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[参考译文] LM3671:没有潜在解决方案的 ESD (静电放电)问题

Guru**** 2457760 points
Other Parts Discussed in Thread: LM3671

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/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1517829/lm3671-esd-electrostatic-discharge-problem-with-no-potential-solution

器件型号:LM3671
主题中讨论的其他部件: Strike

工具/软件:

我 在电路中将 LM3671MF-3.3/NOPB 用作3.3V 稳压器。 在此设计中、我们有一个使用 Type-A USB 的 USB 2.0连接器。 我们将 USB 的外壳直接连接到我们的数字接地端(与 LM3671MF-3.3/NOPB 使用的接地端相同)。

当我对 USB 外壳进行电击时、3.3V 稳压器会损坏、不再工作。 当我用新的3.3V 稳压器替换3.3V 稳压器时、电路板将正常运行。  

如您所见、我们存在 ESD 问题、这会影响我们的许多电路板、从而导致客户不满意。 我尝试了将 TVS 二极管直接连接在3.3V 稳压器输入端的典型解决方案。 这导致了一种更可靠的解决方案、但在多次令人震惊的情况下、3.3V 稳压器最终仍失败。 我使用的 tvs 二极管是 SP0502BAHTG。 我尝试了单侧和双侧(通过连接2 SP0502BAHTG 的串联)连接我的 TVS 二极管,它失败了,当冲击 USB 外壳。

我认为问题在于 LM3671MF-3.3/NOPB 的绝对最大电压为5.5伏、我们在其中输入5伏、这不能为我们提供很大的裕度。 这意味着、如果 SP0502BAHTG 做得很好、它的最大钳位电压为8.5V、比我认为会造成损坏的绝对最大值高3伏。 最困难的是、没有真正的 TVS/齐纳二极管能够满足钳位到5.5V 的标准、但 反向关断电压为5伏。 即使有这样的二极管、我也不确定自己是否适合使用、因为二极管短接和提供 ESD 保护的二极管之间只有0.5V 的裕度。

对于 LM3671MF-3.3/NOPB、您是否有任何很好的 ESD 问题解决方案? 您以前见过这个问题吗?

谢谢、

Trevor

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    尊敬的 Trevor:

    LM3671符合数据表中所述 JEDEC 标准的 ESD 冲击条件。 这些 ESD 冲击的脉冲宽度通常非常窄、只有几 ns。

    如果您在应用中看到的尖峰时间较长、可能不仅仅是 ESD 冲击、这可能会导致器件损坏。 我的建议是使用铁氧体磁珠对阻尼输入滤波器进行实验( https://www.ti.com/lit/an/slvafe0/slvafe0.pdf )。 具有低 ESL 的小外壳尺寸电容器也可与滤波器搭配使用、来为尖峰提供低阻抗路径。 您可以使用额外的滤波器监控 LM3671输入引脚上的电压、查看其是否低于绝对最大值规格。   

    如果尖峰电压无法降至 LM3671的绝对最大额定值以下、那么您可能必须考虑一款具有更高绝对最大额定值的替代器件。

    此致、

    Varun

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    尊敬的 Varun:

    由于我们没有任何 ESD 仿真硬件、因此我对 USB 外壳的震惊之处在于使用了烧烤点火器/冲击器、因此冲击的持续时间可能比典型的 ESD 冲击更长。 我可以尝试添加一个具有低 ESL 电容器的铁氧体磁珠、看看这是否会有所不同。

    我现在还质疑这些缺陷是否来自 ESD 或其他来源。 这些监管机构不断失败并从客户那里回来、但我能够复制它的唯一方式是震惊 USB 外壳。 是否可以让德州仪器(TI)的某人运行故障分析报告、以便找出根本原因是什么?  

    谢谢、

    Trevor

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    尊敬的 Trevor:

    除了您施加的电击之外、您能否 在插入 USB 电缆或应用正常运行期间检查 LM3671的输入端是否存在任何电压尖峰?

    添加铁氧体时、您可能还需要添加一个额外的阻尼电容器(带 Rd 的 CD)、因为铁氧体的电感以及原理图中的4.7uF (C6)可形成无阻尼 LC。  

    我们可以运行 FA 来查看 IC 中的损坏情况。 但是、损坏的根本原因很可能是输入端的电过应力。  

    您可以在此处提交故障分析申请: https://www.ti.com/support-quality/additional-information/customer-returns.html

    此致、

    Varun

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    Varun

    插入/拔下产品电源时、输入端没有尖峰。 使用示波器测量输入电压时、在产品以正常稳定状态运行时、可以在输入端获得这些电压测量值:

    最大电压:5.36V、最小电压:5.12V、平均电压:5.22V

    这些电压处于 IC 的绝对最大值范围内、尽管5.36V 尖峰略接近绝对最大值 在我们的应用中、唯一以3.3V 电压运行的器件是微控制器、EEPROM 和键盘、因此我认为电流消耗不是问题。 我可以尝试添加一些推荐的组件、看看这样是否有所帮助。

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    尊敬的 Trevor:

    感谢您的信息。 该器件的绝对最大值为6V、应该能够处理高达该值的电压。 您可以使用额外的滤波器尝试电击测试、看看它是否有助于滤除尖峰。

    此致、

    Varun