Betrieb oberhalb der maximalen charakteristischen Versorgungsspannung, aber unterhalb der absoluten Maximalspannung

Ich verwende einen parallelen SRAM-IC von Alliance, und in der Tabelle mit den elektrischen Eigenschaften steht, dass VCC mindestens 3,0 V und maximal 5,5 V betragen kann. In der Tabelle mit den absoluten maximalen Eigenschaften steht, dass die Klemmenspannung nicht mehr als 7 V betragen darf zu VSS (GND in meinem Fall).

Was passiert beim Betrieb im Niemandsland zwischen 5,5 V und 7 V, beispielsweise bei einer Versorgung von VCC mit etwa 6 V?

Datenblatt

Antworten (3)

Niemand kann es im Allgemeinen mit Sicherheit sagen, außer der Hersteller .

Die Bereitstellung dieser beiden Sätze von Werten ist Industriestandard. Der Grund dafür ist, dass der Hersteller über die absoluten Höchstwerte hinaus absolut keine Garantie für das Gerät gibt: Es kann kaputt gehen, es kann versagen, wer weiß! Sein Verhalten hängt auch davon ab, wie weit Sie über diese Höchstwerte hinausgehen.

Unterhalb dieser Werte, aber außerhalb der normalen Betriebsbedingungen („Niemandsland“) gibt der Hersteller auch kein Versprechen, außer einem: Sie können so lange im „Niemandsland“ bleiben, wie Sie wollen und wenn Sie in die Normalität zurückkehren Betriebsbereich verhält sich das Gerät wie angegeben .

Das bedeutet, dass der Hersteller garantiert, dass das Gerät nicht beschädigt oder degradiert wird. Seien Sie jedoch vorsichtig mit diesem Versprechen: Dieses Versprechen wird unter der Annahme gemacht, dass das Gerät mit fast nichts verbunden ist und die Außenwelt "wohlwollend" ist .

Wenn Sie das Gerät im Niemandsland fahren und es anfängt, sich seltsam zu verhalten, könnten in einem realen Szenario andere Geräte, die mit dem fehlerhaften Chip verbunden sind, wiederum das Gerät oder einen anderen Teil der Schaltung indirekt beschädigen.

Stellen Sie sich zum Beispiel einen Power-Supervisor-Chip vor, der außerhalb seines Betriebsbereichs betrieben wird. Es könnte ein wenig verrückt werden und die Stromsequenzierung eines Boards durcheinander bringen, indem Stromleitungen in der falschen Reihenfolge aktiviert werden. Dies könnte dazu führen, dass PN-Übergänge eingeschaltet werden, die niemals eingeschaltet werden sollten, was Kurzschlüsse im System verursacht.

Betrachten Sie als weiteres Beispiel einen Operationsverstärker mit Versorgungsleitungen etwas über den normalen Betriebsbedingungen (aber nicht über dem Maximum). Möglicherweise steigt die Offset-Spannung dramatisch an und dies verursacht einen großen Fehler im Ausgangssignal. Vielleicht ist dieser Operationsverstärker Teil eines PID-Reglers und aufgrund dieses unerwarteten Anstiegs der Offset-Spannung gerät ein Motor außer Kontrolle, wodurch ein Roboterarm unregelmäßig reagiert.

In beiden Fällen spielt es keine Rolle, dass das Gerät nicht beschädigt wird, wenn es wieder in den normalen Betriebszustand gefahren wird, da das System bereits durch sein verrücktes Verhalten beschädigt wurde.

Fazit: Entwerfen Sie niemals eine Schaltung, in der ein Gerät im Normalbetrieb außerhalb der normalen Betriebsbedingungen betrieben werden könnte.

Profi-Tipp

Manchmal sind Hersteller sehr konservativ in Bezug auf die Angaben in öffentlich zugänglichen Datenblättern. Schließlich ist es teuer, ein Gerät auf alle möglichen Bedingungen zu testen, weshalb Eckfälle oft vernachlässigt werden. Indem Sie ein Gerät selbst testen, können Sie feststellen, dass ein Gerät außerhalb dessen, was im Datenblatt angegeben ist, zuverlässig arbeiten kann.

In diesem Fall könnten Sie sich an den Hersteller wenden und um eine offizielle Bestätigung Ihrer Ergebnisse bitten und sogar um ein besser charakterisiertes Gerät (natürlich gegen Aufpreis).

Aber selbst wenn Sie interne Tests durchführen, verlassen Sie sich niemals nur auf diese. Die Ergebnisse gelten möglicherweise nur für die spezifische Charge von Geräten, die Sie besitzen, und eine kleine Prozessabweichung bei der Herstellung könnte dazu führen, dass alle Ihre Testergebnisse für eine andere Charge falsch sind. Fragen Sie immer den Hersteller!

