的优势。 规格: MC79L00AB MC79L00AC 容差 4% 4% 温度范围 -40°C到+ 125°C 0°C至+ 125°C 封装 SOIC-8,TO-92 SOIC-8,TO-92 特性 无需外部组件 内部短路电流限制 内部热过载保护 低成本 提供的互补正稳压器(MC78L00系列) 无铅封装是Av ailable 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 06:02 ? 314次 阅读
    MC79L 线性稳压器 100 mA 5 V 负极

    MC33160 线性稳压器 100 mA 5 V 监控电路

    0系列是一种线性稳压器和监控电路,包含许多基于微处理器的系统所需的监控功能。它专为设备和工业应用而设计,为设计人员提供了经济高效的解决方案,只需极少的外部组件。这些集成电路具有5.0 V / 100 mA稳压器,具有短路电流限制,固定输出2.6 V带隙基准,低电压复位比较器,带可编程迟滞的电源警告比较器,以及非专用比较器,非常适合微处理器线路同步。 其他功能包括用于低待机电流的芯片禁用输入和用于过温保护的内部热关断。 这些线性稳压器采用16引脚双列直插式热片封装,可提高导热性。 特性 5.0 V稳压器输出电流超过100 mA 内部短路电流限制 固定2.6 V参考 低压复位比较器 具有可编程迟滞的电源警告比较器 未提交的比较器 低待机当前 内部热关断保护 加热标签电源包 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 06:02 ? 218次 阅读
    MC33160 线性稳压器 100 mA 5 V 监控电路

    MC78L 线性稳压器 100 mA 5至24 V 正极

    0A系列线性稳压器是价格低廉,易于使用的器件,适用于需要高达100 mA稳压电源的众多应用。与其更高功率的MC7800和MC78M00系列同类产品一样,这些稳压器具有内部限流和热关断功能,使其非常坚固耐用。在许多应用中,MC78L00设备无需外部组件。与传统的齐纳二极管 - 电阻器组合相比,这些线性稳压器具有显着的性能优势,因为输出阻抗和静态电流显着降低。 规格: MC78L00AB MC78L00AC 容差 4% 4% 温度范围 -40°C至+ 125°C 0°C至+ 125°C 封装 SOIC-8,TO-92 SOIC-8,TO-92,SOT -89 特性 广泛的可用固定输出电压 低成本 内部短路电流限制 内部热过载保护 无需外部组件 互补提供负调节器(MC79L00系列) 无铅封装是Av ailable 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 05:02 ? 719次 阅读
    MC78L 线性稳压器 100 mA 5至24 V 正极

    FAN4868UC33X 3 MHz 同步稳压器

    8是一款低功耗升压稳压器,旨在通过单节锂离子或锂离子电池提供稳定的3.3 V输出。输出电压选项固定为3.3 V,在VIN = 2.3 V时保证最大负载电流为200 mA,在VIN = 3.3 V时保证300 mA。关断模式下的输入电流小于1μA,从而最大限度地延长电池寿命。 PFM操作是自动的并且“无故障”。该稳压器可在低负载时保持低至37μA静态电流的输出调节。内置功率晶体管,同步整流和低电源电流的组合使FAN4868成为电池供电应用的理想选择.FAN4868可在6-凸点0.4 mm间距晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)。 特性 使用少量外部元件工作:1μH电感和0402外壳尺寸输入和输出电容 输入电压范围为2.3 V至3.2 V 固定3.3 V输出电压选项 最大负载电流> 150 mA,VIN = 2.3 V 最大负载电流300 mA,VIN = 2.7 V,VOUT = 3.3 V 低工作静态电流 True Load Disc关机期间的连接 具有轻载省电模式的可变导通时间脉冲频率调制(PFM) 内部同步整流器(无需外部二极管) 热关断和过载保护 6-Bump WLCSP,0.4 mm间距 应用 终端产品 为3.3 V核心导轨供电 PDA...
    发表于 07-30 05:02 ? 253次 阅读

    FAN53880 一个降压 一个升压和四个LDO PMIC

    80是一款用于移动电源应用的低静态电流PMIC。 PMIC包含一个降压,一个升压和四个低噪声LDO。 特性 晶圆级芯片级封装(WLCSP) 可编程输出电压 软启动(SS)浪涌电流限制 可编程启动/降压排序 中断报告的故障保护 低电流待机和关机模式 降压转换器:1.2A,VIN范围: 2.5V至5.5V,VOUT范围:0.6V至3.3V 升压转换器:1.0A,VIN范围:2.5V至5.5V,VOUT范围:3.0V至5.7V 四个LDO:300mA,VIN范围:1.9V至5.5V,VOUT范围:0.8V至3.3V 应用 终端产品 电池和USB供电设备 智能手机 平板电脑 小型相机模块 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 04:02 ? 520次 阅读
    FAN53880 一个降压 一个升压和四个LDO PMIC

