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分享一个过压保护、防反接、缓启动电源保护电路

过压保护、防反接、缓启动电源保护电路过压保护、防反接、缓启动电源保护电路原理说明： 1、过压保护正常输入无过压：稳压二极管D3截止，使得VCC_BAT通过R4/R6到达Q2PNP管的基极，而Q2的射极也是VCC_BAT，因此Q2的Vbe=0,Q2截止。关注公众号：硬件笔记本因此Q1PMOS的栅极通过R7/R8接地，源极为VCC_BAT，故Q1的Vgs<0，Q1导通，VCC_BAT与VCC_24V导通，正常输出24V电压给后级电路。过压情况>26V一般会到28-30V，稳压管D3反向击穿，将Q2PNP管的栅极电位钳制在其稳压值28V而Q2PNP的射极电压接的是过压的VCC，因此Q2PNP的Vbe<-0.7，PNP导通，之后过压的VCC通过导通的Q2和R7到Q2PMOS的栅极，由于管压降很小，可以近似认为Q2PMOS的Vgs=0，PMOS关断，无输出电压到后级电路，实现过压关断保护。关注公众号：硬件笔记本问题：关断时间有延迟。主要原因是PNP导通后集电极处电位需要快速升高到电源电压才能使得PMOS关断，而由于电容C4的存在，电位上升速度受限，τ = Rg * C。可能的改进方案：外加一个控制电路来直接控制PMOS的栅极G，直接挂在稳压管1脚处就可以了。 2、防反接/欠压保护当没有电源输入/电源输入小于Q3NMOS的Vgs阈值电压、电源反接的时候NMOS关断地网络断开，无输出到后级回路实现保护；关注公众号：硬件笔记本正常输入状态可以通过D4稳压管将Vgs 钳位到 10V，保证Q2NMOS开通，地网络接通正常输出。 3、缓启动 C4作用：一阶段：接通瞬间 Q2PNP导通，Q1PMOS的栅极通过Q2和R7迅速到达VCC_BAT，使得Q1的PMOS的Cgs充电完毕之前达到Vgs = 0；二阶段：此时由于VCC_BAT通过R4和R6到达PNP基极，让PNP关断，同时电容C4两端电压不可突变，故VCC_BAT通过R4/R6/R8回路给电容C4充电，期间电容等效为一个阻值不断增大的内阻，此电阻与R8串联分压，此电阻上的分压不断增加，因此PMOS管的栅级电位因此分压逐渐降低直到Vgs < Vgs阈值，PMOS开启，从而实现缓启动。各电源输入端口/各级电源拓扑的瞬态保护。关注公众号：硬件笔记本一般使用保险丝+TVS瞬态二极管吸收电压过冲以及瞬时大电流保护各个电源端口可以加一个肖特基二极管防止电流/电压倒灌

11-26 138浏览
芯片时序导致的“失效”

在芯片的失效分析中，有很多时候在板是故障的，但是拆下来后测试单体却又是正常的，导致这种现象主要有两种可能： 1）芯片的故障不稳定，典型案例如键合缺陷 2）板上时序存在问题，导致芯片功能异常本文将对针对第2种情况，找一个典型案例进行剖析分享。问题背景：某板卡LDO故障，设计输出0.8V，实际输出1.3V，故障率20% 核对原理图设计未见明显异常，将芯片拆下后进行分析，IV测试和bench测试均未见明显异常，bench测试与良品表现一样单体分析结论：芯片“大概率”是良品，因此返回到板级分析。断开LDO后级负载，故障现象未消失；查看器件规格书对EN和Vin上电时序有要求，该板设计EN管脚不是直连Vin，怀疑可能LDO的上电时序存在问题。时序确认：对板卡LDO上电时序进行测试，确认时序存在问题。改善：通过飞线方式，将EN直连Vin，“故障”芯片恢复正常，确认为板卡设计问题导致芯片异常。拓展： 1）在进行板级设计时，需要考虑芯片上电时序，此类问题在我的印象中是仅次于EOS的类型，且此类问题分析需要跨专业域协同，耗时耗力。 2）查看TI官网，发现3A的的LDO有两个版本，另一个就对芯片上电时序没有要求。 TPS7A84A上电时序要求：总结：失效分析作为一门专业性极强的学科，拥有着典型且具有显著规范性的失效分析流程与方法。但是，在实际的操作过程之中，绝对不能不加思索、盲目地去生搬硬套既定的分析流程，而是应当紧密地结合具体的实际状况，展开全面且深入的分析以及富有逻辑性的思考。就拿同样都是故障不复现的问题来说，在到底应当如何去制定下一步的分析思路这一关键方面，不同的案例彼此之间是存在着巨大且完全不同的差异的。

