EDA365欢迎您登录！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
本帖最后由 alexwang 于 2019-1-16 14:12 编辑
0 e5 Z1 {6 {, m, p; R2 |6 C6 {0 ^% m
/ {) ^! `6 \/ q+ p上电顺序知多少？ EDA365原创 作者：John 工作中第一次感受到上电顺序的重要性还是在罗礼电脑，我那个时候还是一名PE，也就是产品工程师，负责产线的制程分析改善和不良品维修。有一天早上，刚刚到办公室，生产线就发生了紧急事件，有一个测试工位连续烧了三块主板，这可不得了，那个年代一块Intel-440BX的主板要买1300块，我那时一个月工资也才1300块啊。 我把三块烧毁的板子拿过来分析，发现三块板子的南桥芯片也就是上图中的82371芯片都有明显的被烧焦的痕迹，芯片表面烧的面目全非，看着有点毛骨悚然，当时的照片我没有拍下来（那时候没有智能手机^_^），但是情形和图2基本一样。 . s) o$ [4 m5 b; @
排查这类问题的过程其实和警察查案子类似，我们也查“人证”和“物证”： , F# X8 N. o L) S" Y
01 先“查人” 4 B" b4 K7 r8 S$ ] ~1 D+ F. Z
9 J$ V2 e J' [6 |
; B0 d/ [; j& D1 X三块板子烧毁都是在同一个测试工位，也就是说由同一个测试人员产生，其他相同的测试工位没有发生这样的事件，我们发现此站工位的作业员比较瘦小，每次插拔ATX Power Cable时，由于胳膊力气小，需要左右两边连续做上下晃动，才能拔出或插入，有点像是利用省力杠杆的原理，而其它工位的作业员则是直接一次性垂直上下插入和拔出。
* y) v6 l# f: x2 G9 Z/ A5 @4 V
02 再“查物”
5 }0 `( D/ U. h. U o也就是芯片，三块板子烧毁的芯片位置都是南桥芯片。我们从南桥芯片82371的Datasheet里面获得了上电顺序的要求： 0 Z4 p: M# _' m9 g7 i5 B
1) 上电 – 5V要比3.3V先上电，或者二者同时 2) 下电 – 5V要比3.3V后掉电，或者二者同时 原因分析：
0 T: D: F+ ]" b" |此工位的作业员在插拔ATX电源的时候，由于胳膊的左右晃动造成南桥芯片的上电/下电顺序被破坏，导致烧毁。我们更换了作业员，并且进行作业指导培训后就再也没有出现过芯片烧毁的情况。
5 |7 t3 H/ t8 B+ e5 K![]() 虽然我们没有做过实际的测试，但是很多大牛的文章里面都在描述，芯片的上电顺序不满足的话比较危险，要么发生即时故障，要么影响芯片的长期稳定性，我们来列举几个可能发生的情况：
* R) Z# v1 j# q! f4 m" Z1 Z+ @
01 Bus contention
% \2 _% x. v" l. O3 T9 l
1 v7 E/ W9 z2 V9 [/ g如图5所示，左边的CPU有两路电源，即V_CORE和V_IO，右边的芯片和CPU共用V_IO，两颗芯片之间通过双向数据总线接口相连，也就是所谓的“Bidirectional Data bus”，在这个系统里面，我们需要V_CORE先上电，然后V_I/O再上电，否则的话很容易出现CPU和I/O同时往数据线上发送数据，产生图6的情况，此时我们看到在VCC和GND之间产生了一个低阻回路，很容易损坏甚至烧毁芯片。 ) Z# Y# p5 k3 _5 C+ v* y s6 H
Figure 6 Bus Contention产生的低阻回路
* }# {" U/ I0 {6 r' F G; a2 A
需要提一下，图5的上电顺序（先V_CORE-后V_IO）不是绝对的，有的CPU要求先V_IO后V_CORE，根据接口类型，工艺，设计厂家的不同，上电/下电顺序要求也不一样。
/ t7 N; Q( T' P! o* p
02
1 h8 M6 m/ h! e" z `Latch-up
0 j; F9 X5 u4 B' i6 M; {% c. i6 @( M. G$ O& M& A% N0 i
3 L. H- `( G1 W5 a, {( ^
Latch-up的中文名叫闩锁，有很多文章也都提及这个概念，我们先来简单描述一下CMOS电路的常用一个基本电路单元如下图（a），（b）图是相对应的芯片物理连接。
% ~$ T2 _; r: Q9 V6 q9 h# E
我们发现多了两个器件，也就是我们看到的NPN和PNP, 它们是怎么形成的呢？我们从图中看到是来自不同的MOSFET的P和N之形成了杂散的PNP和NPN，我们把这些管子叫做SCR ( Silicon-Controlled Rectifier )， 为了更加清楚的描述SCR，我们用另外一张简图来表示：
: C) |2 p( x2 p; X
根据图8，我们看到SCR是一个带有正反馈的不稳定结构，正常情况下SCR是不导通激活的，但是凡事都有例外，我们来看看如果下面这种情况：
& M. a9 t8 [. k" P X* [9 w1) Q2的Base上面有正向外部电流扰动注入，Q2导通； 2) Q2导通，使得Q1的Base电压降低，促进Q1导通； 3) Q1导通，使得Q2的Base电压抬高，Q2进一步导通； 4) Q1和Q2都进入饱和导通状态，电源和地低阻建立。
案例总结： 随着芯片的集成度越来越高，所需要的电压种类也越多，对上电顺序的需求也越来越复杂，我们在设计时需要仔细阅读Datasheet里面的关于Power sequence的需求，这样设计出来的产品才能更加稳定，有时候我们有侥幸心理，觉得上电顺序无关紧要，事实上运气好在研发阶段可能确实不会有什么问题，但是到了后期量产和交付客户使用，会发生什么事情就不可控了，尤其是消费电子产品，林子大了什么鸟都有啊。
0 ]( J/ Y1 L& [3 V5 ]7 F
注：本文为EDA365电子论坛原创文章，未经允许，不得转载。
1 U5 o C% s: J) g T | 
/1 
发表于 2019-1-16 14:08
收藏
淘帖
支持！
反对！