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Spike Check-芯片测试技术

电力电子 | 发布时间:2017-11-10 | 人气: | #评论# |本文关键字:芯片,Spike Check,Spike Test
摘要:Spike Check-Spike Test,就是检查输出的峰值电压(Voltage Peak Testing),以防止过压对IC造成损伤或损坏(通常称之为 EOS – electrical overstress)。 如下图1所示,就是利用示波器抓到的某个管脚

Spike Check-Spike Test,就是检查输出的峰值电压(Voltage Peak Testing),以防止过压对IC造成损伤或损坏(通常称之为 EOS – electrical overstress)。

如下图1所示,就是利用示波器抓到的某个管脚的波形,我们可以看到,最大和最小的Spike分别为7.2V和-0.8V。如果这些电压超过了IC所能容纳的最大极限电压,就有可能对IC造成损伤,极大地提高了失效风险。

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如何来定义这个极限电压呢?有一种常用的标准是,最大的Spike电压不超过absolutely电压的10%。

在测试调试中,需要对每一个测试管脚进行Spike Check,确保Spike没有超出范围。

如下图2所示,我们可以知道,Vin和Vcc的absolutely voltage为-0.3V~6V,这样,Spike的最高电压就不超过6.6V,最低的Spike电压,理论上不超过-0.33V。而在实际的测试中, 由于我们利用了ESD二极管进行开短路测试,所以,ESD二极管的导通压降可能会有-0.3V~-0.9V,所以,最低的Spike电压,可能会比 -0.33V更低,关于这点,需要做好说明。

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如下图3所示,是利用万用表对某两个管脚抓取整个测试过程的波形。整个的测试时间,大概为4秒左右。此时的采样频率为1.25MS/S,很显然,我 们看到channel3的最大的Spike电压达到了6.88V。继续利用示波器的ZOOM功能,我们可以看到出现Spike部分的详细情况,如下图4所 示。实际上,采用合适的trig方式,我们可以采用更高的采样频率,抓取到更为详细的信息。

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那么,测试中的Spike是怎么产生的呢?如何消除或减弱spike的影响呢?

比如,下冲(undershoot)或过冲(overshoot) 。过冲就是第一个峰值或谷值超过设定电压,对于上升沿是指最高电压而对于下降沿是指最低电压。下冲是指下一个谷值或峰值。 不恰当的量程设置,就可能产生Spike;施加电压速率过快,也可能产生Spike;不恰当的外围电路设置,也可能产生Spike。

在模拟测试中,我们往往采用开尔文连接方式,这个时候测试源采用负反馈的方式来稳定输出电压,测试源会通过检测sense端电压来调节force端 输出电压,如果sense端存在一定的电容影响,sense端检测到的电压会滞后,即使输出端的电压已经达到预设值,由于电容的影响,sense端检测到 的电压会比实际的输出电压小,这个时候,测试源会继续提高force输出电压,这就造成了更高的实际的输出电压,造成过冲。

电流量程档设置不当,也会造成overshoot。有一些管脚,在进入稳定状态之前,需要一个较大的电流,如果电流量程档设置不当,就会产生Spike。

继电器控制不当,比如发生热切换,就容易产生Spike。对于继电器的控制,如果继电器开闭过程中两端存在电压差,就会产成Spike。这个Spike会对IC及继电器都会造成损伤。

继电器的控制线圈,需要具有反向的放电二极管,否则,由于控制电压较高(比如12V),容易产生耦合电压,产生Spike。

测试资源上电或者下电操作不当,容易产生Spike。一般来讲,上电的时候,电源端先上电,然后是控制端上电,其次是加负载,然后进行测量。下电的时候,先下负载,然后是控制端下电,再是电源端下电。

测试资源下电,需要根据实际情况采取不同的措施,如果是负载管脚,需要先将负载电流变为0,然后再断开。如果是控制管脚,一定要等负载先去掉以后再进行下电。对于电源管脚,一定要等其他管脚下电以后再下电。

控制测试源的时候要注意,尽量将电压/电流设置为0以后,再闭合或者断开测试源的继电器,要尽量避免在电压/电流存在情况下,直接断开测试源的输出继电器。要特别注意的是,要先确定先将电压或电流设置为0不会产生负面的影响。

切忌在改变电压的同时改变电流量程档,或者改变电流的同时改变电压量程档,否则,会出现严重的spike。

外围电路中的电容和电感,如果操作不当,容易产生Spike。电感和电容都是储能器件,一旦存储能量以后,再次使用之前,一定要利用测试源、外围电路或者合适的方法对其放电,释放能量,否则,就容易产生Spike。

有的时候,器件本身工作会振荡,就会容易产品spike。这个时候,要和应用或者设计工程师,找到合适的方法,尽量降低spike。

当器件状态进行突变时,比如电压或者电流负载,也容易产品spike,需要尽量避免这种情况。测试源本身的响应能力是有限制的,而测试源到器件之间,同时还有电容及电感效应存在,都会对测试电路产品影响,产生spike。

一些不恰当甚至错误的测试条件,容易产品spike,有的时候,测试方案本身都有可能出现问题。这个时候,一定要多和应用及设计工程师进行沟通,找出问题并解决问题。

如果因为一些特别原因,spike仍然超出允许范围,那就需要设计工程师进行确认和风险评估。


责任编辑:电气自动化网

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