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[参考译文] MSP430F5437A:由于设计错误导致的芯片可靠性-连接到 DVCC 和 AVCC 的 VCORE

Guru**** 2531950 points
Other Parts Discussed in Thread: MSP430F5437A, ADS7924

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/microcontrollers/msp-low-power-microcontrollers-group/msp430/f/msp-low-power-microcontroller-forum/822505/msp430f5437a-chip-reliability-due-to-design-error---vcore-connected-to-dvcc-and-avcc

器件型号:MSP430F5437A
主题中讨论的其他器件: ADS7924

您好!

我们最近发现了一个产品的设计错误、该产品在8年的时间内以相当低的数量(500-700件)制造。 该设计错误的症状直到最近才出现在生产运行中。  我们的错误是在+1.8V 时将 DVCC、AVCC 和 VCORE 连接在一起。  症状是启动/加电复位(POR)/放电复位(BOR)不可靠

数据表非常清楚 VCORE、我们的错误很明显:"VCORE 仅供内部使用。 不能进行外部电流负载。 VCORE 只能连接到推荐的电容值 CVCORE。"

我们提供的产品采用了此设计错误、并通过了生产测试、其中包括每个单元的温度循环和重复电源循环。 在我们最近的批量生产之前、他们一直在正常可靠地运行、而一些交付的设备已经运行了数千小时。

我的问题是、TI 是否认为存在因该设计错误导致 IC 故障的风险?  是否存在将 VCORE 短接至 DVCC/AVCC 引脚并允许运行而导致 MSP430器件损坏的合理风险?

谢谢!

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      是否存在将 VCORE 短接至 DVCC/AVCC 引脚并允许运行而导致 MSP430器件损坏的合理风险?

    是的

    您超出了最大规格。

    应力超出绝对最大额定值下列出的值可能会对器件造成永久损坏。


    长时间处于绝对最大额定值条件下可能会影响器件的可靠性。

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    Peter、感谢您的参与。  以下是我的担忧:

    绝对最大额定值不专门讨论此问题、至少不在绝对最大额定值中。 在"施加到任何引脚(不包括 Vcore)的电压:-0.3V 至 VCC+0.3V"行有一个脚注、规定 VCORE 不应从外部加载或施加电压。  但是、它并未说明在哪个电压或电流负载下、器件实际上可能会受到永久性损坏。 它只是通用引脚欠压/过压限制的脚注。

    简单方便的答案是推断、在任何级别的直流负载或 VCORE 的外部电压下都可能会造成永久性损坏。  但是、在确定现场产品的管理(例如召回)时、在决定解决方案之前、它有助于非常确信存在实际风险。  例如、如果最可能的风险是监控器/BOR 电路偶尔出现故障、那么这种情况与硬 IC 故障的风险有很大不同。

    我认为真正回答这个特定问题的唯一方法是使用有关器件运行的内部信息。 作为 E2E 上的第一次海报、我不确定这是否是提问类似问题的正确场所。

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    您好、Brent、  

    您的问题的正式答案是、如果违反规范、可能会发生任何意外行为。 但我可以帮助从工程角度进行分析。  

    是 MCU 内置的稳压器。 您可以从 MSPF5437A 用户指南的图2-2中获取方框图。  

    如果 Vcore 直接连接到 DVCC、则将绕过稳压器。 从数据表第5.22节中删除了 VCORE 规格典型值为1.4V 至典型值1.9v。 如果 DVCC 大于1.9v、则 Vcore 域中的内部负载电路将断开或生命周期缩短。 您似乎正在为 DVCC 和 Vcore 提供1.8V 的电源。 因此 MCU 仍然可以工作。 但 PSRR 不会产生任何影响、因为 LDO 是通过的。  

