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[参考译文] SN65HVD33-MREP:尝试找出 EP 发生的故障

Guru**** 2840320 points

Other Parts Discussed in Thread: SN65HVD33

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/interface-group/interface/f/interface-forum/1630599/sn65hvd33-ep-trying-to-figure-out-a-failure-that-occurred-with-sn65hvd33mdrep

器件型号: SN65HVD33-SN65HVD33 EP
主题: SN65HVD33 中讨论的其他器件

我们在连接到进行 EMI/EMC 测试的 DUT 的测试系统中使用此芯片。 参考图片、应该理解的测试设置是 DUT 仅通过 RX_H 和 RX_L 线路连接到该芯片、但测试仪确实通过同一电缆束中的单独线路为 DUT 供电。 芯片的 3.3V 电源不在该电缆中、也不连接到 DUT。 物理电缆长度约为 3.7 米(12 英尺)。  这是一根非屏蔽电缆、错误地进行了 CS116 测试。 但是、我们的 RS 422 线路能够 正常地以双绞线运行、此外、它们还具有 TVS 二极管保护。  

测试团队观察到、在此测试之后、与 DUT 的通信失败、在观察到芯片本身时、我们注意到发生了一些熔断。 这不是一个开放的火山口,只是一个椭圆形的芯片的中心看起来部分熔化。 我们未观察到任何引脚上有任何可见的损坏。 很遗憾、我无法提供芯片或图片。 我想找出故障机制、以便将来更好地保护芯片。
RS422_safetoshare.png

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    您好 Nathan、

    根据您对该收发器的描述、似乎违反了该收发器的绝对最大值条件。  

    我并不是最熟悉 CS116、但它听起来与 IEC 61000-4-4 标准的电气快速瞬变 (EFT) 有些相似。 EFT 有多个脉冲、较难防范。 如果您详细了解传播到 SN65HVD33-CS116  总线引脚的确切 EP 电压、请告诉我。  

    我查找了您组装的 ESD 二极管、该二极管符合 IEC 61000-4-2(空气间隙和接触测试)和 IEC 61000-4-5(浪涌)标准。 这些都是单脉冲测试。 该二极管也是单向的(理想情况下,RS RS-485 应该具有双向二极管)。

    钳位电压也正好位于 SN65HVD33-SN65HVD33 EP 可处理的边缘。  SN65HVD33-SN65HVD33 EP 的额定故障保护为 14V、因此您需要确保二极管钳位在该值以下。 因此、我猜测您的二极管由于 CS116 测试而无法正常激活、或者它正在激活、但钳位电压会导致 SN65HVD33 死亡。  

    如果您能、我强烈建议您试用我们的 THVD2452V-THVD2452 EP。 这是一款更新得多的收发器、内置了更多功能和保护功能。 值得注意的是、它在总线引脚上具有 70V 故障保护、并且内置了 IEC 61000-4-2 和 IEC 61000-4-4 (EFT) 保护。 该收发器的生存机会要高得多。  

    另一种选择是使用保险丝: https://www.ti.com/lit/ug/tiduer9/tiduer9.pdf 

    此致、

    Ethan

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    Ethan、感谢您的回答。 您提供了一些真正的食物供您思考。 当涉及到保护时、我们肯定需要启动我们的游戏。

    然而,虽然我并不是在暗示你是错的,我会反对这个芯片和这个完全相同的排列的二极管是什么你会发现在连接的另一侧,而那一侧没有失败。 事实上、我可以告诉您、测试仪团队根本没有设计、我们镜像了提供 DUT 的产品团队。 我知道、一个芯片发生故障、而不是另一个芯片发生故障可能是由于产品差异的变化、但这不是一个令人满意的答案。 与大多数公司一样、我们重复使用已知良好的架构、因此这只是从其他器件中拉出的一种布局、用于此设计。 虽然最后一个答案可能是 TX/RX 线和二极管、但我真的想研究另一种途径。  

    如果您不介意、我想把这个问题的总体范围扩大到什么可能导致芯片发生故障、此时它消耗了足够的电流来烧毁芯片? 什么原因可能导致它出现在前端(连接到其他设备的一侧)、什么原因可能导致它出现在后端? 现在我所能说的是、我们的芯片发生了瞬态、并且发生了故障。 我试图证明瞬态导致了故障、我正在尝试确定机制、以便能够按需生成。 我不能跳到这样一个结论:瞬态本身在我们实际有两个测试样本、只有一个失败时就这样做了。 我和我的团队感谢 您的帮助。

    CS116 的文本可从以下网址获取:

    https://everyspec.com/MIL-STD/MIL-STD-0300-0499/MIL-STD-461F_19035/

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    我看了一下 CS116 部分、现在我更好地掌握了。 它似乎是针对电源线而不是信号线的电流注入测试。 也许我在您的解释中遗漏了这一点、但设备发生故障时、注射发生在哪里? 它是在 VCC 电源轨上还是在 A/B/Y/Z 总线线路上?  

    给您几个问题:

    • 您有没有机会发送另一个收发器的原理图?
    • 您是否知道组装的 10 欧姆电阻器是不是防脉冲电阻器?
    • 您是否还能与通过的收发器共享从电流注入点到故障收发器距离的一般距离?
    • 在测试过程中、您是否能够测量可疑故障针脚 (A/B/Y/Z 或 VCC) 上的电压?
    • 为了帮助缩小受损引脚的宽度、您可以测量受损器件每个引脚的接地阻抗、然后将其与正常工作的器件进行比较。
    如果您不介意、我想将这个问题扩大到什么原因会触发芯片故障、因为芯片消耗了足够的电流来将其烧毁?

