电源故障案例——ESD保护电路MOS管失效

EDN电子技术设计 · 公众号 · · 2024-12-20 15:21

正文

该故障主要涉及常用的LTM4644和TPS74401，笔者从事军工领域硬件设计，该两款电源器件几乎在航空、航天、兵器、电科均广泛应用。今天探讨的一起故障在多年的硬件设计工作中较为少见。

LTM4644是一款4通道的DCDC实现四路独立电压输出，其中一路输出后端接TPS74401实现低纹波噪声电压输出。该电路中TPS74401的使能EN是通过LTM4644的PGOOD驱动，具体接法入下图所示。

PGOOD引脚主要监测输出是否在±10%的误差范围内，当超过该误差范围时，PGOOD拉低，输出正常时PGOOD为上拉的高电平，以此建立的高电平驱动下一级TPS74401的使能EN。

上电后发现LTM4644对应通道的输出电压正常，但同一通道的PGOOD却是低电平，致使无法正常使能TPS74401。从机理分析应该是PGOOD端阻抗对地短路导致，但是奇怪的是静态测试PGOOD对地阻抗也即TPS74401的EN脚的阻抗为700kΩ，未发现短路点。没有短路但是上电后电压又为低电平，当时没有任何头绪，偶有一次上、下电后较快速的测试PGOOD对地阻抗，发现其阻抗一致在增加，约1分钟后稳定在700 kΩ，之前所测试的阻抗都是下电1分钟之后才测得的，也就说明该故障是因为PGOOD的阻抗在上电后阻抗降低，下电后高阻抗又恢复。

后续断开TPS74401使能EN脚的0Ω电阻，故障消除阻抗恢复，最终是定位到TPS74401的使能EN脚内部ESD保护电路中的MOS管静电损伤失效导致。

此次故障的关键是阻抗测试的时机不易察觉，故障点不易捕捉，特此做以记录说明。

作者：五牛溜溜来源：面包板社区

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