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Part 01、前言
芯片供電電源為什么上電的時(shí)候有最大允許斜率的要求？這事兒的來(lái)源在哪里？其實(shí)還真不是廠商沒(méi)事找事。它背后牽扯到芯片內(nèi)部的工作邏輯、電路保護(hù)和長(zhǎng)期可靠性。
電源上電斜率，簡(jiǎn)單說(shuō)就是電壓從0V蹦到工作電壓，比如3.3V時(shí)，電壓漲得有多快，單位一般是V/ms或者V/μs。比如廠商要求“最大上電斜率不超過(guò)0.1V/μs”，意思是電壓每微秒漲不能超0.1V。太快或者太慢，都可能讓芯片“懵圈”甚至掛掉。
Part 02、為啥要限制最大斜率？
這得從芯片內(nèi)部咋工作的講起，芯片上電不是簡(jiǎn)單上電就完事兒，它里頭有一堆電路得按順序醒過(guò)來(lái)。斜率太快，可能會(huì)讓這些步驟亂套。總結(jié)了以下幾個(gè)原因。
1. 內(nèi)部時(shí)序得有序啟動(dòng)
芯片里頭有電源管理單元（PMU）、鎖相環(huán)（PLL）、復(fù)位電路啥的，這些玩意兒得按一定順序啟動(dòng)。比如復(fù)位得比時(shí)鐘先起來(lái)，時(shí)鐘得比核心邏輯先穩(wěn)。斜率太快咋了：電壓嗖一下上去了，內(nèi)部電路還沒(méi)反應(yīng)過(guò)來(lái)，可能復(fù)位沒(méi)完成，PLL沒(méi)鎖住，邏輯就亂跑了。結(jié)果就是芯片鎖死Latch-up了，甚至直接不啟動(dòng)，當(dāng)然也可能會(huì)導(dǎo)致芯片老是復(fù)位失敗。
2. 防浪涌電流損壞芯片
電源電壓漲得快，芯片內(nèi)部電容（寄生電容和去耦電容）得猛沖電，電容的電流I=C×dV/dt，斜率（dV/dt）大，電流就大。斜率太快產(chǎn)生的浪涌電流Inrush Current可能沖過(guò)芯片內(nèi)部MOS管的耐受極限，把柵極或者電源線燒壞。從而芯片短路或者局部過(guò)熱，長(zhǎng)久下去芯片會(huì)完蛋。
3. 鎖存效應(yīng)（Latch-up）
CMOS工藝的芯片內(nèi)部有寄生PNPN結(jié)構(gòu)，電壓跳太快可能觸發(fā)這結(jié)構(gòu)導(dǎo)通，形成低阻通路。斜率太快電源和地之間直接短路，電流蹭蹭漲，芯片發(fā)熱冒煙。后果就是芯片當(dāng)場(chǎng)掛，或者有潛伏損傷，過(guò)幾天才掛掉。
4. 多電源域協(xié)調(diào)
現(xiàn)在芯片，尤其SoC、FPGA經(jīng)常有多個(gè)電源域，比如1.2V核心、3.3V I/O，這些電壓得按順序上。斜率太快會(huì)導(dǎo)致某個(gè)電源跑太快，別的還沒(méi)起來(lái)，內(nèi)部電平不匹配，可能讓I/O口灌電流或者邏輯錯(cuò)亂。后果就是芯片啟動(dòng)失敗，或者I/O口燒壞。
所以要仔細(xì)看芯片規(guī)格書有沒(méi)有要求，如果有要求在電路設(shè)計(jì)時(shí)得把這斜率管好，可以通過(guò)RC電路，比如電源輸入加個(gè)電阻和電容，斜率≈1/(R×C)。比如3.3V要1ms爬完，選10Ω和100μF就差不多?；蛘呦?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/506027.html">LDO芯片有個(gè)SS引腳，外接電容就能控斜率。多電源時(shí)，用電源管理PMIC控制啟動(dòng)順序和速度也可以。
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