Danke für die ausführliche Antwort! Das Gerät scheint normal zu funktionieren, wenn ich dies tue, aber ich habe nicht vor, es tatsächlich als solches zu verwenden. Ich bekomme auf mysteriöse Weise ~ 5,8 V am VCC-Pin und ich habe mich gefragt, was der Unterschied zwischen den Bewertungen ist. Das Ersetzen des 1008 durch einen ähnlichen, aber kleineren 62256 führt dazu, dass die Versorgung wie erwartet auf ~ 5 V abfällt (Diode oder 5-V-Versorgung + Backup-Batterie bei 3 V), sodass etwas Seltsames vor sich geht.
@NickU. Wie hast du die 5,8V gemessen? Hast du ein DMM oder ein Oszilloskop verwendet? Wenn Sie es mit einem DMM gemessen haben, kann die Überspannung auf einige Schwingungen oder Welligkeit auf Vcc zurückzuführen sein. Vielleicht reichen die Bypass-Kappen für dieses Gerät nicht aus oder die Stromversorgung ist nicht ausreichend gefiltert.
Ich benutzte sowohl ein Messgerät als auch ein O'scope. Nicht viel Welligkeit auf der Versorgung. Wenn /CE LOW ist, fällt die Versorgung wie erwartet auf ~5V, aber wenn /CE HIGH ist, lädt sich VCC wieder auf ~5,8V auf. Ich habe ein 22uF Aluminium und 100nF Keramik im Angebot. Ersetzen Sie die 1008 durch eine 62256, und VCC verhält sich die ganze Zeit. Es gibt also einige Unterschiede (neben der Anzahl der Pins) zwischen den Chips.
Um es klar zu sagen, ich kann den 32-poligen 1008 wie einen 28-poligen 62256 wirken lassen, indem ich A15/A16 mit GND und CE2 mit VCC binde. Wenn ich also diese Konfiguration habe, steigt die VCC auf 5,8 V, wenn /CE nicht aktiv ist. Wenn Sie den Chip gegen einen 28-poligen 62256 austauschen, ohne die Verkabelung zu ändern (CE2 auf dem 1008 ist jetzt VCC auf dem 62256), und VCC bleibt 5 V oder darunter.
@NickU. Das ist seltsam. Sind diese Kappen in der Nähe des Chips platziert? Schwebt die Stromschiene auch ohne angeschlossene Last auf 5,8 V? Wenn dies der Fall ist, sollten Sie das Netzteil möglicherweise so umgestalten, dass es ohne Last 5,0 V (oder etwas höher, z. B. 5,1 V) ausgibt, und die Größe Ihrer Leiterplattenspuren überprüfen, da bei einem Gerät 0,8 V Spannungsabfall auftreten aktiv wird, ist ziemlich viel. Vielleicht haben Sie einen zu großen Widerstandsabfall auf Ihren Leiterbahnen. Oder vielleicht ist es auch ein induktiver Abfall: Wenn sich der Abfall verringert, wenn Sie die Taktfrequenz verringern, könnte dies ein Symptom für zu kleine Bypass-Kappen sein (oder sie zu weit platziert sind).
Yep Kappen sind sehr nah. Ich liefere die 5V nicht, sie kommt von einer externen Quelle, und ich habe keine Kontrolle über den Takt (~4 MHz). Und ich sollte klarer sein - es ist überhaupt kein Abfall, die externe Versorgung beträgt mit oder ohne RAM steife 5 V, es ist die Diodenversorgung, die sich zu verstärken scheint, wenn der RAM im Schaltkreis ist . Wenn der RAM überhaupt nicht angeschlossen ist, ist die Dioden-Oder-Versorgung wie erwartet dieselbe wie die externe Quelle.
@NickU. Haben Sie versucht, die Batterie abzuklemmen (wobei die ODER-Verknüpfung an Ort und Stelle gelassen wurde) und zu sehen, ob das Phänomen weiterhin auftritt? Übrigens, welche Art von Dioden verwenden Sie in der ODER-Schaltung?
Ich habe sowohl BAT85- als auch 1N4148-Dioden ausprobiert, beide liefern das gleiche Ergebnis (ich glaube, die 1N4148 ist etwas niedriger, aber sie liegt immer noch über der 5-V-Versorgung). Ich habe auch versucht, die Batterie abzuklemmen, indem ich den Strombegrenzungswiderstand entfernt habe, und es passiert immer noch. Es ist fast so, als hätte ich irgendwie eine unbeabsichtigte Ladungspumpe ... aber selbst wenn ich die Bulk-Kapazität über die SRAM-Versorgung trenne, steigt die Spannung immer noch darüber. Auch der Massebezug ist überall gleich. Es hat mich wirklich umgehauen.
@NickU. Könnte es ein Ground Bounce sein? Möglicherweise absorbiert das Gerät Stromspitzen, die so groß und so schnell sind, dass der Widerstand + die Induktivität der Erdungsspuren das Potential der Erdungsreferenz ansteigen lassen und Ihre Messungen versetzen. Hast du mal versucht die Spannung direkt am Chip zu messen? Ich meine, auch die negative Sonde des Oszilloskops direkt am GND-Anschluss des Chips zu platzieren.
Ich habe auch darüber nachgedacht, also habe ich direkt an VCC- und VSS-Pins gemessen. Ich habe auch ein paar andere Versionen der Leiterplatte, die ich mit einigen anderen Layouts verwende (gleiche Schaltung), und ich sehe immer noch, dass die Spannung mindestens um einige hundert mV ansteigt. Es ist ziemlich zum Verrücktwerden!! Ich habe Alliance eine E-Mail geschickt, um zu sehen, ob sie einen Einblick geben können. (Auch ich schätze Ihren Rat!)
@NickU. Schuss! Mir gehen auch die Ideen aus! Übrigens, es wäre auch eine nette EE.SE-Frage, wenn Sie zumindest einen Teil des Schaltplans posten könnten. Wie auch immer, wenn Sie am Ende herausfinden, was die Ursache des Problems ist, würde ich es wirklich gerne wissen. Viel Glück!
Vielen Dank für die Anregungen. Ich werde sehen, was Alliance zu sagen hat, und wenn ich es nicht herausfinden kann, werde ich wahrscheinlich die Frage dort stellen!
@NickU. Eine letzte Idee: Vielleicht benötigen Sie mehrere Bypass-Kappen, um diesen bestimmten Chip effektiv zu umgehen. Sehen Sie sich dieses EEVblog-Video an , wenn Sie mit dem Konzept nicht vertraut sind.
Einfach genug zum Ausprobieren! Obwohl ich im Laufe der Jahre widersprüchliche Beweise (Mitarbeiter, technische Artikel usw.) darüber gesehen habe, ob dies tatsächlich funktioniert oder nicht.