11-25 92浏览
LDO失效分析

今天，介绍一个3A线性调整器的失效分析，介绍如何通过现象找到根因的方法。1）芯片故障描述：Vin对地短路 2）器件失效分析：芯片EOS失效IV测试确认Vin对地短路外观、声扫未见明显异常，Xray发现疑似烧毁开盖发现芯片EOS烧毁，但烧毁最严重的点不是Vin，而是VCNTL脚3)根因分析：怀疑VCNTL引入过电应力导致芯片失效VCNTL管脚定义如下，该管脚为输入脚，因此有可能发生过电压应力细部分析，发现VCNTL-VIN链路有金属熔融形貌，同时测量VCNTL-VIN的IV，发现呈短路，因此该芯片是因VCNTL引入过电应力导致失效。芯片逻辑框图分析：故障现象与逻辑功能框图matching。去顶层金属，明确VCNTL引入过电应力导致芯片失效 4）返回板级确认，经分析确认因板上外围其他器件损伤，导致VCNTL管脚的电压应力超过其规格值。因此，该芯片是“受害者”。 EOS在失效分析中是比例最高的现象，如何通过EOS的故障现象找到根因是一个难点，需要分析者有清晰的逻辑思维以及丰富的知识面。

11-25 123浏览
NPN和PNP三极管原理及电路

一、基本概念与原理三极管最主要的功能是电流放大（模拟电路）和开关作用（数字电路），常用的三极管有：S9014、S8550等型号。三极管由两个PN结构成，共用的一个电极成为三极管的基极(用字母b表示)。其他的两个电极成为集电极(用字母c表示)和发射极(用字母e表示)。由于不同的组合方式，形成了一种是NPN型的三极管，另一种是PNP型的三极管。三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。关注公众号硬件笔记本三极管有一个重要参数就是电流放大系数β。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是基极电流β倍的电流，即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。二、三极管放大电路设计与应用在电路设计当中，应用最多的当属三极管，它常常把微弱小信号经过放大来驱动蜂鸣器、LED、继电器等需要较大电流的器件。关注公众号硬件笔记本三、三极管开关电路设计与应用晶体管作为开关使用时，要用PNP型来控制接Vcc的引线（作为下管），用NPN型的晶体管来控制接地的引线（作为上管）；（P/N-MOS管也是同样道理）下面详细介绍10种三极管开关驱动电路图（1） NPN/PNP三极管反相器电路：Vin无输入电位，Q1截止；Vin高电平时Q1导通，Q2基极得高电位，Q2截止。关注公众号硬件笔记本（2）两只NPN三极管反相器电路：Vin无输入电位Q1截止,Q2导通；Vin接入高电平Q1导通，促使Q2基极电位下级,Q2截止。（3）PNP三极管开关电路：当输入端悬空时Q1截止。VIN输入端接入低电平时，Q1导通，继电器吸合。（4）PNP三极管开关电路：当Vin无输入电位时Q1截止；Vin接入高电平Q1导通，继电器吸合。（5）三极管下拉电阻：当有高电位输入时Q导通，因E-C导通，又因有负载电阻，所以输出看作是低电平。关注公众号硬件笔记本（6）三极管上拉电阻：当有高电位输入时Q导通，因E-C导通，又因有负载电阻，所以输出看作是高电平。（7）光藕控制NPN三极管-1 （8）光藕控制NPN三极管-2 （9）光藕控制PNP三极管-1 （10）光藕控制PNP三极管-2

11-25 80浏览
最容易引发电路故障的元器件有哪些？

这些元器件最容易引发电路故障...

