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惡劣工作環(huán)境中的開關(guān)和多路復(fù)用器設(shè)計考慮

作者: 時間:2011-06-28 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

簡介
汽車、軍事和航空電子應(yīng)用中的惡劣工作環(huán)境對集成電路的技術(shù)要求極端苛刻,電路必須能夠承受高電壓和電流、極端溫度和濕度、振動、輻射以及各種其他應(yīng)力。為了提供安全、娛樂、遠程信息處理、控制和人機界面等應(yīng)用領(lǐng)域所需的特性和功能,系統(tǒng)工程師迅速采用高性能電子器件。隨著精密電子器件的使用日益增加,系統(tǒng)也變得越來越復(fù)雜,而且更易受到電子干擾,其中包括過壓、閂鎖狀況和靜電放電(ESD)事件。這些應(yīng)用中采用的電子電路需要具有高可靠性和對系統(tǒng)故障的高耐受性,因此設(shè)計人員在選擇器件時必須考慮到環(huán)境因素和器件自身限制。

此外,每個集成電路都有制造商規(guī)定的一些絕對最大額定值;設(shè)計時必須留意這些額定值,才能確保性能可靠且達到公布的技術(shù)規(guī)格。一旦超過這些絕對最大額定值,則無法保證工作參數(shù);甚至可能導(dǎo)致內(nèi)置ESD、過壓或閂鎖保護失效,從而導(dǎo)致器件(并有可能更進一步)損壞或出現(xiàn)故障。

本文描述了工程師在將模擬開關(guān)和多路復(fù)用器設(shè)計到惡劣環(huán)境下所用模塊中時面臨的挑戰(zhàn),并提供了一些一般解決方案建議,以供電路設(shè)計人員用來保護容易損壞的器件。另外,文中介紹了一些新款集成開關(guān)和多路復(fù)用器,這些器件在過壓保護、防閂鎖特性和故障保護上均有所改善,能夠處理常見應(yīng)力狀況。

標準模擬開關(guān)架構(gòu)
要完全弄清楚模擬開關(guān)上故障狀況造成的影響,首先必須查看其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作極限。

標準CMOS開關(guān)(圖1)采用N和P溝道MOSFET作為開關(guān)元件、數(shù)字控制邏輯和驅(qū)動器電路。N和P溝道MOSFET以并聯(lián)方式相連,允許進行雙向操作,并將模擬輸入電壓范圍可以擴展到供電軌,同時在整個信號范圍內(nèi)使導(dǎo)通電阻保持相當(dāng)恒定。

惡劣工作環(huán)境中的開關(guān)和多路復(fù)用器設(shè)計考慮

圖1.標準模擬開關(guān)電路

信號源、漏極和邏輯控制端對正負源電壓都設(shè)計有箝位二極管以提供ESD保護,如圖1所示。在正常工作模式下,這些二極管反向偏置,因此除非信號超過電源電壓,否則不會通過電流。這些二極管的尺寸因工藝而異,不過一般都采用小型設(shè)計,以盡量減少正常工作時的漏電流。

模擬開關(guān)的控制方式如下:當(dāng)柵極-源極電壓為正值時,N溝道器件導(dǎo)通,而當(dāng)該電壓為負值時則關(guān)斷;P溝道器件由互補信號進行切換,因此與N溝道器件同時接通。開關(guān)的接通斷開是通過在兩個柵極上分別施加正負源電壓來實現(xiàn)的。

當(dāng)柵極上的電壓固定時,兩個晶體管的有效驅(qū)動電壓隨著通過開關(guān)的模擬信號極性和幅度變化而呈比例變化。圖2中的虛線表示,當(dāng)輸入信號接近電源電壓時,總有一個器件的溝道開始飽和,從而造成該器件的導(dǎo)通電阻急劇增加。不過,并聯(lián)器件在供電軌電壓附近相互補償,因此最終得到的是完全的軌到軌開關(guān),并且導(dǎo)通電阻在信號范圍內(nèi)保持相對恒定。

