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[参考译文] TLV3701-EP:几小时后烧伤

Guru**** 679710 points
Other Parts Discussed in Thread: TLV3701-Q1, OPA171-Q1, TLV3701-EP, TLV3701, TLV3702, TLV2464, SN74LVC1G66-Q1, TS5A3159
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/783130/tlv3701-ep-burns-after-several-hours

器件型号:TLV3701-EP
主题中讨论的其他器件:TLV3701-Q1OPA171-Q1TLV3701TLV3702TLV2464SN74LVC1G66-Q1TS5A3159

我使用 TLV3701-EP 将开路 GND 连接转换为5V 逻辑电平。 我的卡上有4个比较器电路、几个小时(3-6小时)后、其中一个比较器会烧坏、一旦我将烧坏 的 TLV3701-EP 替换为另一 个 TLV3701-EP、电路就会持续正常工作、直到另一个比较器烧坏。  我试着弄清楚原因。 电源为单个5V、输入永远不会超过5V。 因此过压不应成为问题。 所有两个输入引脚和输出引脚均通过串联电阻连接到电路的其余部分、二者之间的电阻大约为几十千欧、因此我不认为过流是一个问题。 我测量了5V 电源、很干净。我认为电源序列可能是问题、因为其中一个输入可能在5V 电源上升之前在上电时被上拉至大约4.5V、但数据表声称输入端的 VCC+5伏是可接受的。 此外、该上拉操作是通过560k Ω 电阻完成的、因此 TLV3701-EP 即使发生过压也应能够钳制过压、因为输入电流限制为10mA。 因此、我不认为电源序列是一个问题。 然后、我认为 ESD 可能是问题所在、因为 TLV3701-EP 的数据表中没有任何信息。 但我意识到 TLV3701-Q1数据表包含 ESD 保护的相关信息。 我假设 TLV3701-EP 和 TLV3701-Q1具有相同的结构、 并且 TLV3701-EP 数据表中不包含 ESD 信息、因为它很旧(如果我错了、请纠正我的错误)。 因此、我也不认为 ESD 也是问题所在。然后我用 OPA171-Q1替换了板上的四个 TLV3701-EP 并进行了测试、电路在24小时内工作无任何故障(我知道使用运算放大器作为比较器不是一个好做法)。 我正在尝试了解为什么 TLV3701-EP 比较器在几个小时后初始会被精细烧坏、我们非常感谢您的帮助。

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    您好、Sedat、

    您能给我们展示一个原理图吗?

    Kai
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    此处不包含该电阻器、但输出信号连接到两个节点:一个是由5V 供电的逻辑门的输入、而逻辑门的输入和比较器的输出之间串联了一个10kohm 电阻器。 第二个连接是通过一个162k Ω 电阻器连接到分压器。 此外、使用 TVS 二极管可以保持28V 电源的清洁。

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    您好!

    "open-GND"是什么意思? 它的潜力是什么? 它来自哪里? 您能否借助 TVS 将此节点钳制在 ESD 下?

    Kai

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    这是一个将 GND/开路信号转换为0-5V 数字逻辑的电路。 GND/开路引脚由我们所连接的器件下拉至接地或保持开路(高阻抗)。 因此、它的电势为零或未连接且无关。 我们使用 Vishay 的这款电视(www.digikey.com/.../en)。 我们在 ESD 保护环境中工作、同一 PCB 上有数十个 IC、但我们只遇到 TLV3701-EP 问题、因此我不认为它是 ESD。 BTW TLV3701-EP 和 TLV3701-Q1之间的自 ESD 保护 IC 是否有任何差异? 由于 TLV3701-EP 的数据表未提供任何有关 ESD 的信息、但 TLV3701-Q1的数据表确实提供了这些信息。
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    您好、Sedat、

    "烧烤"是什么意思? 它是否加热/吸烟/"爆裂"? 还是变为无法正常工作?

    EP 和 Q1版本使用的裸片略有不同。 "EP"由不同的组处理、因此他们需要对差异进行讨论(我猜他们很小-但这可能会改变 ESD 性能)。

    由于所有 I/O 引脚都有一些串联电阻、因此唯一具有可能损坏电流的引脚是电源引脚。

    您是否*确定*电源上没有干扰? 尤其是在打开和关闭时? 甚至在断电几秒钟后?

