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ZHCACP6 may 2023 TPS7H1111-SEP , TPS7H1111-SP

本應用簡報為 TPS7H1111-SP 超低噪聲、高 PSRR LDO 的引腳提供了故障模式分析 (FMA)。本文檔介紹的故障情況包括各個引腳的典型故障場景：

引腳對地短路（請參閱表 1）
引腳對 V_IN 電源短路（請參閱表 2）
引腳對 V_OUT 電源短路（請參閱表 3）
引腳開路（請參閱表 4）
引腳對鄰近引腳短路（請參閱表 5）

在下表中，損壞表示器件可能立即損壞、器件逐漸損壞或壽命縮短。它僅包含器件本身的損壞，而不包括上游或下游元件的損壞。功能正常 表示器件整體行為如數據表中所述（盡管這并不一定意味著器件正在進行調節）。該分析使用圖 3 所示的原理圖且帶有 0.5A 的電阻負載。有關每種情況的詳細信息，請參閱下表中的注釋。

此分析主要針對 TPS7H1111-SP 器件的陶瓷 HBL 14 引腳封裝。但是，大多數結果也適用于 TPS7H1111-SP 和 TPS7H1111-SEP 器件的塑料 PWP 28 引腳封裝。

圖 1 和圖 2 展示了 CFP 和 HTSSOP 封裝的 TPS7H1111-SP 引腳圖。有關器件引腳的詳細說明，請參閱 TPS7H1111-SP 數據表中的引腳配置和功能 部分。

圖 1 引腳圖 - (CFP) 封裝

圖 2 引腳圖 - (HTSSOP) 封裝

HBL 封裝	PWP 封裝
14 引腳 CFP	28 引腳 HTSSOP
頂視圖	頂視圖

圖 3 器件原理圖 - 引腳 FEA

表 1 引腳對地短路

引腳名稱	引腳編號	損壞	功能正常	對潛在故障影響的說明
BIAS	1	否	是	器件關斷（進入 UVLO）。
EN	2	否	是	器件關斷（禁用）。
IN	3	有	是	如果兩個 IN 引腳都短接，則器件低于內部 UVLO，因此會關斷。如果只有一個短接，這兩個引腳之間可能會發生破壞性過流事件。
IN	4	是	是
CLM	5	否	是	正常運行 – 器件配置為關斷電流限制模式。如果 CLM 在發生對地短路之前時直接連接到 V_IN，則可能會導致短路，從而可能導致損壞。由于原理圖中顯示了一個 10kΩ 上拉至 V_IN，因此不會發生損壞。
GND	6	不適用	不適用	不適用
PG	7	否	是	由于引腳為開漏引腳，并且沒有內部上拉電壓，因此引腳保持為 0V。
REF	8	是	否	REF 引腳上發生過流事件，可能會損壞器件。此外，這可能會導致其他電路中出現不正確的偏置，從而導致其他故障。
SS_SET	9	否	是	器件將輸出電壓調節至 0V。如果 FB_PG 降至 V_{FB_PG(rising)} – V_{FB_PG(HYS)} 以下，2mA 電流將導通并從此 SS_SET 引腳流出。
STAB	10	否	否	通道元件會導通，這可能導致器件進入電流限制或輸出升高到編程的 SS_SET 值以上。雖然不會損壞該器件，但可能會損壞下游電路。如果在器件上電但因 STAB 內部驅動為高電平而被禁用時發生這種短路，則預計會造成損壞。這會導致 STAB 上的電流過大，可能會損壞器件。
OUT	11	是	是	短路保護功能已激活，防止立即造成損壞；不適用于長時間運行。
OUT	12	是	是	短路保護功能已激活，防止立即造成損壞；不適用于長時間運行。
OUTS	13	是	是	該器件會在輸出端檢測到 0V，因此會調節到可能的最大電壓。但是，OUTS 上的這個 0V 會導致不正確的內部偏置，從而可能導致意外的電壓應力，而這可能會隨著時間的推移而造成損壞。此外，由于 OUTS 從外部連接到 OUT，這可能會在外部形成高電流路徑，從而可能導致外部損壞。
FB_PG	14	是	是	器件會進入軟啟動模式并在 SS_SET 引腳上輸出 2mA 電流，這會導致更高的輸出電壓。除非達到電流限值并長時間保持恒定電流限值，否則器件本身將正常工作。

表 2 引腳對 V_IN 短路

引腳名稱	引腳編號	損壞	功能正常	對潛在故障影響的說明
1	BIAS	是	是	如果 V_BIAS 高于 V_IN，則由于未提供適當的偏置電壓，器件可能會停止正確調節。如果 V_IN 是可接受的輔助電源，則器件可能會繼續正常運行。如果 V_BIAS 高于 7V，IN 引腳會過載并發生損壞。
2	EN	否	是	器件導通。
3	IN	不適用	不適用	不適用
4	IN	不適用	不適用	不適用
5	CLM	否	是	正常運行 – 器件配置為磚墻電流限制模式。如果 CLM 之前在發生 V_IN 短路時直接連接到 GND，則可能會導致短路，進而可能會導致損壞。如果 CLM 通過 10kΩ 下拉到 GND，則預計不會造成損壞。
6	GND	是	否	接地不當可能會損壞各種內部電路。
7	PG	是	是	如果 PG 被置位并且直接短接至 V_IN，則將有過多的電流流經此引腳，從而造成損壞。
8	REF	是	否	電流流入 REF，這會損壞器件并停止適當的調節。
9	SS_SET	是	否	電流流入 SS_SET，這會損壞器件并停止適當的調節。
10	STAB	是	否	通道元件關斷。但是，STAB 上的電流過大可能會造成損壞。
11	OUT	是	是	由于控制環路檢測到輸出過高并關斷通道元件，器件停止調節。但是，這會導致不正確的內部誤差放大器偏置，從而可能導致意外的電壓應力，而這會隨著時間的推移而造成損壞。
12	OUT	是	是
13	OUTS	是	是	由于控制環路檢測到輸出過高并關斷通道元件，器件停止調節。但是，這會導致不正確的內部誤差放大器偏置，從而可能導致意外的電壓應力，而這會隨著時間的推移而造成損壞。
14	FB_PG	是	否	如果 V_IN > 6V，這將超過建議的運行條件，導致不正確的內部偏置，從而導致功能故障。如果 V_IN < 6V，則器件無法進入軟啟動模式，并且 PG 始終置位；否則會繼續正常運行。如果沒有軟啟動，則可能會導致在啟動期間達到電流限制。