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圖2.標準模擬開關(guān)RON

絕對最大額定值
設(shè)計時應(yīng)當(dāng)注意器件數(shù)據(jù)手冊中規(guī)定的開關(guān)功率要求,這樣才能保證性能、操作和壽命均達到最佳。不幸的是,實際操作過程中存在電源故障、惡劣環(huán)境中的電壓瞬變和系統(tǒng)或用戶故障,因而不可能始終達到數(shù)據(jù)手冊的要求。

只要模擬開關(guān)的輸入電壓超過電源電壓,即使電源已關(guān)閉,內(nèi)置ESD保護二極管變成正向偏置,允許流過大電流,這樣即會超過那些額定值。正向偏置時,這些二極管導(dǎo)通電流并不只局限于幾十毫安,一旦不對這個正向電流加以限制,就可能會造成器件損壞。更為嚴重的是,故障導(dǎo)致的損壞并不限于開關(guān),也可能影響到下游電路。

數(shù)據(jù)手冊的“絕對最大額定值”部分(圖 3)描述了器件可以耐受的最大應(yīng)力條件;請務(wù)必注意,這些只是額定最值。長期在絕對最大額定值條件下工作會影響器件的可靠性。設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)始終遵循良好的工程實踐做法,在設(shè)計中保留余量。此處示例摘自標準開關(guān)/多路復(fù)用器數(shù)據(jù)手冊。

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圖3.數(shù)據(jù)手冊的“絕對最大額定值”部分

本例中,VDD至VSS參數(shù)的額定值為 18 V。該額定值取決于開關(guān)的制造工藝和設(shè)計架構(gòu)。所有高于18V的電壓都必須與該開關(guān)完全隔離開來,否則將會超過與該工藝相關(guān)的元件本征擊穿電壓,而這可能會損壞器件并導(dǎo)致工作不可靠。

無論是否施加電源,模擬開關(guān)輸入端的電壓上限通常都取決于ESD保護電路,該電路可能會因發(fā)生故障情況而失效。

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圖4.模擬開關(guān)—ESD保護二極管

模擬輸入電壓極值以超出VDD和VSS 0.3 V為限,而數(shù)字輸入電壓極值以超出VDD和GND 0.3 V為限。當(dāng)模擬輸入超過電源電壓時,內(nèi)置ESD保護二極管變?yōu)檎㈤_始導(dǎo)通。如“絕對最大額定值”部分所述,IN、S或D上的過壓由內(nèi)部二極管箝位。雖然 30 mA以上的電流可以通過內(nèi)部二極管且不會產(chǎn)生明顯影響,但是器件可靠性和壽命可能會有所下降,且隨著時間推移可能會出現(xiàn)電子遷移效應(yīng)(即導(dǎo)線上金屬原子逐漸發(fā)生移動)。當(dāng)強電流流過金屬路徑時,移動中的電子與導(dǎo)線上的金屬原子之間會產(chǎn)生相互作用,迫使金屬原子隨著電子移動而移動。隨著時間的推移,這可能會導(dǎo)致開路或短路。

在將開關(guān)設(shè)計到系統(tǒng)中時,需要考慮到系統(tǒng)中因器件故障、用戶錯誤或環(huán)境影響而可能出現(xiàn)的各種潛在故障,這點非常重要。下一節(jié)將討論超過標準模擬開關(guān)絕對最大額定值的故障狀況是如何損壞開關(guān)或?qū)е缕涔ぷ鞑徽5摹?

常見故障狀況、系統(tǒng)應(yīng)力和保護方法
故障狀況的出現(xiàn)原因各不相同;表1中列出了一些最為常見的系統(tǒng)應(yīng)力及其實際來源:

表1

故障類型故障原因
過壓:
  • 失電
  • 系統(tǒng)誤動作
  • 熱插拔連接和斷開連接
  • 電源上電時序問題
  • 接線錯誤
  • 用戶錯誤
閂鎖:
  • 過壓狀況(如上所述)
  • 超過工藝額定值
  • SEU(單粒子翻轉(zhuǎn))
ESD:
  • 存放/組裝
  • PCB 組裝
  • 用戶操作

