汽車(chē)、軍事和航空電子應(yīng)用中的惡劣環(huán)境將集成電路推向其技術(shù)極限，要求它們承受高電壓和電流、極端溫度和濕度、振動(dòng)、輻射和各種其他應(yīng)力。系統(tǒng)工程師正在迅速采用高性能電子設(shè)備，以提供安全、娛樂(lè)、遠(yuǎn)程信息處理、控制和人機(jī)界面等應(yīng)用領(lǐng)域的特性和功能。精密電子產(chǎn)品的使用增加的代價(jià)是系統(tǒng)復(fù)雜性更高，更容易受到電氣干擾，包括過(guò)電壓、閂鎖條件和靜電放電（ESD）事件。由于這些應(yīng)用中使用的電子電路要求高可靠性和對(duì)系統(tǒng)故障的高容忍度，因此設(shè)計(jì)人員必須同時(shí)考慮環(huán)境和所選組件的限制。

此外，制造商為每個(gè)集成電路指定絕對(duì)最大額定值;必須遵守這些額定值，以保持可靠運(yùn)行并滿(mǎn)足公布的規(guī)格。當(dāng)超過(guò)絕對(duì)最大額定值時(shí)，無(wú)法保證運(yùn)行參數(shù);甚至針對(duì)ESD、過(guò)壓或閂鎖的內(nèi)部保護(hù)也可能失效，從而導(dǎo)致器件（并可能進(jìn)一步）損壞或故障。

本文介紹了工程師在將模擬開(kāi)關(guān)和多路復(fù)用器設(shè)計(jì)成惡劣環(huán)境中使用的模塊時(shí)面臨的挑戰(zhàn)，并提供了電路設(shè)計(jì)人員可用于保護(hù)脆弱部件的通用解決方案的建議。它還引入了一些新的集成開(kāi)關(guān)和多路復(fù)用器，可提供增強(qiáng)的過(guò)壓保護(hù)、閂鎖抗擾度和故障保護(hù)，以應(yīng)對(duì)常見(jiàn)的應(yīng)力條件。

標(biāo)準(zhǔn)模擬開(kāi)關(guān)架構(gòu)

為了充分了解故障條件對(duì)模擬開(kāi)關(guān)的影響，我們必須首先查看其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作限制。

標(biāo)準(zhǔn)CMOS開(kāi)關(guān)（圖1）將N溝道和P溝道MOSFET用于開(kāi)關(guān)元件、數(shù)字控制邏輯和驅(qū)動(dòng)器電路。并聯(lián)連接 N 溝道和 P 溝道 MOSFET 可實(shí)現(xiàn)雙向操作，允許模擬輸入電壓擴(kuò)展到電源軌，同時(shí)在整個(gè)信號(hào)范圍內(nèi)保持相當(dāng)恒定的導(dǎo)通電阻。

圖1.標(biāo)準(zhǔn)模擬開(kāi)關(guān)電路。

源極、漏極和邏輯端子包括電源的箝位二極管，以提供ESD保護(hù)，如圖1所示。在正常工作時(shí)反向偏置，除非信號(hào)超過(guò)電源電壓，否則二極管不會(huì)通過(guò)電流。二極管的尺寸因工藝而異，但通常保持較小，以最大限度地減少正常工作時(shí)的漏電流。

模擬開(kāi)關(guān)的控制如下：N溝道器件在正柵源電壓時(shí)導(dǎo)通，在負(fù)柵源電壓時(shí)關(guān)閉;P溝道器件由互補(bǔ)信號(hào)切換，因此與N溝道器件同時(shí)開(kāi)啟。通過(guò)將柵極驅(qū)動(dòng)到相反的電源軌來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉開(kāi)關(guān)。

當(dāng)柵極電壓固定時(shí)，任一晶體管的有效驅(qū)動(dòng)電壓與通過(guò)開(kāi)關(guān)的模擬信號(hào)的極性和幅度成比例變化。圖2中的虛線(xiàn)顯示，當(dāng)輸入信號(hào)接近電源時(shí)，一個(gè)器件或另一個(gè)器件的通道將開(kāi)始飽和，導(dǎo)致該器件的導(dǎo)通電阻急劇增加。然而，并聯(lián)器件在電源軌電壓附近相互補(bǔ)償，因此結(jié)果是一個(gè)完全軌到軌的開(kāi)關(guān)，在信號(hào)范圍內(nèi)具有相對(duì)恒定的導(dǎo)通電阻。

