什么时候可以超过零件的绝对最大额定值?

电器工程 电压 数据表 最大收视率
2022-01-17 03:25:35

我一直认为零件的绝对最大额定值是您不得违反的限制。时期。故事结局。

然而,另一位工程师认为,超过微控制器 I/O 引脚上的输入电压的绝对最大额定值是可以的。具体来说,他想在绝对最大电压为 3.8v (Vdd + 0.3V <= 3.9V) 的微型计算机上施加 5v,电流限制为 30uA。钳位二极管的论点将处理过电压。

我在数据表中找不到有关微型 I/O 硬件的任何内容。

什么时候可以超过零件的绝对最大额定值?

数据表

用户指南

4个回答

超过最大额定值永远不会安全。即使在额定值范围内的某个点运行也可能导致故障,例如,如果制造过程偏离规格(我的功率晶体管在原型运行浸泡测试中失败,制造商承认有故障)。

您操作的“安全”区域越远,早期故障的可能性就越高。也许几秒钟,也许几个月——通常分析不会存在。很少,(有时随着设备变得更加成熟更常见)制造商可能会放宽一些最大额定值 - 特别是与时间限制应力相关的额定值。

在您指定的情况下,您已经确定绝对最大评级可能是一个近似值。在不超过击穿电压的情况下,引脚上可以非常可靠地接受具有高驱动阻抗的 \$\mu A\$ 电流(并且可以说你不会超过这样的额定值,因为引脚会钳位),这似乎是合理的。如果硅的意外部分以不同的电压状态导电,则还存在闩锁的风险。

不要期望这适用于 100,000 个工作寿命为 10 年的零件。如果你能忍受偶尔的灾难性故障,也许设计仍然是合理的。如果它是具有 6 个月生命周期的 5 美元产品的调试端口,那将更合理。

超过绝对最大收视率是个坏主意。

在一些非常有限的情况下,小心地推动超出限制的东西可能值得冒险。这可能适用于您知道的一次性情况,例如,温度将始终低于 25°C,并且您认为您可以因此而避免违反其他一些事情。它也可能适用于 McGyver 类型的情况,在这种情况下,您要么一无所有,要么可能有一些东西可以工作。

在生产设计中超出限制是不行的。

在您的特定情况下,可能有两个限制,一个引脚上的最大电压和该引脚的最大电流。如果将 5 V 限制为 30 µA,则实际上并没有施加 5 V。通过保护二极管只有 30 µA 的电流,实际上可能没有超过最大电压。仔细阅读数据表。

我曾经遇到过来自 Atmel(不是 TI,我知道 - 仍然很有趣)的应用说明,它允许这种结构......用于电源上的零交叉感应!

用于电源感应的 AVR 电路

为了保护器件免受高于 VCC 和低于 GND 的电压影响,AVR 在 I/O 引脚上有内部钳位二极管(见图 -1)。二极管从引脚连接到 VCC 和 GND,并将所有输入信号保持在 AVR 的工作电压范围内(见下图)。任何高于 VCC + 0.5V 的电压都将被强制降至 VCC + 0.5V(0.5V 是二极管上的电压降),任何低于 GND - 0.5V 的电压将被强制升至 GND - 0.5V。

...

串联输入电阻为 1MΩ 电阻。不建议钳位二极管的传导电流超过最大 1mA,1MΩ 将允许大约 1,000V 的最大电压。

因此,显然 Atmel 认为以这种方式在其 MCU 上使用钳位二极管是可以的,最高可达 1mA。(虽然你可以争论 App Notes 的权威性)

就个人而言,我仍然不完全确定该怎么想。一方面,如果 Atmel 指定通过钳位二极管提供/吸收高达 1mA 的电流是可以的,那么如果您完全避开该电流,我认为没有问题(30µA 肯定有资格这样做)。此外,如果以这种方式使用,您实际上不会超过电压规格;毕竟,二极管会将其钳位下来。

另一方面,像这样使用钳位二极管可以吗我从未在数据表中找到有关钳位二极管电流的任何信息,因此唯一的来源是应用笔记。

因此,您可以尝试从 TI 中找到指定通过钳位二极管的最大电流的文档。也许他们的数据表或应用说明中也有允许或禁止这些用法的信息。

但是,如果您想安全,最好添加自己的钳位二极管,最好是低 Vf 的,即肖特基二极管。或者使用简单的分压器。这样您就不必担心是否违反规范。

更新,2019 年 8 月

当我在这个答案中看到应用笔记时,我实际上是在做一个爱好项目,我最终使用这个结构来进行电源过零感应。(有关更多详细信息,包括示意图,请参阅此问题;它是 R8/R9)。

该电路通过 2MΩ 将 230VAC 直接连接到 ATTiny85 上的 PB3,通过 ESD 二极管产生约 58µA RMS / 163µA 峰值。仍然不完全确定对整个事情的感受。我使用它的动机是该项目部分是极简主义的练习看看我可以将电路减少多远并且仍然可以正常工作。

不管感觉如何,经过三年的广泛使用,单片机仍然可以正常工作。

做你想做的事¯\_(ツ)_/¯

关于一般超过绝对最大评级,我认为其他答案已经涵盖了这一点(即不要这样做)。

关于 I/O 引脚的绝对最大额定电压,表面上看起来要复杂一些。在 I/O 有内部保护二极管连接 VCC 和 GND 的(通常)情况下,您需要考虑两个绝对最大值:绝对最大电压和绝对最大注入电流。如果您不超过绝对最大电压,那么您就可以了。另一方面,如果您的输入电流限制在绝对最大注入电流以下(例如使用电阻器),应该没问题:))。描述这一点的优秀应用笔记是:http ://www.nxp.com/assets/documents/data/en/application-notes/AN4731.pdf

特别是对于您列出的设备,我无法找到绝对最大注入电流的任何值。

在这种情况下,您接近极限和/或找不到所需的数据,我总是建议直接联系制造商并与他们的一位应用工程师讨论问题(不要害怕与制造商联系时,他们通常非常乐意提供帮助!)