有些應(yīng)力可能無法避免。無論應(yīng)力的來源是什么,更為重要的是如何處理其產(chǎn)生的影響。下文問答環(huán)節(jié)涵蓋了過壓、閂鎖和 ESD 事件三種故障狀況并提供了一些常見的保護方法。

過壓
什么是過壓狀況?
當(dāng)模擬或數(shù)字輸入超過絕對最大額定值時,即會出現(xiàn)過壓狀況。以下三個示例重點介紹了設(shè)計人員在使用模擬開關(guān)時應(yīng)考慮到的一些常見問題。

1.電源缺失且模擬輸入端存在信號(圖5)

在某些應(yīng)用中,在模塊的電源缺失時,來自遠程位置的輸入信號可能依然存在。當(dāng)電源缺失時,供電軌可能會變?yōu)榈?,或者一個或多個供電軌可能懸空。如果電源變?yōu)榈?,輸入信號可使?nèi)部二極管呈正偏,因而開關(guān)輸入端的電流將流向地,這時如果電流未受限制,則會損壞該二極管。

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圖5.故障路徑

如果失電導(dǎo)致電源懸空,輸入信號可以通過內(nèi)部二極管給器件供電。因此,開關(guān)(可能還有采用其VDD電源供電的任何其他器件)可能會上電。

2. 模擬輸入端的過壓狀況.

當(dāng)模擬信號超過電源電壓(VDD和VSS)時,電源被拉至故障信號的二極管壓降范圍內(nèi)。內(nèi)部二極管轉(zhuǎn)為正向偏置,電流從輸入信號流至電源。過壓信號還可流過開關(guān)并損壞下游器件。通過考慮P溝道FET的情況就可以明白這點(圖 6)。

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圖6.FET開關(guān)

柵極-源極電壓為負值時,P溝道FET才可接通。當(dāng)開關(guān)柵極等于VDD時,柵極-源極電壓為正值,因此開關(guān)斷開。在未加電電路中,當(dāng)開關(guān)柵極等于0V或輸入信號超過VDD時,柵極-源極電壓現(xiàn)在為負值,因此信號將流過該開關(guān)。

3.向采用單電源供電的開關(guān)施加雙極性信號

這種情況類似于前文所述的過壓狀況。當(dāng)輸入信號降至地以下,從而導(dǎo)致信號輸入端和地之間的二極管呈正偏并開始傳導(dǎo)電流時,就會發(fā)生該故障。當(dāng)向開關(guān)輸入端施加偏置0 V DC的交流信號時,對于輸入波形負半周的某一部分,寄生二極管可能呈正偏。如果輸入正弦波降至約–0.6 V以下,就會發(fā)生這種情況,那時二極管將導(dǎo)通并對輸入信號進行削波,如圖7所示。

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圖7.削波

處理過壓狀況的最佳方式是什么?
上述三個示例都是模擬輸入超過電源(VDD、VSS或GND)所導(dǎo)致的結(jié)果。針對這些狀況的簡單保護方法包括添加外部電阻、對電源添加肖特基二極管和在電源上添加阻斷二極管。

限流電阻可以串聯(lián)在開關(guān)通路和外部電路之間(圖 8)。該電阻必須足夠大,以便將電流限制在約 30 mA(或絕對最大額定值所規(guī)定的大小)。明顯缺點是每個溝道的RON有所增加 (?RON),因而最終導(dǎo)致總體系統(tǒng)誤差增加。另外,對于采用多路復(fù)用器的應(yīng)用,關(guān)斷通道外部電路上的故障會出現(xiàn)在漏極處,從而導(dǎo)致其他溝道產(chǎn)生誤差。

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圖8.電阻二極管保護網(wǎng)絡(luò)

肖特基二極管連接在模擬輸入端和電源之間,可以提供保護,但是會造成漏電流和電容的增大。這些二極管可以防止輸入信號超過電源電壓0.3V至0.4 V以上,從而確保內(nèi)部二極管不會變成正向偏置,因而也就不會產(chǎn)生導(dǎo)通電流。籍由肖特基二極管轉(zhuǎn)移電流可以起到保護器件的作用,但必須小心不要讓外部器件受到過應(yīng)力。