圖2.標(biāo)準(zhǔn)模擬開(kāi)關(guān)RON圖。

絕對(duì)最大額定值

應(yīng)遵循器件數(shù)據(jù)手冊(cè)中規(guī)定的開(kāi)關(guān)功率要求，以確保最佳性能、操作和使用壽命。遺憾的是，電源故障、惡劣環(huán)境中的電壓瞬變以及實(shí)際操作過(guò)程中發(fā)生的系統(tǒng)或用戶(hù)故障可能導(dǎo)致無(wú)法始終如一地滿(mǎn)足數(shù)據(jù)手冊(cè)的建議。

每當(dāng)模擬開(kāi)關(guān)輸入電壓超過(guò)電源時(shí)，內(nèi)部ESD保護(hù)二極管就會(huì)正向偏置，即使電源關(guān)閉，也允許大電流流動(dòng)，從而導(dǎo)致超過(guò)額定值。正向偏置時(shí)，二極管的額定通過(guò)電流不大于幾十毫安;如果該電流不受限制，它們可能會(huì)損壞。此外，故障造成的損壞不僅限于開(kāi)關(guān)，還會(huì)影響下游電路。

數(shù)據(jù)手冊(cè)的絕對(duì)最大額定值部分（圖3）描述了器件可以承受的最大應(yīng)力條件;重要的是要注意，這些只是壓力等級(jí)。長(zhǎng)時(shí)間暴露在絕對(duì)最大額定值條件下可能會(huì)影響器件的可靠性。設(shè)計(jì)人員應(yīng)始終遵循良好的工程實(shí)踐，在設(shè)計(jì)中增加余量。此處的示例來(lái)自標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)關(guān)/多路復(fù)用器數(shù)據(jù)手冊(cè)。

圖3.數(shù)據(jù)手冊(cè)的絕對(duì)最大額定值部分。

在此示例中，VDD到 V黨衛(wèi)軍參數(shù)額定值為 18 V。額定值由開(kāi)關(guān)的制造工藝和設(shè)計(jì)架構(gòu)決定。任何高于18 V的電壓都必須與開(kāi)關(guān)完全隔離，否則將超過(guò)與工藝相關(guān)的元件的固有擊穿電壓，這可能會(huì)損壞器件并導(dǎo)致不可靠的運(yùn)行。

適用于模擬開(kāi)關(guān)輸入（帶或不帶電源）的電壓限制通常是由于ESD保護(hù)電路造成的，該電路可能因故障條件而失效。

圖4.模擬開(kāi)關(guān)—ESD 保護(hù)二極管。

模擬和數(shù)字輸入電壓規(guī)格限制為超出 V 的 0.3 VDD和 V黨衛(wèi)軍，而數(shù)字輸入電壓限制在高于 V 的 0.3 VDD和地面。當(dāng)模擬輸入超過(guò)電源時(shí)，內(nèi)部ESD保護(hù)二極管變?yōu)檎蚱貌㈤_(kāi)始導(dǎo)通。如絕對(duì)最大額定值部分所述，IN、S或D處的過(guò)壓由內(nèi)部二極管箝位。雖然超過(guò)30 mA的電流可以通過(guò)內(nèi)部二極管而沒(méi)有任何明顯影響，但器件的可靠性和壽命可能會(huì)降低，并且隨著時(shí)間的推移，可能會(huì)看到電遷移的影響，即導(dǎo)體中金屬原子的逐漸位移。當(dāng)大電流流過(guò)金屬路徑時(shí)，移動(dòng)的電子與導(dǎo)體中的金屬離子相互作用，迫使原子隨著電子的流動(dòng)而移動(dòng)。隨著時(shí)間的推移，這可能導(dǎo)致開(kāi)路或短路。

在將開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)到系統(tǒng)中時(shí)，重要的是要考慮由于組件故障、用戶(hù)錯(cuò)誤或環(huán)境影響而導(dǎo)致系統(tǒng)中可能發(fā)生的潛在故障。下一節(jié)將討論超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)模擬開(kāi)關(guān)絕對(duì)最大額定值的故障條件如何損壞開(kāi)關(guān)或?qū)е缕浒l(fā)生故障。

常見(jiàn)故障條件、系統(tǒng)應(yīng)力和保護(hù)方法

故障情況可能由于許多不同的原因而發(fā)生;表1顯示了一些最常見(jiàn)的系統(tǒng)應(yīng)力及其實(shí)際來(lái)源：

表 1.