09-27 593浏览
BUCK电路电感选型

在降压型（Buck）DC-DC转换电路设计中，功率电感是极其重要且必不可少的重要元器件，一次正确的功率电感选型，对DC-DC转换电路的整体性能能够起到关键性的作用。因此，在DC-DC转换电路设计时如何选择合适的功率电感至关重要，下面我们从电感的几个主要参数入手，去了解这个重要的元器件。图1是一款降压型DC-DC转换芯片推荐的典型电路；图2是功率电感规格书选型参数列表。图1 降压型DC-DC转换电路图图2 功率电感参数 1）电感值Inductance 指在@100kHz、1V的条件下测量的电感值，功率电感计算方式：；：开关频率；：一般取最大输出电流的30%；根据公式实际计算值及设计裕量，经验取值一般取L=1.25 ×。 2）直流阻抗 DCR 电感的直流电阻，该电阻是造成电感发热的主要原因，选型时越小越好。 3）饱和电流Isat 电感量下降30%时对应的电流值。选型时电感的饱和电流应该大于。其中，；：芯片最大输出电流值。 4）温升电流Irms 电感表面温度上升40℃时的电流值，选型一般大于。不同功率电感，其饱和电流和温升电流值不同，有大有小。因此根据经验，选型时温升电流和饱和电流较小那个值应该比至少大30%。 5）自谐频率 S.R.F 指电感的分布电容和电感量发生谐振的频点。在这个频点电感量的感抗与电容容抗相等而互相抵消。电感越小，自谐频率越大。选型时自谐频率应大于开关频率10倍以上。声明：本号对所有原创、转载文章的陈述与观点均保持中立，推送文章仅供读者学习和交流。文章、图片等版权归原作者享有，如有侵权，联系删除。

09-27 546浏览
铝电解电容常见的失效模式及其背后的失效机理

铝电解电容的失效模式和失效机理主要体现在电容内部材料的老化、化学反应以及环境影响等方面。下面是一些常见的失效模式及其背后的失效机理： 1. 漏电流增大失效模式：漏电流超过规格要求，导致电容器性能下降。失效机理：电解液干涸：铝电解电容中的电解液是关键成分之一。随着时间的推移，电解液会逐渐蒸发或通过密封不良渗漏，导致电容的漏电流增大。 450V─470μF铝电解电容器电容器芯子干涸导致开路失效样品形貌。绝缘层劣化：电解质和电极之间的氧化铝绝缘层可能由于长期使用或电压过高发生劣化，降低绝缘效果，增大漏电流。 2. 容量衰减失效模式：电容的容量逐渐下降，不能满足电路的要求。失效机理：电解液蒸发：电解液的减少会导致电容实际有效的电极面积减小，电容值随之降低。电极腐蚀：长期的电化学反应或高温、高湿度环境下，铝电极会发生腐蚀，削弱电容性能。 3. 等效串联电阻 (ESR) 增大失效模式：电容的等效串联电阻增大，影响电容的滤波性能，导致电路中噪声增加，效率下降。失效机理：电解液老化：电解液老化或蒸发会降低电容的导电性，增大等效串联电阻。电极劣化：高频下，铝电极与电解质接触界面会因老化或腐蚀增大接触电阻，从而导致ESR上升。 4. 短路失效模式：电容内部发生短路，电容完全失效，可能引发电路故障。失效机理：绝缘层破坏：由于过压、极性接反、或者温度过高，氧化铝的绝缘层可能破裂，导致正负极直接接触，引发短路。电解液分解：当电容器暴露于高电压或极性反接时，电解液可能发生电化学分解，生成导电物质，导致短路。 5. 开路失效模式：电容失去导电性，表现为开路，失去电容功能。失效机理：内部连接断开：由于机械应力、热膨胀、冷收缩等原因，电容内部连接处可能断裂，导致电容器失效。电解液干涸：电解液完全干涸后，电容的导电性能下降，最终失去电容特性。热应力失效 400V 330μF高压铝电解电容器击穿失效样品芯子内层阳极铝箔展开后的形貌，在铝箔边缘有一小块黑色的部位就是阳极铝箔的击穿点。(由于铝箔较脆,电容器芯子内层的曲率半径小,电容器芯子展开时阳极铝箔断裂) 化学腐蚀失效 450V─82μF铝电解电容器电化学腐蚀使正极引出铝箔腐蚀断裂、导致电容器开路失效样品形貌。 6. 胀裂和爆炸失效模式：电容器外壳胀裂甚至发生爆炸，伴随电解液泄漏或燃烧。失效机理：水合反应失效通过化学知识可以知道，常温下纯铝不能与水反应；然而，在高温下，纯铝可以与水发生水合反应。在拼命追求超低 ESR的用户要求大趋势下，有些铝电解电容器制造商为了尽可能降低电解液的电阻而增加水的比例，这就为铝电解电容器高温条件下的水合反应创造了条件。过压：电容器施加的电压超过其额定值时，可能引发电解液的快速分解，产生大量气体，导致外壳胀裂甚至爆炸。过温：过高的温度会加速电解液的蒸发或分解，导致内部气压升高，最终引发机械损伤。结论：铝电解电容的失效通常是多种因素共同作用的结果，主要包括电解液的蒸发和劣化、电极材料的腐蚀、高温和过压的影响等。因此，在设计电路时需要选择合适的电容器，并确保工作条件在其额定范围内，以减少失效风险。