    我认为您的固件中的 Vcore 设置应为 PMMCOREV=0、并且您运行 MCU 的频率应低于8MHz。 对吧? 您可以检查 Vsvsh_it 的设置。 我认为应该是1.57v~1.78v。 根据数据表、V (dvcc_Bor_IT-)应该~1.45v。 由于 LDO 被旁路、PSRR 不起作用、因此 DVCC 上的噪声纹波将进入内部 Vcore 域逻辑电路。 如果纹波电压降至1.78v、则可能会发生 SVS。 如果纹波电压降至1.45v、则可能会发生 BOR。 由于如果电路板电源管理电路设计不好、DVCC 很容易受到外部噪声(ESD、EFT、RF 等)的干扰、因此 DVCC 上的纹波噪声将成为您在电路板上看到的不可靠复位症状的来源 (复位源可以是 SVS/POR/BOR)。  

    根据用户指南和数据表中的信息、我们可以看到上述潜在风险。 但由于 MSP430F5437A 的内部电路设计没有披露、因此也存在不确定的风险。 因此、如果没有详细审查内部电路设计、我们就无法进行全面的风险评估。  

    我希望我的回答能帮助您解决您的问题。  

    谢谢、此致、  

    Lixin  

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    你(们)好、Brent

    第二个想法是、您的"不可靠的启动/POR/BOR"可能与1.8V 电源相关。   

    如果可能、请尝试使用2.2V 电压

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    Brent、  

    如果使用2.2V 电源、最好根据 Vcore 的运行规格将 Vcore 从 DVCC 上断开。  

    谢谢、  

    Lixin  

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    感谢 Lixin 的分析!

    为了解决这一设计错误、我们考虑切断将 VCORE 连接到1.8V VCC 的 PCB 布线。 最终结果是 VCORE 引脚"悬空"。 这将防止1.8V 电源驱动 VCORE、但随后会使 VCORE 没有推荐的电容(470nF 或10:1 Vcc_cap/VCORE_CAP 比率)。  我已经在室温下测试了5个组件、切断了 VCORE 走线、没有 VCORE 外部电容、并且它们100%引导。  与 VCORE 短接至 Vcc 相比、这种方法看起来更加可靠、但在温度和其他工作条件下仍存在稳定性能的重大风险。

    我们目前正在研究如何对组件进行返工以在 VCORE 上添加适当的电容。  当然、这方面的具体解决方案不在本论坛的范围之内。

    Peter -我认为、只要 VCORE 连接正确、在我的设计中使用1.8V VCC 应该是可以的。  将电压提升至2.2V Vcc 可能会支持更高的时钟速率、但考虑到现有装配体的其他设计限制、这是不可行的。  但是、感谢您提供一些想法、以供将来重新设计时考虑。

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    您好、Brent、  

    我很高兴看到5个返工电路板上的测试结果显示出更可靠的性能。  我认为、切断将 Vcore 连接到1.8V VCC 的 PCB 布线并尝试在 Vcore 布线上添加合适的电容器是正确的方向。

    如果您认为问题已解决、请按"已解决"按钮关闭此主题。 如果您有更多问题、请告知我们、如果您想了解其他信息、也可以打开新主题。  

    此致、  

    Lixin  

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    您好、Brent、  

    请访问 http://e2e.ti.com/support/microcontrollers/msp430/f/166/t/762258 

    数据表中表示的特性测试数据仅在2.2V 和3V 下执行。 无法保证在2.2V 以下工作时的特性。 请记住、如果您在1.8V 电压下运行、则还会有零裕度、因为1.8V 是绝对最小值

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    谢谢、Peter!  我不明白在外设操作方面使用1.8V 的风险。  我确实使用来自 MSP430的1.8V I2C 链路与额定电压为1.8V VCC 的 TI ADS7924通信。  它还没有给我带来问题(我注意到了)。  在管理具有不同电压范围的器件时、当然需要考虑很多权衡因素、但我将尝试在下一个设计中避免为 MSP430使用1.8V 电压。  感谢您向我介绍此链接。