有些壓力可能無(wú)法預(yù)防。無(wú)論壓力的來(lái)源如何，更重要的問(wèn)題是如何應(yīng)對(duì)其影響。下面的問(wèn)題和答案涵蓋了以下故障條件：過(guò)壓、閂鎖和ESD事件，以及一些常見(jiàn)的保護(hù)方法。

電壓

什么是過(guò)壓情況？

當(dāng)模擬或數(shù)字輸入條件超過(guò)絕對(duì)最大額定值時(shí)，會(huì)發(fā)生過(guò)壓情況。以下三個(gè)示例重點(diǎn)介紹了設(shè)計(jì)人員在使用模擬開(kāi)關(guān)時(shí)需要考慮的一些常見(jiàn)問(wèn)題。

1. 模擬輸入端存在信號(hào)時(shí)斷電（圖 5）。

在某些應(yīng)用中，模塊的電源丟失，而來(lái)自遠(yuǎn)程位置的輸入信號(hào)可能仍然存在。斷電時(shí)，電源軌可能接地，或者一個(gè)或多個(gè)電源軌可能浮動(dòng)。如果電源接地，輸入信號(hào)可能會(huì)正向偏置內(nèi)部二極管，來(lái)自開(kāi)關(guān)輸入的電流將流向地，如果電流不受限制，則會(huì)損壞二極管。

圖5.故障路徑。

如果斷電導(dǎo)致電源懸空，則輸入信號(hào)可通過(guò)內(nèi)部二極管為器件供電。因此，開(kāi)關(guān)（以及可能從其 V 運(yùn)行的任何其他組件）都會(huì)導(dǎo)致DD電源 - 可能已通電。

2. 模擬輸入的過(guò)壓條件。

當(dāng)模擬信號(hào)超過(guò)電源（VDD和 V黨衛(wèi)軍），電源可被拉至故障信號(hào)的二極管壓降以?xún)?nèi)。內(nèi)部二極管變?yōu)檎蚱?，電流從輸入信?hào)流向電源。過(guò)壓信號(hào)也可能通過(guò)開(kāi)關(guān)并損壞下游部件。通過(guò)考慮P溝道FET（圖6）可以看出對(duì)此的解釋。

圖6.場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)。

P 溝道 FET 需要一個(gè)負(fù)柵源電壓才能導(dǎo)通。開(kāi)關(guān)門(mén)等于 V 時(shí)DD，柵源電壓為正，因此開(kāi)關(guān)關(guān)閉。在未上電電路中，開(kāi)關(guān)柵極為0 V或輸入信號(hào)超過(guò)VDD，信號(hào)將通過(guò)開(kāi)關(guān)，因?yàn)楝F(xiàn)在有一個(gè)負(fù)的柵源電壓。

3. 施加于由單電源供電的開(kāi)關(guān)的雙極性信號(hào)。

這種情況類(lèi)似于前面描述的過(guò)壓情況。當(dāng)輸入信號(hào)低于地電位時(shí)，就會(huì)發(fā)生故障，導(dǎo)致二極管從模擬輸入到地，再到正向偏置和電流流動(dòng)。當(dāng)將偏置為0 V dc的交流信號(hào)施加到開(kāi)關(guān)輸入端時(shí)，寄生二極管可以在輸入波形的負(fù)半周期的某些部分進(jìn)行正向偏置。如果輸入正弦波低于約–0.6 V，打開(kāi)二極管并削波輸入信號(hào)，就會(huì)發(fā)生這種情況，如圖7所示。

圖7.裁剪。

處理過(guò)壓情況的最佳方法是什么？

上面的三個(gè)示例是模擬輸入超過(guò)電源的結(jié)果 - VDD， V黨衛(wèi)軍應(yīng)對(duì)這些情況的簡(jiǎn)單保護(hù)方法包括增加外部電阻器、電源中的肖特基二極管，以及在電源上增加阻斷二極管。

