ZHCACP6 may 2023 TPS7H1111-SEP , TPS7H1111-SP
本應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)為 TPS7H1111-SP 超低噪聲、高 PSRR LDO 的引腳提供了故障模式分析 (FMA)。本文檔介紹的故障情況包括各個(gè)引腳的典型故障場(chǎng)景：
- 引腳對(duì)地短路（請(qǐng)參閱表 1）
- 引腳對(duì) VIN 電源短路（請(qǐng)參閱表 2）
- 引腳對(duì) VOUT 電源短路（請(qǐng)參閱表 3）
- 引腳開路（請(qǐng)參閱 表 4）
- 引腳對(duì)鄰近引腳短路（請(qǐng)參閱 表 5）
在下表中，損壞 表示器件可能立即損壞、器件逐漸損壞或壽命縮短。它僅包含器件本身的損壞，而不包括上游或下游元件的損壞。功能正常 表示器件整體行為如數(shù)據(jù)表中所述（盡管這并不一定意味著器件正在進(jìn)行調(diào)節(jié)）。該分析使用圖 3 所示的原理圖且?guī)в?0.5A 的電阻負(fù)載。有關(guān)每種情況的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱下表中的注釋。
此分析主要針對(duì) TPS7H1111-SP 器件的陶瓷 HBL 14 引腳封裝。但是，大多數(shù)結(jié)果也適用于 TPS7H1111-SP 和 TPS7H1111-SEP 器件的塑料 PWP 28 引腳封裝。
圖 1 和圖 2 展示了 CFP 和 HTSSOP 封裝的 TPS7H1111-SP 引腳圖。有關(guān)器件引腳的詳細(xì)說明，請(qǐng)參閱 TPS7H1111-SP 數(shù)據(jù)表中的引腳配置和功能 部分。
圖 1 引腳圖 - (CFP) 封裝
圖 2 引腳圖 - (HTSSOP) 封裝| HBL 封裝 | PWP 封裝 |
| 14 引腳 CFP | 28 引腳 HTSSOP |
| 頂視圖 | 頂視圖 |
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圖 3 器件原理圖 - 引腳 FEA表 1 引腳對(duì)地短路
| 引腳名稱 | 引腳編號(hào) | 損壞 | 功能正常 | 對(duì)潛在故障影響的說明 |
|---|---|---|---|---|
| BIAS | 1 | 否 | 是 | 器件關(guān)斷（進(jìn)入 UVLO）。 |
| EN | 2 | 否 | 是 | 器件關(guān)斷（禁用）。 |
| IN | 3 | 有 | 是 | 如果兩個(gè) IN 引腳都短接，則器件低于內(nèi)部 UVLO，因此會(huì)關(guān)斷。如果只有一個(gè)短接，這兩個(gè)引腳之間可能會(huì)發(fā)生破壞性過流事件。 |
| IN | 4 | 是 | 是 | |
| CLM | 5 | 否 | 是 | 正常運(yùn)行 – 器件配置為關(guān)斷電流限制模式。如果 CLM 在發(fā)生對(duì)地短路之前時(shí)直接連接到 VIN，則可能會(huì)導(dǎo)致短路，從而可能導(dǎo)致?lián)p壞。由于原理圖中顯示了一個(gè) 10kΩ 上拉至 VIN，因此不會(huì)發(fā)生損壞。 |
| GND | 6 | 不適用 | 不適用 | 不適用 |
| PG | 7 | 否 | 是 | 由于引腳為開漏引腳，并且沒有內(nèi)部上拉電壓，因此引腳保持為 0V。 |
| REF | 8 | 是 | 否 | REF 引腳上發(fā)生過流事件，可能會(huì)損壞器件。此外，這可能會(huì)導(dǎo)致其他電路中出現(xiàn)不正確的偏置，從而導(dǎo)致其他故障。 |
| SS_SET | 9 | 否 | 是 | 器件將輸出電壓調(diào)節(jié)至 0V。如果 FB_PG 降至 VFB_PG(rising) – VFB_PG(HYS) 以下，2mA 電流將導(dǎo)通并從此 SS_SET 引腳流出。 |
| STAB | 10 | 否 | 否 | 通道元件會(huì)導(dǎo)通，這可能導(dǎo)致器件進(jìn)入電流限制或輸出升高到編程的 SS_SET 值以上。雖然不會(huì)損壞該器件，但可能會(huì)損壞下游電路。如果在器件上電但因 STAB 內(nèi)部驅(qū)動(dòng)為高電平而被禁用時(shí)發(fā)生這種短路，則預(yù)計(jì)會(huì)造成損壞。這會(huì)導(dǎo)致 STAB 上的電流過大，可能會(huì)損壞器件。 |
