上电时序
芯片内部通常有好几路电源——内核(Core)一路、IO 一路,数据手册会明确规定各路电源的上电先后顺序。
但如果上电顺序反过来,以 IO 先上电、内核还在零电位为例:两个相邻的电源域之间存在寄生晶体管,IO 电压建立而内核电压为零,这个寄生晶体管就可能被触发导通,电流瞬间达到安培级,芯片立即烧毁。这种现象叫做栓锁(Latch-up)。
栓锁一旦发生,即使换一颗新芯片,只要上电顺序没有改正,仍然会烧毁。实际排查中,“换芯片又烧”的情况大多是栓锁导致的。所以,各路电源的上电顺序必须严格按照芯片手册的规定。
上电电压单调性
单调性是指每一路电压从零上升的过程中,只能单调上升。芯片内部有一个上电复位电路 POR(Power-On Reset),它的工作原理是监测电压有没有越过一个门限电压。如果电压上升到一半又回落,低于门限,POR 就会认为电源还没有准备好,系统复位逻辑可能混乱甚至锁死。
即使最终的电压达标,如果上电过程不单调,POR 就会误判,导致系统行为异常。这个问题非常隐蔽,因为静态测量几乎看不出来。
上电斜率
上电斜率是指电压从零爬到稳定值的速度。不能太快也不能太慢:
- 太快:下游的大电容需要充电,涌流尖峰过大,容易触发过压保护(OVP),电源直接保护关断
- 太慢:低压阶段长时间停留在线性区,POR 可能超时,调整管也会跟着发热
芯片手册一般会给一个斜率窗口,只要落在窗口范围内就没问题。
P Good 信号
PGood 信号是电源在自身上电完成后的指示信号,经常用来作为电源上电的“接力棒”。前一级电源完成上电并开始正常运行后,发出 PGood 信号,这个信号之间连接到下一级电源的 EN 引脚,使能下一级电源上电。这样,每一级电源都会等到上一级准备好之后才开始上电。任一路电源未能正常启动,上电顺序就停在该级,整个过程由硬件自动保证顺序,不依赖软件。
掉电的时候反过来,通常按反序下电,同样是为了防止栓锁。
测试方法
使用一台多通道示波器(MSO),把各路电源的输出电压、P Good、使能(EN)信号分别做测试。示波器设成单次触发模式。电源开启后,示波器就会捕捉每一级电源的输出电压、P Good或使能(EN)信号,记录上电顺序。
| 测试项 | 判定标准 |
|---|---|
| 上电顺序 | 对照芯片手册,逐路确认先后 |
| 单调性 | 每路电压上升过程中无回落 |
| 上电斜率 | 落在手册规定的窗口范围内 |
| P Good 门限和时机 | 与手册规定的门限电压和时序对得上 |
| 掉电顺序 | 按反序下电 |
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