利用防闩锁型ADG5408 8:1多路复用器实现鲁棒的电池监控解决方案

在汽车、军事、过程或工业应用等环境中使用的集成电路可能暴 露于超过额定工作限制的条件。在电池监控系统中,可能出现故 障条件,并且过压可能施加于这些IC。瞬变过压条件甚至可能使 传统的CMOS开关经历闩锁条件。闩锁是一种在故障条件消除之 后仍可能持续存在的不良高电流状态,它可能导致器件故障。

通过结隔离技术,PMOS和NMOS晶体管的N和P井形成寄生硅控整 流器(SCR)电路。过压条件可能触发此SCR,导致电流被显著放 大,进而引起闩锁。

如果输入或输出引脚电压之一超过供电轨一个二极管压降以上, 或者电源时序控制不当,则可发生闩锁。如果通道上出现故障, 且信号超过最大额定值,则故障可触发典型CMOS器件的闩锁状 态。

电路上电期间,也可能在CMOS开关上电前产生输入端电压,特 别是使用多个电源为电路供电时。此条件可能超过器件的最大额 定值,并触发闩锁状态。

ADG5408是防闩锁型高压8:1多路复用器。用于制造ADG5408的沟 道隔离技术可防止闩锁状态,并减少外部保护短路。防闩锁不保 证过压保护,仅表示开关会进入高电流SCR模式。ADG5408还具有 8 kV人体模型静电放电(ESD)额定值(ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2010)。

图1中的电路显示了用于电池监控应用中的ADG5408。一个多路复 用器用于正引脚,另一个用于负引脚。此差分多路复用允许将单 个仪表放大器用于最多八个通道。这样,放大器可以消除每个电 池的共模电压。

图1.电池监控电路。

在设计和评估IC时,必须对其进行测试以评估其受闩锁影响的可 能性。闩锁测试期间,将应力电流施加于引脚1 ms,此操作称为 触发,触发前后测量引脚上的电流。最大应力测试在开关断开、 漏极(D)设为VDD且源极(S)设为VSS时执行,如图2所示。

图2.闩锁测试配置(触发前)的常见变化。

接着源极电压被驱动至超过VSS,直至达到所需的触发电流。如果 未发生闩锁,则引脚电流返回预触发值。发生闩锁后,引脚继续 吸取电流,而不用触发电压驱动。只能通过关断器件来停止。

图3显示典型CMOS开关(使用外延层)与ADG5408在接受闩锁测试 时的结果对比。可以看出,此典型CMOS开关在−290 mA达到闩锁 电流,而ADG5408不会发生闩锁,除非测试结束于−510 mA。

图3.闩锁触发后的电流比较。

作者

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Sean Brown