| OUT | 11 | 是 | 是 | 短路保護(hù)功能已激活，防止立即造成損壞；不適用于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。 |
| OUT | 12 | 是 | 是 | |
| OUTS | 13 | 是 | 是 | 該器件會(huì)在輸出端檢測(cè)到 0V，因此會(huì)調(diào)節(jié)到可能的最大電壓。但是，OUTS 上的這個(gè) 0V 會(huì)導(dǎo)致不正確的內(nèi)部偏置，從而可能導(dǎo)致意外的電壓應(yīng)力，而這可能會(huì)隨著時(shí)間的推移而造成損壞。此外，由于 OUTS 從外部連接到 OUT，這可能會(huì)在外部形成高電流路徑，從而可能導(dǎo)致外部損壞。 |
| FB_PG | 14 | 是 | 是 | 器件會(huì)進(jìn)入軟啟動(dòng)模式并在 SS_SET 引腳上輸出 2mA 電流，這會(huì)導(dǎo)致更高的輸出電壓。除非達(dá)到電流限值并長(zhǎng)時(shí)間保持恒定電流限值，否則器件本身將正常工作。 |
表 2 引腳對(duì) VIN 短路
| 引腳名稱 | 引腳編號(hào) | 損壞 | 功能正常 | 對(duì)潛在故障影響的說明 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | BIAS | 是 | 是 | 如果 VBIAS 高于 VIN，則由于未提供適當(dāng)?shù)钠秒妷海骷赡軙?huì)停止正確調(diào)節(jié)。如果 VIN 是可接受的輔助電源，則器件可能會(huì)繼續(xù)正常運(yùn)行。如果 VBIAS 高于 7V，IN 引腳會(huì)過載并發(fā)生損壞。 |
| 2 | EN | 否 | 是 | 器件導(dǎo)通。 |
| 3 | IN | 不適用 | 不適用 | 不適用 |
| 4 | IN | 不適用 | 不適用 | |
| 5 | CLM | 否 | 是 | 正常運(yùn)行 – 器件配置為磚墻電流限制模式。如果 CLM 之前在發(fā)生 VIN 短路時(shí)直接連接到 GND，則可能會(huì)導(dǎo)致短路，進(jìn)而可能會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞。如果 CLM 通過 10kΩ 下拉到 GND，則預(yù)計(jì)不會(huì)造成損壞。 |
| 6 | GND | 是 | 否 | 接地不當(dāng)可能會(huì)損壞各種內(nèi)部電路。 |
| 7 | PG | 是 | 是 | 如果 PG 被置位并且直接短接至 VIN，則將有過多的電流流經(jīng)此引腳，從而造成損壞。 |
| 8 | REF | 是 | 否 | 電流流入 REF，這會(huì)損壞器件并停止適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。 |
| 9 | SS_SET | 是 | 否 | 電流流入 SS_SET，這會(huì)損壞器件并停止適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。 |
| 10 | STAB | 是 | 否 | 通道元件關(guān)斷。但是，STAB 上的電流過大可能會(huì)造成損壞。 |
| 11 | OUT | 是 | 是 | 由于控制環(huán)路檢測(cè)到輸出過高并關(guān)斷通道元件，器件停止調(diào)節(jié)。但是，這會(huì)導(dǎo)致不正確的內(nèi)部誤差放大器偏置，從而可能導(dǎo)致意外的電壓應(yīng)力，而這會(huì)隨著時(shí)間的推移而造成損壞。 |
| 12 | OUT | 是 | 是 | |
| 13 | OUTS | 是 | 是 | 由于控制環(huán)路檢測(cè)到輸出過高并關(guān)斷通道元件，器件停止調(diào)節(jié)。但是，這會(huì)導(dǎo)致不正確的內(nèi)部誤差放大器偏置，從而可能導(dǎo)致意外的電壓應(yīng)力，而這會(huì)隨著時(shí)間的推移而造成損壞。 |
| 14 | FB_PG | 是 | 否 | 如果 VIN > 6V，這將超過建議的運(yùn)行條件，導(dǎo)致不正確的內(nèi)部偏置，從而導(dǎo)致功能故障。如果 VIN < 6V，則器件無法進(jìn)入軟啟動(dòng)模式，并且 PG 始終置位；否則會(huì)繼續(xù)正常運(yùn)行。如果沒有軟啟動(dòng)，則可能會(huì)導(dǎo)致在啟動(dòng)期間達(dá)到電流限制。 |
表 3 引腳對(duì) VOUT 短路
