MAX2140内部ESD二极管的保护电路设计

在对 MAX2140 SDARS 接收器进行热插拔操作 接通电源或断开电源 时 可能使其内部静电放电 ESD 保 护二极管失效 热插拔不是该器件的标准操作 但这种情况会发生在很多应用中 尤其是在汽车工业中 经常会进行热插拔的操作 本文分析了热插拔操作可能造成 ESD 二极管失效的原因 并帮助设计合理的电 路来预防二极管的失效 在进行热插拔操作时 电缆接头会产生压降 如图中红色箭头所示 与此同时 天线模块内部的旁路 电容呈短路状态 这样就会导致 MAX2140 电气地的电位高于天线模块的电气地 而 MAX2140 的内部 ESD 二 极管与该 IC 的接地引脚 16 连接 所以这种地电位差就会在该二极管上产生一个短时间的正向电压 该正 向电压的尖峰可能会超过器件的绝对最大额定值 即所谓的电过载 EOS 二极管的正向电压规定为 0 3V 到 4 3V VCC xx 至 GND VINANT 至 GND AGCPWM 至 GND VOUTANT 至 GND 设 计仿真表明 1 3V 电流 为 72mA 时允许短时间的工作 具体的设计改进措施是 概述 在进行装配 测试和故障处理时 有时需要对 MAX2140 SDARS 接收器进行非标准操作 其中一个例子 就是热插拔操作 即在不关闭电源的情况下 直接将该器件与电路进行连接或断开连接 热插拔操作在汽 车电子领域尤其常见 因为部件的模块化设计 模块之间的距离以及多个系统同时工作的需求 常常需要 重新连接模块 热插拔操作如何导致二极管失效 热插拔操作会导致瞬变 包括较大的电压 浪涌电流 振铃以及极性倒置 而这些瞬态过程的背后是 能量交换 有限的充电 放电时间和自激等物理现象 图 1 所示是 MAX2140 的一个热插拔操作 防止 ESD 二极管失效的设计 防止 EOS 的方法因具体应用的不同而不同 这里所推荐的是一些常规设计改进措施 避免使用过多的电抗 如 储能元件 旁路电容 RF 噪声抑制电感 较长的连接线等 使浪涌电流绕行 为每一模块提供较短的直接接地路径 增加外部二极管 使其与内部二极管并联 将二极管跨接在大的线圈上 顺序供电 按顺序依次打开电源 为内部用户推荐可编程延迟 Maxim 拥有众多的电源排序产品 以下设计实例 图 2 表示具有本地环路的 MAX2140 增添的肖特基二极管能够旁路浪涌电流 MAX2140 接收器和天线模块之间的电缆只有 0 5 的电阻而没有电感 天线模块具有一个 100 F 的旁路电容 天线模块的 5V 电源由 MAX2140 接收器提供 读者可能会问 在最初的 40 s 瞬态过程中 通过电容的最大电流和电缆的最大压降分别是多 少 这些值可以通过以下表达式得到 该例子在电流为 12 5A 时电压是 6 25V 远远超过了内部 ESD 二极管能够允许的瞬态指标 外加一个 肖特基二极管可以将瞬态过程中的绝大多数浪涌电流旁路掉 可以选择适合脉冲应用的肖特基二极管 基 于图 2 设计 当用一个适当电容将最大浪涌电流减小到一个可接受的范围时 使用一段短电缆即可以显著 减小阻抗和压降 结论 对于器件的非标准使用 如 MAX2140 接收器的热插拔操作 中出现的