第三種保護方法需要與電源串聯(lián)阻斷二極管(圖 9),從而阻斷流過內(nèi)部二極管的電流。輸入端上的故障導(dǎo)致電源懸空,而最大正負輸入信號成為電源。只要電源未超過工藝的絕對最大額定值,器件應(yīng)該都可以耐受故障。這種方法的缺點是受電源上的二極管影響而導(dǎo)致模擬信號范圍有所縮小。此外,施加于輸入端的信號可能通過器件并影響下游電路。

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圖9.與電源串聯(lián)的阻斷二極管

While 這些保護方法雖然各有優(yōu)點和缺點,但都需要外部器件、占用額外電路板空間并帶來額外成本。在高通道數(shù)應(yīng)用中,這點可能顯得尤為突出。要消除外部保護電路,設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)尋求可耐受這些故障的集成保護解決方案。 公司提供有多種集成有斷電、過壓和負信號保護功能的開關(guān)/多路復(fù)用器系列器件。

預(yù)防措施有哪些?
公司的 ADG4612ADG4613 具有低導(dǎo)通電阻和低失真性能,非常適合要求高精度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。導(dǎo)通電阻曲線在整個模擬輸入范圍都非常平坦,可確保擁有出色的線性度和低失真性能。

ADG4612系列器件提供斷電保護、過壓保護和負信號處理功能,這些功能是標準 CMOS 開關(guān)所無法處理的。

無電源時開關(guān)仍然處于斷開狀態(tài)。開關(guān)輸入端呈現(xiàn)為高阻抗,有限的電流,就可以使開關(guān)或下游電路損壞。對于電源接通之前開關(guān)輸入端可能存在模擬信號的應(yīng)用,或者對于用戶無法控制電源上電時序的應(yīng)用,ADG4612非常有用。在斷開條件下,高達16 V的信號電平被屏蔽。另外,如果模擬輸入信號電平比 VDD高出VT,開關(guān)即會斷開。

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圖10.ADG4612/ADG4613開關(guān)架構(gòu)

圖10顯示了該系列器件斷電保護架構(gòu)的框圖。該架構(gòu)能夠持續(xù)監(jiān)測開關(guān)的源極和漏極輸入,并與電源VDD和VSS進行比較。在正常工作模式下,該開關(guān)的行為與支持完全軌到軌工作模式的標準CMOS開關(guān)相同。不過,當(dāng)源極或漏極輸入出現(xiàn)比電源高出一個閾值電壓的故障狀況時,內(nèi)部故障電路會檢測到過壓狀況并將開關(guān)置于隔離模式。

公司還提供多路復(fù)用器和通道保護器,當(dāng)器件上施加有 (±15 V)電源時可耐受+40 V/–25 V 的過壓狀況,而在無電源時則可耐受超過+55V/–40V的過壓狀況。這些器件專門設(shè)計用于處理斷電狀況導(dǎo)致的故障。

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圖11.高壓故障保護開關(guān)架構(gòu)

這些器件由串聯(lián)的N溝道、P溝道和N溝道MOSFET組成,如圖11所示。當(dāng)其中一個模擬輸入或輸出超過電源電壓時,這些MOSFET之一即會斷開,且多路復(fù)用器輸入(或輸出)表現(xiàn)為開路,同時輸出箝位至供電軌范圍內(nèi),從而防止過壓損壞多路復(fù)用器之后的任何電路。這樣可以保護多路復(fù)用器、其驅(qū)動的電路以及驅(qū)動多路復(fù)用器的傳感器或信號源。當(dāng)電源缺失(如電池斷開連接或電源故障)或暫時斷開連接(如機架系統(tǒng))時,所有晶體管都關(guān)斷,且電流限制在納安級別以下。 ADG508F, ADG509F, 和 ADG528F等8:1和差分4:1多路復(fù)用器具有此功能。