| 引腳名稱 | 引腳編號(hào) | 損壞 | 功能正常 | 對(duì)潛在故障影響的說明 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | BIAS | 是 | 否 | 由于 VBIAS 到 VOUT 沒有足夠的余量，器件會(huì)停止調(diào)節(jié)或降低輸出電壓。如果 VBIAS 高于 7V，則會(huì)導(dǎo)致誤差放大器內(nèi)出現(xiàn)不正確的過壓，從而造成損壞。 |
| 2 | EN | 否 | 是 | 只要 VOUT 高于 VEN(rising) 閾值，器件就會(huì)保持開啟并繼續(xù)調(diào)節(jié)，否則器件會(huì)關(guān)斷。 |
| 3 | IN | 是 | 是 | 當(dāng) VOUT 上升至 VIN 且控制環(huán)路檢測(cè)到輸出過高并關(guān)斷通道元件時(shí)，器件會(huì)停止調(diào)節(jié)。但是，這會(huì)導(dǎo)致不正確的內(nèi)部誤差放大器偏置，從而可能導(dǎo)致意外的電壓應(yīng)力，而這會(huì)隨著時(shí)間的推移而造成損壞。 |
| 4 | IN | 是 | 是 | |
| 5 | CLM | 是 | 否 | 由于電流限制模式會(huì)隨輸出電壓的變化而變化，因此無法很好地控制電流限制模式。這可能會(huì)導(dǎo)致輸入緩沖器擊穿而產(chǎn)生過大的 VIN 電流。 |
| 6 | GND | 是 | 否 | 導(dǎo)致 VOUT 上的電流限制。器件無法長(zhǎng)時(shí)間保持恒定電流限制。此外，如果 GND 引腳不再是系統(tǒng)接地，接地不當(dāng)可能會(huì)損壞各種內(nèi)部電路。 |
| 7 | PG | 是 | 是 | 如果 PG 被置位并且直接短接至 VOUT，則將有過多的電流流經(jīng)此引腳。 |
| 8 | REF | 是 | 否 | 電流流入或流出 REF，這會(huì)損壞器件并停止適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。 |
| 9 | SS_SET | 是 | 否 | 由于 VSS_SET 的標(biāo)稱值等于 VOUT，因此只要 SS_SET 能夠繼續(xù)拉出其電流，就不會(huì)立即造成損壞；但是，可能會(huì)發(fā)生復(fù)雜的交互，導(dǎo)致輸出電壓過高或嘗試通過 OUT 引腳灌入電流，從而造成損壞。 |
| 10 | STAB | 否 | 否 | 啟用時(shí)，通道元件大部分會(huì)關(guān)斷。禁用時(shí)，強(qiáng)制 STAB 為 0V 將導(dǎo)致更高的 VBIAS 電流，甚至可能會(huì)損壞器件。 |
| 11 | OUT | 不適用 | 不適用 | 不適用 |
| 12 | OUT | 不適用 | 不適用 | |
| 13 | OUTS | 否 | 是 | 正常運(yùn)行。 |
| 14 | FB_PG | 否 | 是 | 當(dāng) VOUT 上升至高于 VFB_PG(rising) 閾值時(shí)，PG 會(huì)被置位，并且快速啟動(dòng)電流會(huì)關(guān)閉（從而導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)）。 |
表 4 引腳開路
| 引腳名稱 | 引腳編號(hào) | 損壞 | 功能正常 | 對(duì)潛在故障影響的說明 |
|---|---|---|---|---|
| BIAS | 1 | 否 | 否 | 由于沒有 VBIAS 電壓，器件會(huì)停止調(diào)節(jié)。 |
| EN | 2 | 否 | 否 | 器件可能會(huì)不時(shí)振蕩。 |
| IN | 3 | 有 | 是 | 如果只有一個(gè)引腳懸空，則電流將流經(jīng)另一個(gè)引腳，導(dǎo)致那個(gè)引腳上的電流過大，最終造成損壞。 |
| IN | 4 | 是 | 是 | |
| CLM | 5 | 是 | 否 | 電流限制模式控制不當(dāng)。此外，CLM 輸入緩沖器上的未定義電壓將導(dǎo)致額外的 VIN 擊穿電流流動(dòng)，從而可能會(huì)損壞器件。 |
| GND | 6 | 是 | 否 | 不正確的偏置預(yù)計(jì)會(huì)導(dǎo)致具有大電流尖峰的振蕩。 |
| PG | 7 | 否 | 否 | PG 會(huì)在下拉時(shí)工作，但由于它是漏極開路，因此它不能變?yōu)楦唠娖?，并且將處于未知狀態(tài)。 |
| REF | 8 | 否 | 否 | 不會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)電流，因此在嘗試調(diào)節(jié)時(shí)，器件將輸出 0V。 |