為了限制電流，電阻與任何暴露于外部電源的開(kāi)關(guān)通道串聯(lián)放置（圖 8）。電阻必須足夠高，以將電流限制在大約30 mA（或絕對(duì)最大額定值指定）。明顯的缺點(diǎn)是R的增加上， ?R上、每個(gè)通道，并最終導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)錯(cuò)誤。此外，對(duì)于使用多路復(fù)用器的應(yīng)用，漏極可能會(huì)出現(xiàn)關(guān)斷通道源極上的故障，從而在其他通道上產(chǎn)生錯(cuò)誤。

圖8.電阻二極管保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。

從模擬輸入連接到電源的肖特基二極管提供保護(hù)，但代價(jià)是漏電和電容。二極管的工作原理是防止輸入信號(hào)超過(guò)電源電壓0.3 V至0.4 V，確保內(nèi)部二極管不會(huì)正向偏置，電流不會(huì)流動(dòng)。通過(guò)肖特基二極管轉(zhuǎn)移電流可保護(hù)器件，但必須注意不要對(duì)外部元件施加過(guò)大壓力。

第三種保護(hù)方法是將阻斷二極管與電源串聯(lián)（圖 9），阻止電流流過(guò)內(nèi)部二極管。輸入端故障導(dǎo)致電源浮動(dòng)，最正和最負(fù)的輸入信號(hào)成為電源。只要電源不超過(guò)過(guò)程的絕對(duì)最大額定值，器件就應(yīng)該可以承受故障。這種方法的缺點(diǎn)是，由于電源上的二極管，模擬信號(hào)范圍縮小。此外，施加到輸入端的信號(hào)可能會(huì)通過(guò)器件并影響下游電路。

圖9.與電源串聯(lián)的阻斷二極管。

雖然這些保護(hù)方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但它們都需要外部元件、額外的電路板面積和額外的成本。這在具有高通道數(shù)的應(yīng)用中尤其重要。為了消除對(duì)外部保護(hù)電路的需求，設(shè)計(jì)人員應(yīng)尋找能夠承受這些故障的集成保護(hù)解決方案。ADI公司提供多種開(kāi)關(guān)/多路復(fù)用器系列，具有針對(duì)斷電、過(guò)壓和負(fù)信號(hào)的集成保護(hù)。

有哪些預(yù)打包解決方案可用？

ADI公司的ADG4612和ADG4613具有低導(dǎo)通電阻和失真特性，非常適合需要高精度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。導(dǎo)通電阻曲線(xiàn)在整個(gè)模擬輸入范圍內(nèi)非常平坦，確保出色的線(xiàn)性度和低失真。

ADG4612系列提供斷電保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)和負(fù)信號(hào)處理，所有情況都是標(biāo)準(zhǔn)CMOS開(kāi)關(guān)無(wú)法處理的。

當(dāng)沒(méi)有電源時(shí)，開(kāi)關(guān)保持關(guān)閉狀態(tài)。開(kāi)關(guān)輸入具有高阻抗，限制了可能損壞開(kāi)關(guān)或下游電路的電流。這在電源打開(kāi)之前開(kāi)關(guān)輸入端可能存在模擬信號(hào)的應(yīng)用中非常有用，或者用戶(hù)無(wú)法控制電源時(shí)序。在關(guān)斷條件下，最高16 V的信號(hào)電平被阻斷。此外，如果模擬輸入信號(hào)電平超過(guò)V，開(kāi)關(guān)將關(guān)閉DD由 VT.