    当然。 尽管我们没有指定此收发器的额定电流、主要是电压。 对于总线侧、超出 ESD 额定电压 V (TRANS) 额定值、总线电压额定值(–9 至 14V) 将导致器件完全熔断。 我看到的最常见故障是中断总线引脚上的–9 至 14V 额定值。 这可能会而且确实表现为封装中的熔化或空洞。  

    对于“后端“或逻辑/电源侧、我会考虑违反 VCC 绝对最大值的情况。 如果电压高于 6V、则可能是故障原因。

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    您可以在这里看到、我们的 RS 422 设置就是它们的镜像。 唯一的区别是、它们将 TVS 二极管放在与连接器不同的板上、但它们在物理上并不远。 测试设置如图所示。 测试仪和测试点之间的电缆约为 10 英尺、测试点和 DUT 之间可能有 2 英尺。 EMI 线路使用磁环来注入波形。

    我必须询问设计人员这些电阻器是什么并进行研究。  

    目前这些引脚上没有监控功能、因此我们必须在该测试进行时弄清楚具体情况。 无论如何、这需要一段时间、我们才能够回到 EMI 暗室。

    不幸的是、我们失去了对特定芯片的访问权限。 我们可能会尝试重现故障、但正如我所说、我们不能立即回到会议厅。  

    感谢您的持续支持。

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    接下来、电阻器是 CRCW0603100RFKEAHP 和 CRCW060310R0FKEAHP 。  

    另一位工程师的一个问题“我想回答的一个问题是使能线路是否为差分对提供更多保护“。 可以看到、我们在使能线上保留电源。 这对整体保护方案是否有任何影响?

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    感谢您分享所有这些信息和电阻器。 大多数客户使用了错误的 10 欧姆电阻器、但这些是正确的。 防脉冲电阻器有助于吸收各种瞬变/脉冲、这比常规的 10 Ω 电阻器更重要。 只需仔细检查两个收发器上的电阻器。  

    从图中可以看出、与 EUT 测试仪相比、EUT 是否发生故障。 实际接近瞬态负载源会产生这种影响。 由于电缆长度较短、EUT 中的收发器可能是具有最小 GND 电阻的路径(假设损坏源位于 A/B/Y/Z 引脚上)。

    使能线路确实具有与总线引脚不同的额定值。 它们的 ESD 保护比总线少(但由于 CS116 脉冲的长度,这可能与正在执行的测试无关)。  

    如果您不熟悉 HBM ESD、可以将其视为比 IEC 61000-4-2 接触/空气间隙更弱的 ESD 标准。 这种 HBM 等级与可能传播到 VCC 线路的较低电压纹波无关。 例如、如果 VCC 网络上的纹波大于 6V、则可能会先损坏 VCC 引脚、然后损坏 RE 下一步 (Re 引脚的最大额定值为 7V)。 VCC 为 6V)。

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    Ethan、感谢您的验证。 正如我提到的、测试仪 RS422 配置是从 EUT 侧借用的、EUT 是许多现有(相当旧且经过测试)产品中使用的已知配置。 在此设置中、我们不希望任一侧失败、当然、您是对的、如果您有任何预计 EUT 侧出现故障、但实际上是测试仪侧出现故障。

    我注意到、我们一侧的 TX 线路上错误地存在电阻、这意味着我们在 EUT 侧有一个与 RX 线路并联的电阻器。 我仍在尝试不要让手指指向特定的故障模式。 假设我的芯片有一个可以提供大电流的电源。 EUT 芯片没有烧坏,虽然我不能把它打开,说它遭受了绝对没有损坏。 我的测试仪芯片是否有办法为 TX 获取功率、而不会最终损坏或损坏 EUT 芯片? 我想象它们必须处于不同的相对电压下、这样 TVS 将在 EUT 侧打开、但在测试仪侧不会打开。  

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    我不确定我是否完全按照您关于测试 EUT 测试仪芯片的问题进行了解答。 但是、如果您希望芯片从电源中消耗大量电流、那么我会按照数据表的规格执行短路测试、以消耗大部分电流:

    您可以运行的另一项测试是在电流注入测试期间测量两个收发器上 GND 引脚的电压。 我想知道是否存在接地电势差、因为 电流注入探头正在测试图中的黑色 GND 线。 我对 LISN 不太了解、但我想知道 LISN 是否会在收发器之间形成一个隔离栅、导致一个收发器的电压高于其额定电压。 不过、这种 GND 电位差只会在通信期间出现问题。  

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    我认为我的团队倾向于电压差、但我想知道什么情况会导致闩锁、即芯片一直尝试拉取电流、在这种异常情况下、它是否会拉取电流、直至温度太高、某些东西刚刚失败? 我们看到一个熔化的地方,所以它肯定是严重过热。 我曾要求解释不是 TX/RX 线路的原因、但鉴于这些线路上发生的瞬态、我仍然想尝试找到涉及 TX/RX 的说明、但这并不是瞬态本身。  

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    您好 Nathan、

    今天是一个公共假日。 请在下周前提供反馈、谢谢。

    此致、

    Michael。

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    此收发器在温度达到~165°C 时关闭。 因此、它不会在大电流/高温条件下继续运行、从而使封装本身熔化。  从我之前处理的场景中可以看出、当差分总线承受过大的应力(高于数据表的电压条件)时、封装会在不同程度上融化。 此时、如果不知道引脚的确切损坏/电压电平、我认为还有更多可以评论的内容。 但如果您有任何其他问题、请告诉我们。  

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    Ethan、您提供了大量信息、让我的团队继续前进。 我想我们正努力研究一种故障机制、但我们现在需要在实验室中进行一些测试。 完成后、我会再次提出我的调查结果。 谢谢。