單通道保護器 ADG465 和八通道保護器ADG467 具有與這些故障保護多路復(fù)用器相同的保護架構(gòu),但不具備開關(guān)功能。帶有電源時,通道始終處于接通狀態(tài),但在發(fā)生故障時,輸出箝位至電源電壓范圍內(nèi)。

閂鎖
什么是閂鎖狀況?
閂鎖可以定義為因觸發(fā)寄生器件而在供電軌之間構(gòu)建出低阻抗路徑。閂鎖發(fā)生CMOS器件中:本征寄生器件構(gòu)成PNPN SCR結(jié)構(gòu),當(dāng)兩個寄生基極-發(fā)射極之一瞬態(tài)發(fā)生正向偏置時就發(fā)生閂鎖(圖 12)。而SCR導(dǎo)通則導(dǎo)致電源之間持續(xù)短路。觸發(fā)閂鎖狀況的后果非常嚴重:在“最好”情況下,它會導(dǎo)致器件出現(xiàn)故障,需要上電周期來將器件恢復(fù)到正常工作模式;在最差情況下,如果電流未受到限制,器件(還有電源)會受到破壞。

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圖12.寄生 SCR 結(jié)果:a)器件 b)等效電路

前文所述的故障和過壓狀況都是觸發(fā)閂鎖狀況的常見原因。如果模擬或數(shù)字輸入端的信號超過電源電壓,寄生晶體管即會導(dǎo)通。該晶體管的集電極電流會造成第二個寄生晶體管的基極發(fā)射極上出現(xiàn)電壓降低,而使第二個晶體管導(dǎo)通,導(dǎo)致電源之間出現(xiàn)自持續(xù)路徑。圖 12(b)清楚地顯示了 Q1 和 Q2 之間形成的SCR電路結(jié)構(gòu)。

這類事件段時間就可以觸發(fā)閂鎖。短暫的瞬變、尖峰或ESD事件可能就足以導(dǎo)致器件進入閂鎖狀態(tài)。

此外,如果電源電壓超過器件的絕對最大額定值,則可導(dǎo)致內(nèi)部PN結(jié)擊穿并觸發(fā) SCR。

第二種觸發(fā)機制是當(dāng)電源電壓升至足以擊穿一個內(nèi)部PN結(jié)并向SCR注入電流。

處理閂鎖狀況的最佳方式是什么?
針對閂鎖的保護方法包括推薦用于解決過壓狀況的相同保護方法。通過在信號路徑中添加限流電阻、對電源添加肖特基二極管以及在電源上串聯(lián)二極管(如圖8和圖9中所示),這些都可幫助阻止電流流過寄生晶體管,從而防止SCR的觸發(fā)。

具有多個電源時,開關(guān)可能還存在上電時序問題,處理不當(dāng)就可能超過其絕對最大額定值。不恰當(dāng)?shù)纳想姇r序可導(dǎo)致內(nèi)部二極管導(dǎo)通并觸發(fā)閂鎖。通過在電源之間連接外部肖特基二極管,可確保當(dāng)開關(guān)上施加有多個電源時,VDD始終位于這些電源的二極管壓降(對于肖特基二極管,為 0.3 V)范圍內(nèi),從而防止違背最大額定值,因而可有效防止出現(xiàn)SCR傳導(dǎo)。

預(yù)防措施有哪些?
As an作為外部保護電路的備選方案,一些IC采用外延層工藝制造,該工藝可增加SCR結(jié)構(gòu)中的襯底和N井之間的電阻。電阻增加意味著,遇到更惡劣的應(yīng)力才會觸發(fā)SCR,從而使器件比較不容易受到閂鎖影響。ADI公司的iCMOS?工藝就是一個例子,該工藝催生了 ADG121x, ADG141x, 和 ADG161x 開關(guān)/多路復(fù)用器系列。

