【導(dǎo)讀】中間電源總線上輸入浪涌、在制造過程中混入水貨或假冒電容器……總是很容易使昂貴的新型數(shù)字處理器面臨過壓風(fēng)險(xiǎn)，甚至使 FPGA、ASIC 或微處理器遭受永久性損壞或起火。不想遭遇這些損失？本文教你一個(gè)簡單的方法。
工業(yè)、航空航天和國防系統(tǒng)中常見之 24V 至 28V 中間總線與新式數(shù)字處理器之輸入電源電壓之間不斷加大的差距帶來了設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，有可能輕易導(dǎo)致系統(tǒng)故障、有毒煙霧甚至更加糟糕的火災(zāi)。
相對較高的輸入電壓使得越來越不容易將電源電壓保持在處理器的安全限值之內(nèi)，而且對產(chǎn)品的尺寸、營運(yùn)成本、安全性和可靠性具有直接的影響。導(dǎo)致過壓的此類風(fēng)險(xiǎn)包括但不限于：
- 中間電源總線上的輸入浪涌事件
- 開關(guān)穩(wěn)壓器 PFM / PWM 定時(shí)中的少許誤差
- 在制造過程中引入錯(cuò)誤、水貨或假冒電容器
盡管大多數(shù)公司均否認(rèn)非法電子組件進(jìn)入其組裝線的可能性，但是，根據(jù)凌力爾特公司接到的客服電話、與其他 IC 公司同行的討論、以及美國參議院 2012 年 5 月發(fā)布的報(bào)告皆表明黑市和假冒電子組件經(jīng)常出現(xiàn)，即使在那些最富盛名的公司和最安全的應(yīng)用中也不能幸免。
上面所列 3 種事件中的任何一種都可以引起超過負(fù)載額定值的輸出電壓擺幅，從而有可能導(dǎo)致昂貴的 FPGA、ASIC 或微處理器遭受永久性的損壞，在某些極端場合中甚至?xí)斐善鸹鹑紵Ｒ晸p壞程度的不同，確定問題的根源或許相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性，而且由此引起的高維修成本、客戶生產(chǎn)效率的下降、以及對您聲譽(yù)的損害都會是極其令人沮喪的。
假如系統(tǒng)采用了中間電壓總線，就應(yīng)當(dāng)考慮采取一種風(fēng)險(xiǎn)消減方案，以最大限度地降低成本并減少給客戶帶來的不便。傳統(tǒng)的過壓保護(hù)方案需采用熔絲，這不適合用來保護(hù)新式 FPGA、ASIC 及微處理器，特別是當(dāng)上游電壓軌的標(biāo)稱值為 24V 或 28V 時(shí)。響應(yīng)時(shí)間變化多端而且準(zhǔn)確度很差，以至于無法在此類高“輸入至輸出電壓比”的應(yīng)用中保證得到保護(hù)功能。此外，即使數(shù)字邏輯器件成功地得到保護(hù)，恢復(fù)過程也將十分漫長，最終造成的故障停機(jī)時(shí)間會讓客戶非常不滿，因?yàn)樵趪L試系統(tǒng)重啟之前必需通過人為干預(yù)來更換熔絲。
已經(jīng)設(shè)計(jì)了一種新型解決方案，其將一個(gè)額定電壓為 38V 的 10A DC/DC 開關(guān)穩(wěn)壓器與用于防范諸多個(gè)故障 (包括輸出過壓) 的電路組合起來，以保護(hù)高價(jià)值的 FPGA、ASIC 或微處理器。
針對負(fù)載上的過壓狀況，在工廠里對每個(gè)穩(wěn)壓器都進(jìn)行了測試，并保證相關(guān)的保護(hù)電路可在故障發(fā)生后的 500ns 以內(nèi)起作用，符合要求的器件方可提供給客戶。此外，恢復(fù)過程快速且簡單。只需對一個(gè)邏輯電平控制引腳進(jìn)行電平變換即可恢復(fù)正常運(yùn)作 (假設(shè)故障已被清除)，否則保護(hù)功能電路將立即重新運(yùn)行，表示存在某種更加嚴(yán)重的故障。現(xiàn)在，利用一個(gè)緊湊的表面貼裝型器件就能為當(dāng)今最先進(jìn)的數(shù)字邏輯器件提供電源和保護(hù)。
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