    在示波器处于"滚动"状态时观察电源开启和关闭-数字示波器过于依赖触发器、可能会错过瞬态(尤其是缓慢的示波器)。

    将示波器设置为500ms/div 并自动触发(或使屏幕"滚动"的任何原因)、并将采集设置为"峰值"。 打开和关闭电源并观察是否有干扰。 更改导通-关断时间或"冲击"电源。

    我也会查看输出、尤其是当它穿过电路板或通过任何连接器时。

    在"死区"单元上、引脚到 GND 引脚的电阻是多少? 是否低于1k 或短路? 尤其是输出和 V+引脚。
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    没有烟味,就变得不能正常工作了。 我现在没有烧坏的材料和 PCB、因为我更换了带运算放大器的比较器并继续工作、但我测量了电阻。 在"入射"之后、比较器实际上会继续工作、但在25V 左右具有很好的迟滞、就像磁滞电阻很小一样。 该电路设计用于在15V 和4V 输入电压附近打开和关闭、在损坏后、它会在29V 和3V 输入电压附近打开和关闭、但仍能正常工作。 我测量了 IN+引脚和输出之间的电阻(即迟滞电阻)、但电阻与未损坏的比较器电路相同。 实际上、我在损坏和未损坏的电路中测量了5个引脚之间的所有可能电阻、但没有差异。 由于二极管的原因、某些引脚对没有适当的稳定电阻、但即使它们的欧姆计读数类似。 当然、我在没有功率的情况下进行了所有这些测量、因此我猜 IN+和 OUT 引脚之间的电阻在加电后会有所减小。   

    28V 电源受 TVS 二极管保护、我们在电源使用 EMI 滤波进行 MIL-STD EMI 测试、我们使用 LDO 获得5V 电压、因此电源极不可能出现毛刺脉冲。 我仔细检查了28V 和5V、但在断电后没有检查它们、我将进行您在第一次获得时建议的测试。

    正如我在前面的帖子中所说、输出在电路板上有两点、并且不会超出电路板的范围。 一个点是由相同5V 电源供电的逻辑门的输入、它们之间有10kohm 的串行电阻。 另一个要点是、输出通过电阻分压器进行分压、并将分压值连接到由相同5V 电源供电的运算放大器的输入引脚。 在该中、比较器的分压器输出连接到162k 欧姆。 正如您在上面的原理图中看到的电路、输出侧没有过流的可能性。

    死区具有较高的接地电阻。 我在电路板上测量了电阻(在从 PCB 上拆焊之后不是单独测量的)、甚至在电阻很高的情况下、电阻也接近将其接地的电阻器的电阻。

    TLV3701-EP 是一款有用的比较器、我也希望在我们的其他项目中使用它、因此我们必须信任它并了解这个问题的根本原因。 我认为 EP 是比汽车级更全面的质量标准、是对的、还是两件无关紧要的事情? 感谢你的帮助。

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    您好、Sedat、

    我不会盲目相信 R35将保护 TLV3701免受 ESD 的影响。 根据人体放电模型、8kV ESD 可以轻松地在微型 SMD 电阻器上产生电弧、因为8kV 可能会产生8mm 的火花! 我看到一些电路完全被 ESD 破坏。

    此外、2kV ESD 规格不足以完全保护 TLV3701免受 ESD 的影响。 2kV 可能足以进行安装和处理、但不足以在恶劣的工业或汽车环境中提供保护。

    因此、在任何情况下、我都会将 TVS 从"GND/open"线路安装到"5Vd.GND"。 如果您巧妙地将此 TVS 安装在 PCB 边缘、则可以帮助分流整个 TLV3701电路的 ESD。 切勿让 ESD 进入您的 PCB!!

    Kai

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    您好、Sedat、

    嗯...非常奇怪。

    它是持续吹风的相同位置、比如 U7、还是分散在这四个位置之间?

    这是在 EMI 测试之前还是之后发生的? 在"新鲜"的电路板上? 您是否先进行任何老化处理?

    您能否准确地判断故障发生的时间? 您提到了几个小时。

    还有什么共享5V 线路? 什么是电感? 继电器? 转换器? I/O 线路是否通过任何大型 EMI 发射设备、例如开关电源变压器或射频 TX?

    请记住、LDO 无法灌入电流、因此 LDO 输出可以轻松地拉高到输出电压以上。 由于这是一个16V 器件、因此它必须是一个偏高瞬态。 由于 TLV3702具有-16V 的反向电池保护、因此它也必须是巨大的负瞬态。

    如果您看到偏移电压发生变化、这将导致阈值发生变化、这将表示输入发生了变化。 因此、如果您使用 ESD/EMI 撞击它、则脉冲很可能会在分频器周围发生。

    正如 Kai 所说、小型 SMT 电阻器与 ESD 脉冲不匹配。 快速变化的 ESD 瞬变可以轻松地穿过任何电阻器上的几分 A pF。 大多数小型 SMT 电阻器将在100V 至200V 电压下击穿。 在测量(或预期)高电压时、通常会将电阻器分解为多个串联电阻器(例如四个160k 电阻器)、以扩展电压梯度并破坏串联电容。

    以上内容也适用于传导/辐射 EMI 测试。 当 Xc 低于 R 时、从数百 MHz 到 GHz 的频率可以很容易地找到通过简单分频器的方法

    在信号进入电路板的位置*添加一个小型(10-50pF)高电压陶瓷电容器*可以通过将高频能量直接分流至(安全/底盘)接地来"使边缘关闭"。
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    很抱歉、我无法理解、什么是 R35?