圖 10.ADG4612/ADG4613開(kāi)關(guān)架構(gòu)。

圖10顯示了該系列斷電保護(hù)架構(gòu)的框圖。持續(xù)監(jiān)控開(kāi)關(guān)源極和漏極輸入，并與電源電壓 V 進(jìn)行比較DD和 V黨衛(wèi)軍.在正常工作時(shí)，該開(kāi)關(guān)的行為與標(biāo)準(zhǔn)CMOS開(kāi)關(guān)一樣，具有全軌到軌操作。但是，在源極或漏極輸入超過(guò)電源閾值電壓的故障條件下，內(nèi)部故障電路會(huì)檢測(cè)過(guò)壓情況并將開(kāi)關(guān)置于隔離模式。

ADI公司還提供多路復(fù)用器和通道保護(hù)器，在器件上通電（±15 V）和+55 V/–40 V未供電時(shí)，可承受超出電源電壓+40 V/–25 V的過(guò)壓條件。這些器件專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于處理斷電條件引起的故障。

圖 11.高壓故障保護(hù)開(kāi)關(guān)架構(gòu)。

這些器件包括串聯(lián)的 N 溝道、P 溝道和 N 溝道 MOSFET，如圖 11 所示。當(dāng)其中一個(gè)模擬輸入或輸出超過(guò)電源時(shí)，其中一個(gè)MOSFET關(guān)斷，多路復(fù)用器輸入（或輸出）顯示為開(kāi)路，輸出被箝位到電源軌內(nèi)，從而防止過(guò)壓損壞多路復(fù)用器之后的任何電路。這可以保護(hù)多路復(fù)用器、其驅(qū)動(dòng)的電路以及驅(qū)動(dòng)多路復(fù)用器的傳感器或信號(hào)源。當(dāng)電源丟失（例如，通過(guò)電池?cái)嚅_(kāi)或電源故障）或暫時(shí)斷開(kāi)（例如機(jī)架系統(tǒng)）時(shí)，所有晶體管都關(guān)閉，電流被限制在亞納安級(jí)。ADG508F、ADG509F和ADG528F包括具有此類(lèi)功能的8：1和差分4：1多路復(fù)用器。

ADG465單通道和ADG467八通道保護(hù)器具有與故障保護(hù)多路復(fù)用器相同的保護(hù)架構(gòu)，但沒(méi)有開(kāi)關(guān)功能。上電時(shí)，通道始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，但在發(fā)生故障時(shí)，輸出被箝位至電源電壓以?xún)?nèi)。

閂鎖

什么是閂鎖條件？

閂鎖可以定義為觸發(fā)寄生器件在電源軌之間產(chǎn)生低阻抗路徑。CMOS 器件中會(huì)出現(xiàn)閂鎖：當(dāng)兩個(gè)寄生基極-發(fā)射極結(jié)中的一個(gè)瞬時(shí)正向偏置時(shí)，本征寄生器件會(huì)形成 PNPN SCR 結(jié)構(gòu)（圖 12）。SCR 接通，導(dǎo)致電源之間持續(xù)短路。觸發(fā)閂鎖條件很?chē)?yán)重：在“最佳”情況下，它會(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障，需要電源循環(huán)才能將設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行;在最壞的情況下，如果不限制電流，設(shè)備（以及可能的電源）可能會(huì)被破壞。

圖 12.寄生可控硅結(jié)構(gòu)：a）器件b）等效電路。

前面描述的故障和過(guò)壓情況是觸發(fā)閂鎖條件的常見(jiàn)原因之一。如果模擬或數(shù)字輸入端的信號(hào)超過(guò)電源電壓，則寄生晶體管導(dǎo)通。該晶體管的集電極電流在第二個(gè)寄生晶體管的基極發(fā)射極上引起壓降，從而打開(kāi)晶體管，并在電源之間產(chǎn)生自維持路徑。圖12（b）清楚地顯示了Q1和Q2之間形成的SCR電路結(jié)構(gòu)。

事件不需要持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間即可觸發(fā)閂鎖。短暫的瞬變、尖峰或ESD事件可能足以導(dǎo)致器件進(jìn)入閂鎖狀態(tài)。

當(dāng)電源電壓的應(yīng)力超過(guò)器件的絕對(duì)最大額定值時(shí)，也可能發(fā)生閂鎖，從而導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)擊穿和SCR觸發(fā)。

當(dāng)電源電壓升高到足以擊穿內(nèi)部結(jié)點(diǎn)，從而向SCR注入電流時(shí)，就會(huì)發(fā)生第二種觸發(fā)機(jī)制。