    NCV5171 升压转换器 280 kHz 1.5 A 用于汽车

    1 / 73产品是280 kHz / 560 kHz升压调节器,具有高效率,1.5 A集成开关。该器件可在2.7 V至30 V的宽输入电压范围内工作。该设计的灵活性使芯片可在大多数电源配置中运行,包括升压,反激,正激,反相和SEPIC。该IC采用电流模式架构,可实现出色的负载和线路调节,以及限制电流的实用方法。将高频操作与高度集成的稳压器电路相结合,可实现极其紧凑的电源解决方案。电路设计包括用于正电压调节的频率同步,关断和反馈控制等功能。这些器件与LT1372 / 1373引脚兼容,是CS5171和CS5173的汽车版本。 特性 内置过流保护 宽输入范围:2.7V至30V 高频允许小组件 最小外部组件 频率折返减少过流条件下的元件应力 带滞后的热关机 简易外部同步 集成电源开关:1.5A Guarnateed 引脚对引脚与LT1372 / 1373兼容 这些是无铅设备 用于汽车和其他应用需要站点和控制更改的ons CS5171和CS5173的汽车版本 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 00:02 ? 348次 阅读

    NCP302155 集成驱动器和MOSFET 55 A.

    155将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302155集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达55A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 支持Intel?PowerState 4 使用3级PWM的零交叉检测选项 内部自举二极管 热警告输出和热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V-Core和非V核DC-DC转换器 大电流DC-DC负载点转换器 小型电压调节器模块 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 22:02 ? 597次 阅读

    NCP303151 集成驱动器和带集成电流监视器的MOSFET

    151将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成到单个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP303151集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 能够达到50 A的平均电流 30 V / 30 V击穿电压MOSFET具有更高的长期可靠性 能够以高达1 MHz的频率切换 与3.3兼容V或5 V PWM输入 正确响应3级PWM输入 精确电流监测 具有3级PWM的过零检测选项 内部自举二极管 欠压锁定 支持英特尔?PowerState 4 应用 桌面和笔记本微处理器 图形卡 路由器和交换机 支持英特尔?PowerState 4 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 22:02 ? 909次 阅读

    NCP302055 集成驱动器和MOSFET 50 A.

    055将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302055集成解决方案大大减少了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达50A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 支持Intel?PowerState 4 使用3级PWM的零交叉检测选项 内部自举二极管 热警告输出和热关机 热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V -Core和非V-DC DC-DC转换器 大电流DC-DC负载点转换器 小型电压调节器模块 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 21:02 ? 414次 阅读

    NCP161 LDO稳压器 450 mA 超高PSRR 超低噪声

    是一款线性稳压器,能够提供450 mA输出电流。 NCP161器件旨在满足RF和模拟电路的要求,可提供低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。它有两种厚度的超小0.35P,0.65 mm x 0.65 mm芯片级封装(CSP),XDFN-4 0.65P,1 mm x 1 mm和TSOP5封装。 类似产品:
    发表于 07-29 21:02 ? 488次 阅读

    NCV8872 汽车级非同步升压控制器

    2是一款可调输出非同步升压控制器,用于驱动外部N沟道MOSFET。该器件采用峰值电流模式控制和内部斜率补偿。该IC集成了一个内部稳压器,为栅极驱动器提供电荷。保护功能包括内部设置软启动,欠压锁定,逐周期电流限制,打嗝模式短路保护和热关断。其他功能包括低静态电流睡眠模式和外部同步开关频率。 特性 优势 工厂可编程 灵活性 4.8 V至45 V操作 使用反极性保护二极管通过起动和负载转储进行操作 -40 C至150 C操作 汽车级 双功能启用/同步引脚 紧凑SOIC8包中的额外功能 应用 终端产品 仪表盘 引擎集群 启动/停止应用程序 导航 LED背光 汽车应用 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 21:02 ? 284次 阅读
    NCV8872 汽车级非同步升压控制器

    NCP81174 具有省电模式和PWM VID接口的多相同步降压控制器

    74是一款通用型四相同步降压控制器。它结合了差分电压检测,差分相电流检测和PWM VID接口,为计算机或图形控制器提供精确的稳压电源。它可以从处理器接收节电命令(PSI),并以单相二极管仿真模式工作,以获得轻载时的高效率。双边沿多相PWM调制确保快速瞬态响应,并尽可能减少电容。 应用 终端产品 GPU和CPU电源 显卡的电源管理 台式电脑 笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 18:02 ? 862次 阅读

    AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

    是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰,锐利的数字图像,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps,具有出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口:?HiSPi(SLVS) - 4个车道?MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...
    发表于 07-29 16:02 ? 1297次 阅读
    她的小梨涡完整版免费阅读