上电期间注意电路的输入电压

电气过应力 （EOS） 描述了由超出设备规格限制的电流或电压对电气设备造成的损坏。但是，让我们回到底线。热损坏表现为明显熔化或烧焦的金属、碳化的模塑料以及其他热损坏迹象，例如金属线和熔化或蒸发的键合线。

在电气方面，该设备会以多种方式出现灾难性故障：提供或吸收过多的电源电流，在电源电压和地之间表现为低电阻，输入或输出引脚与电源或地短路，或与一个或多个引脚的连接断开，在大多数情况下，是功能故障。EOS 事件可以是短暂的，仅持续几毫秒，也可以在超出规范的情况持续存在时持续。EOS 可以由单个非重复事件产生，也可以是持续的周期性或非周期性事件的结果。

在之前的博客中，“使用 ESD 电路解决所有问题？买家小心！” 我们了解到 EMI 信号会干扰并使用简单的运算放大器 （op-amp） 造成严重破坏。在该系统中，添加到注入 EMI 事件中的电路信号组合使器件的输入级超出了电源规格。

EOS 事件的另一个应用场景是运算放大器的输入信号先于电源电压。缓冲器配置的放大器容易受到这种上电事件序列的影响（图 1）。

图 1. 采用缓冲器配置的单电源放大器。

看一下图 1，并想象电路板的输入电阻为零欧姆。输入电压 （V IN ） 和随后的电流 （I IN ） 通过信号非常小的源电阻 （R S ），然后直接进入运算放大器的同相输入端。在理论上的放大器缓冲器配置中，放大器输出电压 （V OUT ） 将与放大器输入电压匹配。在实践中，电源电压迟到了，放大器的压摆率会减慢这个过程。

如果未检查来自输入源的电流通过放大器，这种情况可能会损坏输入 ESD 保护内部晶体管。例如，假设电源在 50ms 内从 0V 缓慢上升到 5V，而 3.5V 输入信号在电源开始上升 5ms 后施加（图 2）。

图 2. 潜在不良 EOS 事件的时序图。

在图 2 中，这种情况的问题是输入最初高于正轨电压。这个高电压开启放大器的正 ESD 二极管，初始电流尖峰大于 30mA。在电流尖峰之后，电流从大约 17.5mA 缓慢衰减到 0mA。这种衰减一直持续到电源和输入之间的电压差略小于 0.6V。如果输入源 （V IN ） 具有低阻抗 （R S ） 并且可以提供电流，则潜在的有害电流会流过 IC 走线、ESD 二极管和键合线。

这个漂亮的模拟指出了问题所在；然而，在现实生活中，您的放大器的走线和连接点被破坏了。所以，让我们解决这个问题。通过包括 10kW 至 100kW 串联输入电阻器 （R IN ），它将保护输入电路免受损坏。使用输入串联电阻，放大器输入端的电压将降低 R IN x I IN。

EOS 会在过压、过流条件下对组件造成热损坏。目前，没有针对 EOS 条件的行业测试标准。为避免 EOS 麻烦，请在上电和断电期间控制电源斜坡并监控 I/O 引脚的状况。正如我们在上一篇博客中所了解的，屏蔽敏感的高阻抗走线免受 EMI 的影响。这篇博客指出了一个常见的 EOS 上电条件和一个简单的添加电阻器解决方案。

审核编辑：郭婷