處理閂鎖情況的最佳方法是什么？

防止閂鎖的保護(hù)方法包括與推薦用于解決過(guò)壓情況的相同保護(hù)方法。如圖8和圖9所示，在信號(hào)路徑中添加限流電阻、在電源中添加肖特基二極管以及與電源串聯(lián)的二極管都有助于防止電流流入寄生晶體管，從而防止SCR觸發(fā)。

具有多個(gè)電源的開(kāi)關(guān)可能存在額外的電源排序問(wèn)題，這些問(wèn)題可能會(huì)違反絕對(duì)最大額定值。電源排序不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部二極管導(dǎo)通并觸發(fā)閂鎖。連接在電源之間的外部肖特基二極管將充分防止SCR導(dǎo)通，確保當(dāng)多個(gè)電源施加到開(kāi)關(guān)時(shí)，VDD始終在這些電源的二極管壓降（肖特基為0.3 V）內(nèi)，從而防止違反最大額定值。

有哪些預(yù)打包解決方案可用？

作為使用外部保護(hù)的替代方案，一些IC采用外延層工藝制造，這增加了SCR結(jié)構(gòu)中的基板和N孔電阻。較高的電阻意味著需要更苛刻的應(yīng)力來(lái)觸發(fā)SCR，從而使器件不易發(fā)生閂鎖。ADI公司的CMOS工藝就是一個(gè)例子，該工藝使ADG121x、ADG141x和ADG161x開(kāi)關(guān)/多路復(fù)用器系列成為可能。 ?

對(duì)于需要防閂鎖解決方案的應(yīng)用，新型溝槽隔離開(kāi)關(guān)和多路復(fù)用器可確保在高達(dá) ±20 V 的高壓工業(yè)應(yīng)用中防止閂鎖。ADG541x和ADG521x系列專(zhuān)為儀器儀表、汽車(chē)、航空電子設(shè)備和其他可能導(dǎo)致閂鎖的惡劣環(huán)境而設(shè)計(jì)。該工藝使用在每個(gè)CMOS開(kāi)關(guān)的N溝道和P溝道晶體管之間放置的絕緣氧化層（溝槽）。水平和垂直的氧化層在設(shè)備之間產(chǎn)生完全隔離。消除了結(jié)隔離開(kāi)關(guān)中晶體管之間的寄生結(jié)，從而實(shí)現(xiàn)了完全防閂鎖的開(kāi)關(guān)。

圖 13.防止閂鎖的溝槽隔離。

行業(yè)慣例是根據(jù)I/O引腳在過(guò)壓條件下可以供應(yīng)或吸收的過(guò)量電流量，在內(nèi)部寄生電阻產(chǎn)生足夠的壓降以維持閂鎖條件之前，對(duì)輸入和輸出對(duì)閂鎖的敏感性進(jìn)行分類(lèi)。

通常認(rèn)為100 mA的值就足夠了。ADG5412防閂鎖系列器件在1 ms脈沖下承受的壓力為±500 mA，無(wú)故障。ADI公司的閂鎖測(cè)試根據(jù)EIA/JEDEC-78（IC閂鎖測(cè)試）進(jìn)行。

ESD — 靜電放電

什么是靜電放電事件？

通常，器件暴露的最常見(jiàn)的電壓瞬變類(lèi)型ESD可以定義為兩個(gè)物體之間以不同靜電勢(shì)的單一、快速、大電流靜電電荷轉(zhuǎn)移。我們經(jīng)常在穿過(guò)絕緣表面（例如地毯）后遇到這種情況，存儲(chǔ)電荷，然后觸摸接地的設(shè)備，導(dǎo)致放電通過(guò)設(shè)備，在短時(shí)間內(nèi)流動(dòng)高電流。

ESD事件產(chǎn)生的高電壓和高峰值電流可能會(huì)損壞IC。ESD事件對(duì)模擬開(kāi)關(guān)的影響可能包括可靠性隨時(shí)間推移而降低、開(kāi)關(guān)性能下降、通道泄漏增加或器件完全故障。

ESD事件可能發(fā)生在IC生命周期的任何階段，從制造到測(cè)試、處理、OEM用戶(hù)和最終用戶(hù)操作。為了評(píng)估IC對(duì)各種ESD事件的魯棒性，確定了模擬以下模擬應(yīng)力環(huán)境的電脈沖電路：人體模型（HBM），場(chǎng)感應(yīng)帶電器件模型（FICDM）和機(jī)器模型（MM）。