Im Allgemeinen werden die Spezifikationen und die Leistung nur unter den Bedingungen garantiert, die in der Eigenschaftentabelle aufgeführt sind.

Darüber (und unterhalb der absoluten Höchstwerte) werden die Leistung und viele Aspekte der Funktionalität nicht garantiert. Tatsächlich sollten Sie diese Spannungen nicht für längere Zeit anlegen, da sich das Gerät verschlechtern und unzuverlässig werden kann. In der Praxis funktioniert es wahrscheinlich für die meisten IC-Muster, würde aber nicht für Produktionsdesigns oder Designs empfohlen, die sich kritisch auf die Leistung verlassen.

Oberhalb der absoluten Höchstwerte kann das Gerät beschädigt oder verschlechtert worden sein, und es werden keine Spezifikationen garantiert, auch nicht unter den charakteristischen Bedingungen.

Das Datenblatt sagt ausdrücklich, dass die Datenerhaltung von 1,5 Volt bis 5,5 Volt beträgt: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Also, entweder tun, was der DS sagt und Ihren Vorrat reduzieren oder mit dem Hersteller sprechen.

Guter Anruf, ich habe diesen Teil total verpasst. Übrigens versorge ich es nicht absichtlich mit 6 V, ich habe eine Diodenversorgung für den Chip, eine 5-V- und eine 3-V-Pufferbatterie. Aus irgendeinem Grund lädt sich diese Spannung während des Betriebs auf ~5,8 V auf, wenn /CE hoch ist. Das Herunterziehen von /CE bewirkt, dass es wie erwartet auf 5 V abfällt. Ich scheine dieses Problem nur mit dem 1008 zu haben, wenn ich es durch ein 62256 ersetze, passiert es nicht. Ich habe nicht vor, den 1008 tatsächlich außerhalb der Spezifikation zu verwenden, es hat mich nur zum Nachdenken gebracht, was der Unterschied zwischen den Bewertungen ist. (Wenn Sie irgendwelche Ideen haben, warum ich dabei über 5 V komme, bin ich ganz Ohr, haha)
@NickU. Das liegt wahrscheinlich daran, dass der 1008 einen niedrigeren Standby-Strom hat, der niedrig genug ist, um die Mindestlast zu "überschreiten", die Ihr Netzteil benötigt, um die Regulierung aufrechtzuerhalten.
In den Kommentaren zur obigen Antwort finden Sie eine ausführlichere Erklärung des Problems. Es ist nicht die 5-V-Versorgung, die das Problem verursacht. Ich habe es untersucht und die 5 V sind sehr steif.
Betrieb oberhalb der maximalen charakteristischen Versorgungsspannung, aber unterhalb der absoluten Maximalspannung
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