上电期间观察电路的输入电压

作者：Bonnie Baker

电气过应力（EOS）描述了由超出设备规格限制的电流或电压引起的电气设备损坏。但是，让我们进入底线。热损伤表现为明显熔化或烧焦的金属、碳化模塑料和其他热损伤迹象，例如金属线和熔化或汽化的键合线。

在电气方面，该器件以多种方式表现出灾难性故障：供应或吸收过多的电源电流，表现为电源电压和接地之间的低电阻，电源或接地的输入或输出引脚短路，或与一个或多个引脚的开路连接，以及在大多数情况下，功能故障。EOS事件可以是短暂的，只持续几毫秒，也可以持续到超出规格的情况持续存在。EOS可以由单个非重复性事件产生，也可以是正在进行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？买家当心！“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，将电路信号添加到注入的EMI事件中，使器件的输入级超出电源规格。

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一系列上电事件的影响（图1）。

图1.缓冲器配置中的单电源放大器。

请看图1，想象电路板的输入电阻为零欧姆。输入电压（V在）和随后的电流 （I在） 穿过信号非常小的源电阻 （RS），然后直接进入运算放大器的同相输入。在理论放大器缓冲器配置中，放大器输出电压（V外） 将匹配放大器输入电压。实际上，电源电压较晚，放大器的压摆率会减慢这一过程。

如果输入源通过放大器的电流不受控制，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 缓慢斜坡上升至 5V，而 3.5V 输入信号在电源开始斜坡后 5ms 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电源轨电压。该高压接通放大器的正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缓慢衰减至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在） 具有低阻抗 （RS），并可以提供电流，然后有潜在的有害电流流过IC走线、ESD二极管和键合线。

这个美丽的模拟指出了问题;但是，在现实生活中，放大器的走线和结点会被破坏。所以，让我们解决这个问题。通过包括 10kW 至 100kW 串联输入电阻 （R在），它将保护输入电路免受损坏。使用输入串联电阻时，放大器输入端的电压将降低R在 x I在。

EOS在过压、过流条件下会对组件造成热损坏。目前，没有针对EOS条件的行业测试标准。为避免 EOS 麻烦，请在上电和断电活动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到的，可以屏蔽敏感的高阻抗走线免受EMI的影响。