[参考译文] ADS1278-SP：错误的电源序列和过流

您好 Kevin

首先、 当使用不正确的上电顺序时、ADS1278-SP 不会损坏。  我们创建了一个应用手册、其中更详细地讨论了该主题。

ADS1278-SP 上电复位过程

出于以下两个原因、我们建议使用数据表中指定的序列。

1、 由于不遵循建议的上电顺序、器件可能无法正确复位。  然而、这可以通过在器件上电且数据首次出现后将 SYNC 引脚置为有效来轻松纠正。

2、 当不遵循建议的上电序列时、所有内部偏置电流都将默认为最大值、这可能导致高达 AVDD 电源上正常工作电流的 2 倍。  此条件不会损坏器件、并且只要电源能够提供增加的电流、直到正确复位、就不是问题。

我不清楚上述输入电流波形是适用于 IOVDD、AVDD 还是 DVDD。  我希望 AVDD 达到大约 200mA 到 250mA、然后在所有电源上电并且 SYNC 引脚已置位后恢复正常。

如果其中一个输入在电源启动之前施加的电压超过 0.3V、ADS1278 可能会损坏。  出现这种情况时、10mA 连续和 100mA “瞬时“评级现在适用。  （瞬时约为毫秒级，以便外部 ESD 保护电路有时间钳制。）  如果模拟输入放大器由与 ADS1278 AVDD 电源不同的电源供电、从而在 AVDD 电源通电之前驱动模拟输入、则会发生这种情况。

请确认上述波形是否适用于 IOVDD 电流。  如果是、那么我预计会有一些其他故障模式、例如在 IOVDD 电源上电之前使用外部控制器 (MCU、FPGA) 驱动数字引脚。

此致、
Keith Nicholas
精密 ADC 应用

嘿 Keith — 感谢您的答复。  

附加的波形适用于 IOVDD。 这是在此期间唯一供电的电压轨。 以下是一些后续问题：

1 — 在数据表的第 7.1 节中、它列出接地最大数字输入为 DVDD +0.3V。 您能否确认这是正确的？ 不应该是 IOVDD + 0.3V？ 我们的设计使用 2.5V 的 IOVDD 和 1.8V 的 DVDD。  

2 — 向我们的 ADC 施加 IOVDD (2.5V) 时、CLKDIV 也会获得 2.5V。 此情况是否会触发此数字输入的 100mA 最大瞬时额定值？

3 — 任何 ADC 电压轨（例如 AVDD 至 IOVDD/DVDD、IOVDD 至 AVDD/DVDD、或 DVDD 至 AVDD/IOVDD）之间是否存在任何二极管？  

如果您有任何其他问题请告诉我。 我感谢支持。

恭敬地说：

Kevin  

您好 Kevin、

1. 这是数据表中的错误。  所有数字引脚都以 IOVDD 为基准、数字输入应保持在–0.3V 至 IOVDD+0.3V 的范围内。  ADS1278 数据表的商用版本正确显示了 ABS MAX 规格。  DVDD 仅用于内部逻辑、没有外部 IO 引脚以该电源电压为基准。

2. 只要驱动 CLKDIV 引脚的逻辑门的电源电压与 IOVDD 电源电压相同、那么您就不会出现超过–0.3V 至 IOVDD+0.3V 电压限制的问题。  但是、如果逻辑门电源是其他电源、这可能会在上电期间违反输入电压要求。  您可以在上电时使用双通道示波器轻松确认是否满足此要求、并同时测量 CLKDIV 和 IOVDD 引脚。  假设 CLKDIV 在上电期间驱动为高电平、这两个电压应该一起斜升。只要 CLKDIV 引脚电压低于 IOVDD+0.3V、就不会出现任何问题。

3. 所有 ADC 数字和模拟输入端都有 ESD 保护二极管。  不同的电源轨之间没有特意设计的二极管（AGND 和 DGND 引脚之间有背对背二极管）、但由于这是单片 IC、因此在超过绝对最大值规格并在内部将电流反馈到其他电源时、始终会存在可正向偏置的寄生 PN 结。