09-27 614浏览
5种电平转换电路设计

一、两颗NMOS搭建的电平转换电路我们两个设备或者芯片之间要进行I2C通讯，但他们I2C的电平不匹配，就需要增

09-13 623浏览
设计一个MOS管开关机电路

一、电路如下图，这个电路要实现的功能 1、当按下按键S1时，VOUT=VIN，实现开机功能； 2、再次按下按键S1时，VOUT=0V，实现关机功能。二、电路整体的一个基本思路通过控制三极管Q2的通断，进而控制MOS管Q1的通断。当Q2导通时，Q1导通，此时VOUT=VIN；当Q2关闭时，Q1关断，VOUT=0V。三、电路分析步骤1、上电 VIN→R1→R2→C2→GND，通过该回路给电容C2充电，充满电后，Q1的栅极电压近似输入电压VIN，MOS管Q1关闭。步骤2、开机按键按下，由步骤1可知此时C2已充满电，电压为VIN，三极管Q2导通，且通过二极管D1放电。放电回路 C2→D1→Q2ce→GND。 Q2导通后，MOS管Q1栅极被拉低，Q1导通，VIN=Vout。步骤3、保持松开按键，三极管Q2基极电压由R3，R4分压得到，可维持Q2导通，即维持Vout=VIN。步骤4、关机再次按下按键，Q2基极与C2相连，由步骤3可知：由于Q2导通，Q2集电极电压约等于0V，所以C2通过回路C2+→D1→Q2CE→GND放电，放完电后，C2电压约0V。当按下按键，Q2基极对地短路，三极管Q2关闭，从而导致Q1关闭，切断输出，VOUT=0V。此刻，有同学会说，按下按键，Q2瞬间关闭，但Q2关闭的同时，会沿着路径VIN→R1→R2→C2→GND给电容C2充电，当C2充电的电压升到0.7V时，Q2又会导通，那么按键就关不了机。确实会有这种情况，所以电阻R2的值要足够大。大到多少合适呢？设按键按下到松开的时间设为t，在时间t内，VIN给C2充电的电压<0.7V 即可。步骤5、保持松开按键，C2充电，电压缓慢上升，最终电压等于输入电压VIN，下次再按下按键时又可以重新开机，重复步骤1。有同学可能会问，二极管D1有什么用呢？试想一下，假如你开机后马上又想要关机，即：连续按两次按键，第一次的目地是开机，按第二次的目地是关机。当按第一次时，如上步骤2，Q1导通，VOUT=VIN，正常开机。此刻你马上又想要关机，再次按下按键时，如果没有二极管 D1，会沿着路径C2+→R2→Q2CE→GND放电，但是R2电阻较大，放电较慢，放电电压扔大于0.7V，三极管仍然导通，从而无法关机。有了这个二极管 D1，C2可以更快的放电，从而在快速按下按键时，起到正常的开关机作用。

09-13 206浏览
优化印制电路板元器件布局的实用指南

随着电子技术的快速发展，印制电路板广泛应用于各个领域，几乎所有的电子设备中都包含相应的印制电路板。为保证电子设备正常工作，减少相互间的电磁干扰，降低电磁污染对人类及生态环境的不利影响，电磁兼容设计不...

09-12 228浏览

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