| SS_SET | 9 | 是 | 否 | 器件將試圖強(qiáng)制通過該引腳輸出 100μA 的電流，從而導(dǎo)致其達(dá)到高電壓。這可能會(huì)導(dǎo)致不正確的內(nèi)部誤差放大器偏置，從而導(dǎo)致過壓故障。 |
| STAB | 10 | 否 | 是 | 控制環(huán)路響應(yīng)會(huì)有所不同，相位裕度可能會(huì)更差，但器件仍會(huì)正常工作。 |
| OUT | 11 | 是 | 是 | 如果只有一個(gè)引腳懸空，則電流將流經(jīng)另一個(gè)引腳，導(dǎo)致那個(gè)引腳上的電流過大，最終造成損壞。 |
| OUT | 12 | 是 | 是 | |
| OUTS | 13 | 是 | 否 | 器件將不知道如何調(diào)節(jié)電壓，并且可能會(huì)發(fā)生振蕩，甚至可能會(huì)損壞器件。 |
| FB_PG | 14 | 是 | 否 | 器件快速啟動(dòng)電流將振蕩，甚至可能會(huì)損壞器件。 |
表 5 引腳對(duì)鄰近引腳短路
| 引腳名稱 | 引腳編號(hào) | 短接引腳編號(hào) | 短接引腳名稱 | 損壞 | 功能正常 | 注釋 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| BIAS | 1 | 2 | EN | 是 | 是 | 根據(jù)輔助電源電壓，器件將導(dǎo)通或關(guān)斷。如果偏置電壓超過 7V，則 EN 引腳過載。 |
| EN | 2 | 3 | IN | 否 | 是 | 根據(jù)輸入電源電壓，器件將導(dǎo)通或關(guān)斷。 |
| IN | 3 | 4 | IN | 否 | 是 | 正常運(yùn)行 |
| IN | 4 | 5 | CLM | 否 | 是 | 正常運(yùn)行 – 器件配置為磚墻電流限制模式。如果 CLM 之前在發(fā)生 VIN 短路時(shí)直接連接到 GND，則可能會(huì)導(dǎo)致短路，進(jìn)而可能會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞。如果 CLM 通過 10kΩ 下拉到 GND，則預(yù)計(jì)不會(huì)造成損壞。 |
| CLM | 5 | 6 | GND | 否 | 是 | 正常運(yùn)行 – 器件配置為關(guān)斷電流限制模式。如果 CLM 在發(fā)生對(duì)地短路之前時(shí)直接連接到 VIN，則可能會(huì)導(dǎo)致短路，從而可能導(dǎo)致?lián)p壞。由于原理圖中顯示了一個(gè) 10kΩ 上拉至 VIN，因此不會(huì)發(fā)生損壞。 |
| GND | 6 | 7 | PG | 否 | 是 | 由于 PG 為開漏引腳，并且沒有內(nèi)部上拉電壓，因此 PG 保持為 0V。 |
| REF | 8 | 9 | SS_SET | 是 | 否 | 由于無法處理大輸出電容，VREF 電壓將不穩(wěn)定，并且 SS_SET 將始終為 1.2V。此控制環(huán)路不穩(wěn)定可能會(huì)造成損壞。 |
| SS_SET | 9 | 10 | STAB | 是 | 否 | STAB 電壓將在由 SS_SET 引腳電流源充電時(shí)上升。這會(huì)導(dǎo)致通道元件緩慢關(guān)斷。但是，SS_SET 和 OUT 電壓將不穩(wěn)定，因?yàn)?STAB 元件受 SS_SET 的 RC 影響。這可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部誤差放大器內(nèi)出現(xiàn)不正確的過壓，從而造成損壞。 |
| STAB | 10 | 11 | OUT | 否 | 否 | 啟用時(shí)，通道元件會(huì)部分關(guān)斷。禁用時(shí)，強(qiáng)制 STAB 為 0V 將導(dǎo)致更高的 VBIAS 電流，甚至可能會(huì)損壞器件。 |
| OUT | 11 | 12 | OUT | 否 | 是 | 正常工作。 |
| OUT | 12 | 13 | OUTS | 否 | 是 | 正常工作。 |
| OUTS | 13 | 14 | FB_PG | 否 | 是 | 由于 OUTS 連接到 OUT，當(dāng) VOUT 上升到高于 VFB_PG(rising) 閾值時(shí)，PG 會(huì)被置位，并且快速啟動(dòng)電流關(guān)閉（從而導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)）。 |