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电源IC失效的分析和避免其发生的方案) m, ^$ X o0 j( q0 |1 T
' C6 J7 ]* X% Y) J; |没有人喜欢IC失效，但这总是会发生。分析失效的根本原因是需要足够的智慧的，在遇到难以重现的偶发性失效时就更是如此了。立锜科技已经累积了大量的失效分析案例，我们发现绝大多数的问题都是发生在IC输入端的电气过应力（EOS）上。3 V5 p1 ~/ V; z5 M- t5 i: B9 ]: X
+ r* l. s0 V4 xEOS是如何发生的呢？它又是如何导致IC失效的呢？本文将把一些答案告诉你，一些可在设计和产品中应用的解决方案也将一并奉上。
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0 u3 i: \/ b9 d4 S, p了解Buck转换器IC的输入结构
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右图显示了Buck转换器IC的基本电路构成和其中含有的ESD保护单元，它们通常位于各个输入端子上。电源输入端的ESD单元特别大，可对内部稳压器和MOSFET带来安全保护，防范高压ESD带来的伤害。ESD保护单元的动作电压是与IC端子的绝对最高工作电压和IC的制程能够容许的最高电压有关的。) U( \+ u. ?- l* q8 B
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ESD和EOS的差异
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9 @% I4 d$ B& t* ~% NESD（Electro Static Discharge，静电放电）和EOS（Electrical Over Stress，电气过应力）都会导致电压过应力，差异在于ESD的电压高、时间短（<1μs）而EOS的电压低（<100V）、时间长（通常>1μs）。立锜科技的电源IC的ESD单元是根据静电放电的人体模型（HBM）和充电器件模型（CDM）进行设计的，可以确保它们能够承受相应的能量冲击水平，而且经过相应的评估和验证。EOS事件由于持续时间长，由其导致的能量冲击常常超过ESD元件的承受能力。
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测量ESD单元的特性
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* s/ v/ ~, u+ w" O- ^% t/ F为了找到IC失效发生的点位，可以对ESD单元的击穿电压进行测量，曲线测试仪可以用于这一目的，使用电流脉冲对受试元件进行加载测量也是可以的，通常还可得到更准确的点位数据。借助测量数据，ESD单元能够承受的最大冲击能量可以被计算出来。文章给出了不同条件下的一些测量结果，还有开盖分析的失效样例可供参考。! z5 F' w' X$ ^6 h- h4 E. x5 r
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RT7285C VIN端ESD单元的击穿电压大概是25.5V，电流的上升是陡峭的，没有折返现象。
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9 _4 `% Y0 a8 W电流幅度和脉宽可调的电流源可对ESD的击穿电压和造成失效的点位进行精确测量。* }' ?5 p2 G o) m- {
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电源输入端EOS的最常见原因：热插入
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& A/ s4 F3 l2 \6 J- X8 d9 E$ T% y电源IC输入端发生EOS最多的原因是电源热插入事件，以使用DC插头的墙上电源适配器为电源的电器总是应该考虑到这一点。在实验室里将含有低ESR陶瓷输入电容的系统和通电电源的引线连接起来的过程就很容易将这样的状况重现 ，此过程中生成的电压尖峰的幅度与多个因素有关：电缆线的类型和长度，电源的内阻，输入电容的ESR和MLCC的直流偏置效应等等。8 J. }) r A8 l4 q& U8 r
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有很多方法可以降低热插入过程中电压振荡信号的幅度：增加开关电源的内阻，增加适配器电缆的阻抗或使其正负电源线间的耦合更紧密，在转换器的输入端增加RC平滑电路。
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发表于 2022-6-29 13:46
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