處理可持續(xù)發(fā)展教育事件的最佳方法是什么？

ESD預(yù)防方法，例如保持靜電安全的工作區(qū)域，用于避免在生產(chǎn)，組裝和存儲(chǔ)過(guò)程中出現(xiàn)任何堆積物。這些環(huán)境以及在其中工作的個(gè)人通?？梢宰屑?xì)控制，但設(shè)備后來(lái)發(fā)現(xiàn)自己所處的環(huán)境可能不受控制。

模擬開(kāi)關(guān)ESD保護(hù)通常采用從模擬和數(shù)字輸入到電源的二極管形式，以及電源之間以二極管形式提供的電源保護(hù)，如圖14所示。

圖 14.模擬開(kāi)關(guān)ESD保護(hù)。

保護(hù)二極管箝位電壓瞬變并將電流轉(zhuǎn)移到電源。這些保護(hù)器件的缺點(diǎn)是，它們?cè)谡９ぷ鲿r(shí)會(huì)向信號(hào)路徑增加電容和泄漏，這在某些應(yīng)用中可能是不希望的。

對(duì)于需要更強(qiáng)的ESD事件保護(hù)的應(yīng)用，通常使用齊納二極管、金屬氧化物壓敏電阻（MOV）、瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）和二極管等分立元件。但是，由于信號(hào)線(xiàn)上的額外電容和泄漏，它們可能導(dǎo)致信號(hào)完整性問(wèn)題;這意味著設(shè)計(jì)工程師需要仔細(xì)考慮性能和可靠性之間的權(quán)衡。

有哪些預(yù)打包解決方案可用？

雖然絕大多數(shù)ADI開(kāi)關(guān)/多路復(fù)用器產(chǎn)品至少滿(mǎn)足±2 kV的HBM水平，但其他產(chǎn)品在魯棒性方面超越了這一點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)±8 kV的HBM額定值。ADG541x系列產(chǎn)品的額定電壓為±8 kV HBM、±1.5 kV FICDM額定值和±400 V MM額定值，兼具高壓性能和魯棒性，是業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)者。

結(jié)論

當(dāng)開(kāi)關(guān)或多路復(fù)用器輸入來(lái)自遠(yuǎn)程源時(shí)，發(fā)生故障的可能性增加。由于系統(tǒng)電源排序設(shè)計(jì)不佳或需要熱插拔插入，可能會(huì)發(fā)生過(guò)壓情況。在惡劣的電氣環(huán)境中，如果沒(méi)有保護(hù)，由于連接不良或電感耦合引起的瞬態(tài)電壓可能會(huì)損壞組件。電源故障也可能發(fā)生故障，其中電源連接丟失，而開(kāi)關(guān)輸入仍然暴露在模擬信號(hào)中。這些故障條件可能會(huì)導(dǎo)致重大損壞，可能導(dǎo)致?lián)p壞并需要昂貴的維修。雖然使用了許多保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)處理故障，但它們會(huì)增加額外的成本和電路板面積，并且通常需要在開(kāi)關(guān)性能上進(jìn)行權(quán)衡;即使實(shí)施了外部保護(hù)，下游電路也并不總是受到保護(hù)。由于模擬開(kāi)關(guān)和多路復(fù)用器通常是模塊最有可能出現(xiàn)故障的電子元件，因此了解它們?cè)诒┞队诔^(guò)絕對(duì)最大額定值的條件時(shí)的行為非常重要。

開(kāi)關(guān)/多路復(fù)用器產(chǎn)品（如此處提到的器件）具有集成保護(hù)功能，使設(shè)計(jì)人員無(wú)需外部保護(hù)電路，從而減少了電路板設(shè)計(jì)中組件的數(shù)量和成本。在通道數(shù)較高的應(yīng)用中，節(jié)省的成本更為顯著。

最終，使用具有故障保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、閂鎖抗性和高ESD額定值的開(kāi)關(guān)，可以產(chǎn)生符合行業(yè)法規(guī)的穩(wěn)健產(chǎn)品，并提高客戶(hù)和最終用戶(hù)的滿(mǎn)意度。

審核編輯：郭婷