即使在上电期间超过绝对最大值规格、器件也不会进入闩锁状态并从 IOVDD 电源汲取高电流、这在您的情况下似乎会发生。  有一种绝对最大值规格在超过时对闩锁效应很敏感、即 AGND 到 DGND 规格为–0.3V 至+0.3V。

我见 过客户的电路板在 AGND 和 DGND 之间使用分离的接地平面、然后在某种类型的过压或 ESD 事件期间产生闩锁条件、其中接地平面电压会暂时超过这些规格。  如果具有分离平面、可能还需要在上电期间在 ADC 封装附近的 AGND 至 DGND 差值处使用示波器进行测量、以查看是否存在任何瞬态。

问题：

• ADC 是否需要下电上电来清除高电流条件、或者是否可以在所有电源都启动且 SYNC 引脚置位后恢复正常运行？
• 您使用的是单个接地平面还是分割的接地平面、并且该平面连接在一起、与 ADC 封装有一定的距离？
• 上电期间的 IOVDD 电压过冲是否超过 3.6V 的绝对最大值规格？  这也会导致闩锁情况。

此致、
Keith

嗨、Keith、

我们在 ADC 处将 AGND 和 DGND 连接在一起。 我们再次运行上电测试、仅对 ADC 施加 IOVDD 和 CLKDIV（2.5V，相同电源）。 也会看到相同的行为。 我附加了一个更长的示波器捕获图、其中显示了初始电流尖峰、150mA 处的电源限制和 OCP 关断。 当我们清除 OCP 时、我们注意到从我们的电源汲取~μ A 92mA 恒定电流。 我还附上了电压的示波器捕获、其中没有显示 2.5V 输入进入 ADC 的任何过冲。  

问题答案：

• ADC 是否需要下电上电来清除高电流条件、或者是否可以在所有电源都启动且 SYNC 引脚置位后恢复正常运行？
  • 我们的电源会因过流而跳闸（设置为 150mA）。 当我们清除 OCP 时、我们会看到从电源汲取稳定的 92mA（（<IOVDD 2mA 关闭时）。 此时、我们没有尝试对 SYNC 引脚进行任何操作。  
• 您使用的是单个接地平面还是分割的接地平面、并且该平面连接在一起、与 ADC 封装有一定的距离？
  • 我的理解是、我们在某些部分中拆分了单个接地平面、但所有元件都在靠近 ADC 的位置连接在一起。  
• 上电期间的 IOVDD 电压过冲是否超过 3.6V 的绝对最大值规格？  这也会导致闩锁情况。
  • 根据我们的测量结果、它似乎不会出现过冲。

其他问题：

1 -~Δ V 280mA 的瞬时尖峰是否会导致器件在短于 1ms 的时间内性能下降？ 150mA 持续~40ms 怎么办？ 最后、90mA 连续模式是什么？ 我们正在尝试评估这种电流消耗是否可接受 、或者此器件是否已降级到需要更换的程度。  

2 — 您是否意识到可能导致闩锁的其他情况？  

您好 Kevin、

IOVDD 电源不应超过 1.5mA 的数据表规格、即使在不遵循建议的上电序列时也是如此。  上电期间将出现瞬时大电流消耗、以便为 IOVDD 电源上的任何内部或外部电容充电、但当电流限制为 150mA 时、该电流尖峰应低于 1 微秒。

根据您提供的信息、ADC 似乎已经损坏。  由于 ADC 在上电时在 280mA 处出现尖峰、然后在 150mA 处出现电源电流限制、最后您能够使 ADC 保持通电、但如果 92mA 具有稳定的电流消耗、远远超过 1.5mA 最大规格、则表明器件已损坏。

正如我之前提到的、电源序列不会导致任何损坏、但确实会在系统中或组装过程中出现损坏 ADC 的问题。

回答您的问题：

1. 瞬时尖峰可能是由于 ADC 已经因之前的事件而损坏。

2. 如何为系统中的 ADS1278 供电?  它是由线性稳压器或开关稳压器供电、还是使用 MOSFET 开关或系统中的其他机制来“硬开关“电源？  由于电源线上的任何寄生电感、极快的开关会导致电源轨上出现振铃。  在某些情况下、这可能会导致足够高的电压过冲、从而超过器件的绝对最大规格、并可能损坏器件。

此致、
Keith