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利用防閂鎖型ADG5408 8:1多路復(fù)用器實(shí)現(xiàn)魯棒的電池監(jiān)控解決方案
發(fā)布時(shí)間:2020-07-20 來源:Sean Brown 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】在汽車、軍事、過程或工業(yè)應(yīng)用等環(huán)境中使用的集成電路可能暴露于超過額定工作限制的條件。在電池監(jiān)控系統(tǒng)中,可能出現(xiàn)故障條件,并且過壓可能施加于這些IC。瞬變過壓條件甚至可能使傳統(tǒng)的CMOS開關(guān)經(jīng)歷閂鎖條件。閂鎖是一種在故障條件消除之后仍可能持續(xù)存在的不良高電流狀態(tài),它可能導(dǎo)致器件故障。
通過結(jié)隔離技術(shù),PMOS和NMOS晶體管的N和P井形成寄生硅控整 流器(SCR)電路。過壓條件可能觸發(fā)此SCR,導(dǎo)致電流被顯著放 大,進(jìn)而引起閂鎖。
如果輸入或輸出引腳電壓之一超過供電軌一個(gè)二極管壓降以上, 或者電源時(shí)序控制不當(dāng),則可發(fā)生閂鎖。如果通道上出現(xiàn)故障, 且信號(hào)超過最大額定值,則故障可觸發(fā)典型CMOS器件的閂鎖狀 態(tài)。
電路上電期間,也可能在CMOS開關(guān)上電前產(chǎn)生輸入端電壓,特 別是使用多個(gè)電源為電路供電時(shí)。此條件可能超過器件的最大額 定值,并觸發(fā)閂鎖狀態(tài)。
ADG5408是防閂鎖型高壓8:1多路復(fù)用器。用于制造ADG5408的溝 道隔離技術(shù)可防止閂鎖狀態(tài),并減少外部保護(hù)短路。防閂鎖不保 證過壓保護(hù),僅表示開關(guān)會(huì)進(jìn)入高電流SCR模式。ADG5408還具有 8 kV人體模型靜電放電(ESD)額定值(ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2010)。
圖1中的電路顯示了用于電池監(jiān)控應(yīng)用中的ADG5408。一個(gè)多路復(fù) 用器用于正引腳,另一個(gè)用于負(fù)引腳。此差分多路復(fù)用允許將單 個(gè)儀表放大器用于最多八個(gè)通道。這樣,放大器可以消除每個(gè)電 池的共模電壓。
圖1.電池監(jiān)控電路。
在設(shè)計(jì)和評估IC時(shí),必須對其進(jìn)行測試以評估其受閂鎖影響的可 能性。閂鎖測試期間,將應(yīng)力電流施加于引腳1 ms,此操作稱為 觸發(fā),觸發(fā)前后測量引腳上的電流。最大應(yīng)力測試在開關(guān)斷開、 漏極(D)設(shè)為VDD且源極(S)設(shè)為VSS時(shí)執(zhí)行,如圖2所示。
圖2.閂鎖測試配置(觸發(fā)前)的常見變化。
接著源極電壓被驅(qū)動(dòng)至超過VSS,直至達(dá)到所需的觸發(fā)電流。如果 未發(fā)生閂鎖,則引腳電流返回預(yù)觸發(fā)值。發(fā)生閂鎖后,引腳繼續(xù) 吸取電流,而不用觸發(fā)電壓驅(qū)動(dòng)。只能通過關(guān)斷器件來停止。
圖3顯示典型CMOS開關(guān)(使用外延層)與ADG5408在接受閂鎖測試 時(shí)的結(jié)果對比??梢钥闯?,此典型CMOS開關(guān)在−290 mA達(dá)到閂鎖 電流,而ADG5408不會(huì)發(fā)生閂鎖,除非測試結(jié)束于−510 mA。
圖3.閂鎖觸發(fā)后的電流比較。
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