對于需要防閂鎖型解決方案的應(yīng)用,采用溝道隔離技術(shù)的新款開關(guān)和多路復(fù)用器能夠保證工作電壓高達±20 V的高壓工業(yè)應(yīng)用不會發(fā)生閂鎖現(xiàn)象。ADG541x和ADG521x系列器件針對易于發(fā)生閂鎖現(xiàn)象的儀器儀表、汽車應(yīng)用、航空電子和其它惡劣環(huán)境而設(shè)計。該工藝在各CMOS開關(guān)的N溝道和P溝道晶體管之間放置一個絕緣氧化物層(trentch)。該氧化物層在器件之間提供垂直和水平方向上的完全隔離。因此,晶體管之間的寄生PN結(jié)被消除,從而生產(chǎn)出完全不會發(fā)生閂鎖效應(yīng)的開關(guān)電路。

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圖13.閂鎖防護中的溝道隔離

行業(yè)慣例是根據(jù)在內(nèi)部寄生電阻發(fā)展出足以維持閂鎖條件的壓降之前該過壓條件下 I/O 引腳扇入扇出的過電流量,劃分輸入和輸出對閂鎖的敏感性性。

一般認為100 mA足夠。ADG5412防閂鎖系列中的器件可以在 1-ms 脈沖上耐受±500 mA 而不發(fā)生失效。ADI公司的閂鎖測試是根據(jù) EIA/JEDEC-78(IC 閂鎖測試)來執(zhí)行的。

ESD—靜電放電
什么是 ESD事件?
通常來說,ESD是器件上一種最為常見的電壓瞬變現(xiàn)象,具體定義為“帶有不同電勢差的兩個物體之間發(fā)生的單次快速高電流靜電電荷轉(zhuǎn)移”。這種現(xiàn)象非常常見:當(dāng)我們從地毯等絕緣表面上走過時,電荷即會不斷積累,之后如果接觸設(shè)備的接地部分,即會通過設(shè)備產(chǎn)生瞬間的高電流放電。

ESD 事件產(chǎn)生的高壓和高峰值電流會損壞 IC。其對模擬開關(guān)的影響包括可靠性隨時間推移而降低、開關(guān)性能下降、溝道漏電流增加或器件完全失效。

在 IC 生命周期的任何階段中,無論從制造到測試,還是在搬運、OEM 用戶和最終用戶操作過程中,都可能會發(fā)生 ESD 事件。為了評估 IC 對各種 ESD 事件的魯棒性,確定了對下列仿真應(yīng)力環(huán)境進行建模的電子脈沖電路:人體模型 (HBM)、感應(yīng)放電模型 (FICDM)和機器放電模型 (MM)。

處理 ESD事件的最佳方式是什么?
在生產(chǎn)、組裝和儲存過程中,可以采用維持靜電安全工作區(qū)域等 ESD 防護方法來避免累計任何電荷。這類環(huán)境及其中的工作人員通??梢赃M行仔細控制,但之后器件所用于的環(huán)境可能就無從加以控制。

模擬開關(guān) ESD 保護電路通常采用在模擬及數(shù)字輸入端和源極之間放置二極管的形式,而電源保護電路也是采用在源極之放置二極管的形式,如圖 14 所示。

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圖14.模擬開關(guān)ESD保護電路

保護二極管可以將電壓瞬變箝位并將電流導(dǎo)向源極。這類保護器件的缺點是它們會在正常工作時向信號路徑中增加電容和漏電流,而這點可能是有些應(yīng)用中所不希望的。

對于需要更強 ESD 事件保護的應(yīng)用,通常可以采用齊納二極管、金屬氧化物壓敏電阻(MOV)、瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)和二極管等分立器件。不過,這些器件會在信號線路上造成電容和漏電流增加,因此可能導(dǎo)致信號完整性問題;這意味著設(shè)計人員需要仔細考量,并在性能和可靠性之間進行權(quán)衡。

預(yù)防措施有哪些?
ADI公司的大多數(shù)開關(guān)/多路復(fù)用器產(chǎn)品都滿足至少±2 kV的 HBM水平要求,有些器件在性能方面更進一步,HBM額定值高達±8kV。 ADG541x 系列器件的HBM指標為±8-kV、FICDM指標為±1.5-kV和MM指標為±400-V,實現(xiàn)高壓性能和高ESD防護性能的完美結(jié)合,是業(yè)界當(dāng)之無愧的領(lǐng)軍產(chǎn)品。

