【導(dǎo)讀】在汽車、軍事、過(guò)程或工業(yè)應(yīng)用等環(huán)境中使用的集成電路可能暴露于超過(guò)額定工作限制的條件。在電池監(jiān)控系統(tǒng)中，可能出現(xiàn)故障條件，并且過(guò)壓可能施加于這些IC。瞬變過(guò)壓條件甚至可能使傳統(tǒng)的CMOS開關(guān)經(jīng)歷閂鎖條件。閂鎖是一種在故障條件消除之后仍可能持續(xù)存在的不良高電流狀態(tài)，它可能導(dǎo)致器件故障。
通過(guò)結(jié)隔離技術(shù)，PMOS和NMOS晶體管的N和P井形成寄生硅控整 流器(SCR)電路。過(guò)壓條件可能觸發(fā)此SCR，導(dǎo)致電流被顯著放 大，進(jìn)而引起閂鎖。
如果輸入或輸出引腳電壓之一超過(guò)供電軌一個(gè)二極管壓降以上， 或者電源時(shí)序控制不當(dāng)，則可發(fā)生閂鎖。如果通道上出現(xiàn)故障， 且信號(hào)超過(guò)最大額定值，則故障可觸發(fā)典型CMOS器件的閂鎖狀 態(tài)。
電路上電期間，也可能在CMOS開關(guān)上電前產(chǎn)生輸入端電壓，特 別是使用多個(gè)電源為電路供電時(shí)。此條件可能超過(guò)器件的最大額 定值，并觸發(fā)閂鎖狀態(tài)。
ADG5408是防閂鎖型高壓8:1多路復(fù)用器。用于制造ADG5408的溝 道隔離技術(shù)可防止閂鎖狀態(tài)，并減少外部保護(hù)短路。防閂鎖不保 證過(guò)壓保護(hù)，僅表示開關(guān)會(huì)進(jìn)入高電流SCR模式。ADG5408還具有 8 kV人體模型靜電放電(ESD)額定值(ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2010)。
圖1中的電路顯示了用于電池監(jiān)控應(yīng)用中的ADG5408。一個(gè)多路復(fù) 用器用于正引腳，另一個(gè)用于負(fù)引腳。此差分多路復(fù)用允許將單 個(gè)儀表放大器用于最多八個(gè)通道。這樣，放大器可以消除每個(gè)電 池的共模電壓。
圖1.電池監(jiān)控電路。
在設(shè)計(jì)和評(píng)估IC時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行測(cè)試以評(píng)估其受閂鎖影響的可 能性。閂鎖測(cè)試期間，將應(yīng)力電流施加于引腳1 ms，此操作稱為 觸發(fā)，觸發(fā)前后測(cè)量引腳上的電流。最大應(yīng)力測(cè)試在開關(guān)斷開、 漏極(D)設(shè)為VDD且源極(S)設(shè)為VSS時(shí)執(zhí)行，如圖2所示。
圖2.閂鎖測(cè)試配置(觸發(fā)前)的常見變化。
接著源極電壓被驅(qū)動(dòng)至超過(guò)VSS，直至達(dá)到所需的觸發(fā)電流。如果 未發(fā)生閂鎖，則引腳電流返回預(yù)觸發(fā)值。發(fā)生閂鎖后，引腳繼續(xù) 吸取電流，而不用觸發(fā)電壓驅(qū)動(dòng)。只能通過(guò)關(guān)斷器件來(lái)停止。
圖3顯示典型CMOS開關(guān)(使用外延層)與ADG5408在接受閂鎖測(cè)試 時(shí)的結(jié)果對(duì)比。可以看出，此典型CMOS開關(guān)在−290 mA達(dá)到閂鎖 電流，而ADG5408不會(huì)發(fā)生閂鎖，除非測(cè)試結(jié)束于−510 mA。
圖3.閂鎖觸發(fā)后的電流比較。
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