    更完整的是、我共享具有保护功能的电路。 如您所见、我已经使用了一个从 GND/ OPEN 到5VDC.GND 的 TVS。 TVS (https://www.digikey.com/products/en?keywords=SMBJ30A-E3%2F52GIDKR-ND)、但我不确定其 ESD 性能。 10 Ω 串联电阻器具有脉冲保护功能(https://www.digikey.com/products/en?keywords=541-3248-1-ND)、并且在连接到机箱的电路板边缘有470pF 电容。 我缺少什么吗? 我可以做些什么来改进?

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    它分散在四个之间。
    我们没有对该特定电路板运行任何 EMI 测试。 这些是新电路板及其在正常电气和环境条件下的首次测试。
    错误时间是随机的。 有些人忍受了10个多小时,有些人在一个小时内烧了。 平均误差时间约为4-6小时。
    不存在由5V 供电的电感或继电器。 5V 用于为某些 tlv2464运算放大器、3个逻辑门和这些比较器供电。 此外、还有一个 TS5A3159开关和一个由5V 电源供电的 SN74LVC1G66-Q1开关。 这两个开关、比较器、逻辑门和所有 tlv2464运算放大器都有其旁路电容器。 电路板上没有变压器或数字通信。
    正如我提到过的、我们没有在电路板上进行任何 EMI 测试、但我会记住您对 ESD 的建议。 我发布了包含保护功能的电路作为对 Kai 帖子的回复。 您可以看到、有一个连接到机箱的 TVS 二极管和电容器。 电容值大于您建议的值、这是否是问题?
    此错误的性质使我感到害怕。 如果我应用这些拇指规则、例如使用多个 SMD 电阻器、使用较小的电容等、最后使用的电路会持续1000小时而不是5小时、这将通过测试但最终失败、该怎么办? 是否有任何方法可以确保 ESD 不会成为问题?
    非常感谢
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    我阅读 www.ti.com/.../slva680.pdf、 其中声称从 ESD 源到机箱(或 GND)的阻抗和电感应较低。 我使用共模扼流圈(www.digikey.com/.../en )在电源侧进行共模滤波、但它当然也具有差分电感。 那么、将 TVS 连接到接地端是否使用共模扼流圈并使用串联10欧姆的不良做法进行隔离? 请注意、机箱连接到 TVS 和 TLV3701与电阻器和电容器一起使用的模拟接地端、因此共模扼流圈不在 TVS 和机箱之间。 此外、即使这是一种糟糕的做法、TVS 也连接在 GND/开路和 TLV3701所用的接地端之间、因此它仍应保护 TLV3701、对吧? 还是将电视连接到机箱更好?
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    您好、Sedat、

    在这段时间内是否有*任何*导致电路板上出现较大瞬变的*情况*? 是否*任何内容*打开或关闭? (电源?)。 部分不是只是无聊的“死”。

    我会在加电和断电期间以及断电后几秒(最长一分钟)在每个输入引脚上进行"峰值范围"测量、以观察最后的煤气量。

    您选择的 TVS 具有38V 的最大钳位电压。 如果瞬态电容性地通过分压器、则远高于17V 绝对最大值。

    您将共模扼流圈放在哪里? 共模扼流圈意味着平衡的信号。 如果您将扼流圈的一侧"接地"、则表示它无效。

    源极和电路之间的"接地"不应包含扼流圈。 使用扼流圈、您可以在高频(或快速边缘-如 ESD)下在接地端产生高阻抗(断开)、因此现在可以在接地端之间具有较大的交流差分。 通常、在接地端放置一个电容器、以提供直接交流路径、这与扼流圈的作用相反。

    我认为这可能是布局问题。 如果需要、我可以通过您注册的电子邮件地址与您联系、您可以直接向我发送布局以进行查看。

    但我们确实需要确定触发器和/或错误信号来自何处。

    C41、C42和 D8的接地端返回到哪里? 这些器件在瞬态期间具有最大的接地电流、需要直接进入系统/电源接地。 在布局中跟踪从保护电容器/二极管到主接地端的接地电流、并记住、在峰值电流期间、该走线沿线的电压可升高几伏。

    如果移除560k 电阻器会发生什么情况? 他们是否一直在死去? 如果是、请尝试同时短接 R36。 移除 R33? 移除 R37? 如果其中一个会有所不同、这将为您提供入口点的线索。 如果您将它们全部移除、但它们仍在消失、则表明原因是输出迹线或电源。
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    您好、Sedat、
    在原理图中、您将所有接地端显示为5Vd.GND、但在 IN-上有28V 电源。 28V 电源是如何接地的? 它与5V 电源位于同一平面上?
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    您好!

    是的、28V 上拉电阻和5V 常规电压共享同一接地层。

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    您好、Sedat、

    我会添加一个 TVS 来添加 TLV3701的每个神经痛点。 不过、即使在 TLV3701的输出端、TVS 也可以通过隔离电阻器进行隔离、以将 TVS 的寄生电容考虑在内。

    Kai