總結(jié)
當(dāng)開關(guān)或多路復(fù)用器輸入來自遠程信號源時,發(fā)生故障的可能性更大。系統(tǒng)上電時序設(shè)計不當(dāng)或系統(tǒng)熱插拔都可能導(dǎo)致過壓。在惡劣的電氣工作環(huán)境中,若未采取保護措施,因連接欠佳或感性耦合導(dǎo)致的瞬變電壓可能會損壞元件。此外,出現(xiàn)電源連接丟失而開關(guān)輸入端仍然連接至模擬信號這樣的電源失效時,也會發(fā)生故障。這些故障狀況可能造成重大損壞,并導(dǎo)致高昂的維修成本。雖然可以采用多種保護設(shè)計技術(shù)來解決這些故障,但是成本和電路板空間會增加,并且通常需要對開關(guān)性能做出權(quán)衡取舍;而且即使是實施外部保護電路,也并不是始終都可以保護下游電路。而模擬開關(guān)和多路復(fù)用器通常是最容易面臨各種故障條件的電子元件,因此必須了解這些器件在遇到超過絕對最大額定值的狀況時的行為,這點非常重要。

一些開關(guān)/多路復(fù)用器產(chǎn)品(如此處提到的器件)內(nèi)部集成有保護電路,讓設(shè)計人員無需采用外部保護電路,從而減少了電路板設(shè)計中的元件數(shù)量和成本。在高通道數(shù)應(yīng)用中,節(jié)省將更為顯著。

最終,通過采用具有故障保護、過壓保護、抗閂鎖和高 ESD 額定值的開關(guān),將可得到符合工業(yè)要求的高可靠性產(chǎn)品,讓客戶和最終用戶更為滿意。

附錄
ADI公司的開關(guān)/多路復(fù)用器保護產(chǎn)品:

高壓防閂鎖型開關(guān)

產(chǎn)品型號
配置
有效開關(guān)數(shù)量
RON (?)
最大模擬信號范圍
電荷注入 (pC)
85°C 時的接通泄露 (nA)
電源電壓
封裝
報價(千片訂量,美元)
ADG5212
SPST/NO
4
160
VSS to VDD
0.07
0.25
雙電源(±15 V)、
雙電源(±20 V)、
單電源(+12 V)、
單電源(+36 V)
CSP, SOP
2.18
ADG5213
SPST/NO-NC
4
160
VSS to VDD
0.07
0.25
雙電源(±15 V)、
雙電源(±20 V)、
單電源(+12 V)、
單電源(+36 V)
CSP, SOP
2.18
ADG5236
SPST/NO-NC
2
160
VSS to VDD
0.6
0.4
雙電源(±15 V)、
雙電源(±20 V)、
單電源(+12 V)、
單電源(+36 V)
CSP, SOP
2.26
ADG5412
SPST/NO
4
9
VSS to VDD
240
2
雙電源(±15 V)、
雙電源(±20 V)、
單電源(+12 V)、
單電源(+36 V)
CSP, SOP
2.18
ADG5413
SPST/NO-NC
4
9
VSS to VDD
240
2
雙電源(±15 V)、
雙電源(±20 V)、
單電源(+12 V)、
單電源(+36 V)
CSP, SOP
2.18
ADG5433
SPST/NO-NC
3
12.5
VSS to VDD
130
4
雙電源(±15 V)、
雙電源(±20 V)、
單電源(+12 V)、
單電源(+36 V) VSS至VDD
CSP, SOP
2.15
ADG5434
SPST/NO-NC
4
12.5
VSS to VDD
130
4
雙電源(±15 V)、
雙電源(±20 V)、
單電源(+12 V)、
單電源(+36 V) VSS至VDD
SOP
3.04
ADG5436
SPST/NO-NC
2
9
VSS to VDD
0.6
2
雙電源(±15 V)、
雙電源(±20 V)、
單電源(+12 V)、
單電源(+36 V) (+36 V)
CSP, SOP
2.26

