系統(tǒng)內(nèi)部電路中 主芯片內(nèi)部電源提供 EOS 防護(hù)

AMAZINGIC晶焱科技：系統(tǒng)內(nèi)部電路中 主芯片內(nèi)部電源提供 EOS 防護(hù)

對(duì)于系統(tǒng)而言，較常見的EOS事件多發(fā)生于對(duì)外接口(如:USB、HDMI…等)，因此通常對(duì)外接口都會(huì)加上TVS元件加強(qiáng)EOS的防護(hù)。但除了對(duì)外接口，在市場(chǎng)端其實(shí)也有發(fā)生系統(tǒng)主芯片的Core power因EOS能量而造成的燒毀事件。舉例來(lái)說(shuō)，晶焱科技的TV客戶在分析完由市場(chǎng)端退回的主芯片 Core power燒毀狀況后，修正了TV產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的測(cè)試項(xiàng)目，客戶除了執(zhí)行對(duì)外接口的ESD測(cè)試外，亦已再增加對(duì)于主芯片Core power的EOS測(cè)試。目前的EOS測(cè)試規(guī)格主要是參照IEC61000-4-5(8/20us)的規(guī)范，透過(guò)2 ohm輸出阻抗對(duì)產(chǎn)品的對(duì)外接口及主芯片Core power進(jìn)行EOS 36V的測(cè)試。

發(fā)生主芯片Core power燒毀的原因，可能是來(lái)自于系統(tǒng)開關(guān)機(jī)瞬間產(chǎn)生的EOS突波，而此突波能量是主芯片所無(wú)法承受的，最終導(dǎo)致主芯片燒毀的狀況發(fā)生，但透過(guò)TVS對(duì)于主芯片Core power進(jìn)行防護(hù)后，就能提供有效的防護(hù)路徑(圖一)。而隨著高階微型化半導(dǎo)體制程的演進(jìn)，主芯片Core Power也由過(guò)往常見的3.3V漸漸轉(zhuǎn)往低壓1.8V甚至更低電壓，因此也造成主芯片本身抵御外部突波能量的能力也越來(lái)越弱，使得此種主芯片Core power被EOS燒毀的現(xiàn)象也越來(lái)越受到系統(tǒng)廠的重視。

圖一、主芯片Core power加上TVS防護(hù)示意圖

TVS防護(hù)元件有分單向及雙向的設(shè)計(jì)，針對(duì)電源上面的防護(hù)，建議選用單向的TVS做防護(hù)以提供較好的防護(hù)效果。圖二(a)以兩顆操作電壓皆為3.3V的TVS料件以TLP測(cè)試進(jìn)行舉例比較，其中AZ5123-01F為雙向TVS(綠色線)及AZ5013-01F為單向TVS(紅色線)，從正向TLP的測(cè)試結(jié)果對(duì)比兩者在正壓的導(dǎo)通電壓(trigger voltage)及箝制電壓相近，因此可推斷對(duì)于正電壓的突波防護(hù)效果是相近的；但是比較負(fù)向TLP的測(cè)試結(jié)果后，則可發(fā)現(xiàn)雙向TVS AZ5123-01F導(dǎo)通電壓為-6.2V而單向TVS AZ5013-01F則為-0.7V，單向TVS AZ5013-01F能在負(fù)電壓突波來(lái)襲時(shí)更早導(dǎo)通進(jìn)行防護(hù)。

圖二(b)中系統(tǒng)針對(duì)3.3V電源需要一個(gè)保護(hù)元件，在使用雙向TVS(如: AZ5123-01F)進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)的情況下，如遭遇-3V的突波能量時(shí)，因AZ5123-01F負(fù)向電壓需要超過(guò)-6.2V才能啟動(dòng)導(dǎo)通，如果主芯片的電路較TVS更早導(dǎo)通或無(wú)法承受此能量，就會(huì)發(fā)生燒毀的情形。但如將TVS更換成單向TVS AZ5013-01F時(shí)，在遇到-3V突波的情況下，因?yàn)榇送徊ㄒ呀?jīng)超過(guò)AZ5013-01F的順偏導(dǎo)通電壓-0.7V，因此AZ5013-01F會(huì)快速將大部分的能量宣泄至地回路，使主芯片幾乎不受此突波能量的沖擊，進(jìn)而達(dá)到更佳的保護(hù)效果。

圖二、單雙向TVS元件導(dǎo)負(fù)電壓導(dǎo)通示意圖

針對(duì)電源方面的用料，除了建議采用單向TVS使系統(tǒng)電源遇到負(fù)向突波能量時(shí)能提供較佳的防護(hù)效果，而隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)愈來(lái)越微型化的發(fā)展趨勢(shì)，PCB板中能擺放TVS的空間越來(lái)越有限，因此小封裝的TVS對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言是更佳的選擇。

晶焱科技 針對(duì)電源部分開發(fā)了一系列小型化尺寸的TVS，從過(guò)往常見的5V及各種電壓，或是主芯片Core power 常見的1.8V電源都有提供相對(duì)應(yīng)的TVS料件。并且過(guò)往在0201封裝(元件長(zhǎng)寬為0.6mm x 0.3mm) TVS中多為雙向的設(shè)計(jì)，目前晶焱科技已新開發(fā)出一系列針對(duì)主芯片 Core Power的0201封裝且單向的TVS(表一)，不僅能在主芯片Core power擁擠的周圍電路輕易做設(shè)計(jì)，同時(shí)若可以擺放得越接近Core power就能夠提供更佳的EOS防護(hù)效果。

審核編輯 黃宇

表一，單向MCSP0603P2YS (0201封裝)于電源端應(yīng)用的TVS防護(hù)元件，由AMAZINGIC晶焱科技原廠授權(quán)一級(jí)代理商KOYUELEC光與電子0755-82574660，82542001為您提供方案技術(shù)應(yīng)用支持，謝謝。