高壓防閂鎖型多路復(fù)用器

產(chǎn)品型號
配置
RON (?)
最大模擬信號范圍
電荷注入(pC)
接通電容(pF)
85°C 時的接通泄露(nA)
電源電壓
封裝
報價(1000 至 4999 片訂量,美元)
($U.S.)
ADG5204
(4:1) × 2
160
VSS to VDD
0.6
30
0.5
雙電源(±15 V)、
雙電源(±20 V)、
單電源(+12 V)、
單電源(+36 V)
CSP, SOP
2.26
ADG5408
(8:1) × 1
14.5
VSS to VDD
115
133
4
雙電源(±15 V)、
雙電源(±20 V)、
單電源(+12 V)、
單電源(+36 V)
CSP, SOP
2.41
ADG5409
(4:1) × 2
12.5
VSS to VDD
115
81
4
雙電源(±15 V)、
雙電源(±20 V)、
單電源(+12 V)、
單電源(+36 V)
CSP, SOP
2.41
ADG5404
(4:1) × 1
9
VSS to VDD
220
132
2
雙電源(±15 V)、
雙電源(±20 V)、
單電源(+12 V)、
單電源(+36 V)
CSP, SOP
2.26

低電壓故障保護多路復(fù)用器開關(guān)

產(chǎn)品型號
配置
有效開關(guān) 數(shù)量
最大模擬信號范圍
故障響應(yīng)時間(ns)
故障恢復(fù)時間(μs)
-3 dB帶寬(MHz)
封裝
報價(千片訂量,美元)
ADG4612
SPST/NO
4
–5.5 V to VDD
295
1.2
293
SOP
1.84
ADG4613
SPT/NO-NC
4
–5.5 V to VDD
295
1.2
294
CSP, SOP
1.84

高電壓故障保護多路復(fù)用器開關(guān)

產(chǎn)品型號
配置
RON (?)
最大模擬信號范圍
tTransition
(ns)
電源電壓(V)
功耗 (mW)
封裝
報價 (1000至4999 片訂量,美元)
ADG438F
(8:1) × 1
400
VSS + 1.2 V to VDD – 0.8 V
170
雙電源(±15 V)
2.6
DIP, SOIC
3.68
ADG439F
(4:1) × 2
400
VSS + 1.2 V to VDD – 0.8 V
170
雙電源(±15 V)
2.6
DIP, SOIC
3.68
ADG508F
(8:1) × 1
300
VSS + 3 V to VDD – 1.5 V
200
雙電源(±12 V)
雙電源(±15 V)
3
DIP, SOIC
3.31
ADG509F
(4:1) × 2
300
VSS + 3 V to VDD – 1.5 V
200
雙電源(±12 V)
雙電源(±15 V)
3
DIP, SOIC
3.31
ADG528F
(8:1) × 1
300
VSS + 3 V to VDD – 1.5 V
200
雙電源(±12 V)
雙電源(±15 V)
3
DIP, SOIC
3.91

高電壓通道保護器

產(chǎn)品型號
配置
有效開關(guān)數(shù)量
RON (?)
最大正電源(V)
最大負電源(V)
封裝
報價(千片訂量,美元)
ADG465
通道保護器
1
80
20
20
SOIC, SOT
0.84
ADG467
通道保護器
8
62
20
20
SOIC, SOT
2.40
作者簡介
惡劣工作環(huán)境中的開關(guān)和多路復(fù)用器設(shè)計考慮Michael Manning [michael.manning@analog.com] 畢業(yè)于愛爾蘭戈爾韋國立大學(xué),獲得應(yīng)用物理和電子工程碩士學(xué)位。他于 2006 年加入ADI公司,任職于愛爾蘭利默里克的開關(guān)/多路復(fù)用器部門。在此之前, Michael曾作為一名設(shè)計和應(yīng)用工程師在日本和瑞典ALPS電氣的汽車應(yīng)用部門工作過五年。

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