表 3 引腳對 V_OUT 短路

引腳名稱	引腳編號	損壞	功能正常	對潛在故障影響的說明
1	BIAS	是	否	由于 V_BIAS 到 V_OUT 沒有足夠的余量，器件會停止調節或降低輸出電壓。如果 V_BIAS 高于 7V，則會導致誤差放大器內出現不正確的過壓，從而造成損壞。
2	EN	否	是	只要 V_OUT 高于 V_EN(rising) 閾值，器件就會保持開啟并繼續調節，否則器件會關斷。
3	IN	是	是	當 V_OUT 上升至 V_IN 且控制環路檢測到輸出過高并關斷通道元件時，器件會停止調節。但是，這會導致不正確的內部誤差放大器偏置，從而可能導致意外的電壓應力，而這會隨著時間的推移而造成損壞。
4	IN	是	是
5	CLM	是	否	由于電流限制模式會隨輸出電壓的變化而變化，因此無法很好地控制電流限制模式。這可能會導致輸入緩沖器擊穿而產生過大的 V_IN 電流。
6	GND	是	否	導致 V_OUT 上的電流限制。器件無法長時間保持恒定電流限制。此外，如果 GND 引腳不再是系統接地，接地不當可能會損壞各種內部電路。
7	PG	是	是	如果 PG 被置位并且直接短接至 V_OUT，則將有過多的電流流經此引腳。
8	REF	是	否	電流流入或流出 REF，這會損壞器件并停止適當的調節。
9	SS_SET	是	否	由于 V_{SS_SET} 的標稱值等于 V_OUT，因此只要 SS_SET 能夠繼續拉出其電流，就不會立即造成損壞；但是，可能會發生復雜的交互，導致輸出電壓過高或嘗試通過 OUT 引腳灌入電流，從而造成損壞。
10	STAB	否	否	啟用時，通道元件大部分會關斷。禁用時，強制 STAB 為 0V 將導致更高的 V_BIAS 電流，甚至可能會損壞器件。
11	OUT	不適用	不適用	不適用
12	OUT	不適用	不適用	不適用
13	OUTS	否	是	正常運行。
14	FB_PG	否	是	當 V_OUT 上升至高于 V_{FB_PG(rising)} 閾值時，PG 會被置位，并且快速啟動電流會關閉（從而導致啟動時間延長）。

表 4 引腳開路

引腳名稱	引腳編號	損壞	功能正常	對潛在故障影響的說明
BIAS	1	否	否	由于沒有 V_BIAS 電壓，器件會停止調節。
EN	2	否	否	器件可能會不時振蕩。
IN	3	有	是	如果只有一個引腳懸空，則電流將流經另一個引腳，導致那個引腳上的電流過大，最終造成損壞。
IN	4	是	是	如果只有一個引腳懸空，則電流將流經另一個引腳，導致那個引腳上的電流過大，最終造成損壞。
CLM	5	是	否	電流限制模式控制不當。此外，CLM 輸入緩沖器上的未定義電壓將導致額外的 V_IN 擊穿電流流動，從而可能會損壞器件。
GND	6	是	否	不正確的偏置預計會導致具有大電流尖峰的振蕩。
PG	7	否	否	PG 會在下拉時工作，但由于它是漏極開路，因此它不能變為高電平，并且將處于未知狀態。
REF	8	否	否	不會產生基準電流，因此在嘗試調節時，器件將輸出 0V。
SS_SET	9	是	否	器件將試圖強制通過該引腳輸出 100μA 的電流，從而導致其達到高電壓。這可能會導致不正確的內部誤差放大器偏置，從而導致過壓故障。
STAB	10	否	是	控制環路響應會有所不同，相位裕度可能會更差，但器件仍會正常工作。
OUT	11	是	是	如果只有一個引腳懸空，則電流將流經另一個引腳，導致那個引腳上的電流過大，最終造成損壞。
OUT	12	是	是	如果只有一個引腳懸空，則電流將流經另一個引腳，導致那個引腳上的電流過大，最終造成損壞。
OUTS	13	是	否	器件將不知道如何調節電壓，并且可能會發生振蕩，甚至可能會損壞器件。
FB_PG	14	是	否	器件快速啟動電流將振蕩，甚至可能會損壞器件。

表 5 引腳對鄰近引腳短路

引腳名稱	引腳編號	短接引腳編號	短接引腳名稱	損壞	功能正常	注釋
BIAS	1	2	EN	是	是	根據輔助電源電壓，器件將導通或關斷。如果偏置電壓超過 7V，則 EN 引腳過載。
EN	2	3	IN	否	是	根據輸入電源電壓，器件將導通或關斷。
IN	3	4	IN	否	是	正常運行
IN	4	5	CLM	否	是	正常運行 – 器件配置為磚墻電流限制模式。如果 CLM 之前在發生 V_IN 短路時直接連接到 GND，則可能會導致短路，進而可能會導致損壞。如果 CLM 通過 10kΩ 下拉到 GND，則預計不會造成損壞。
CLM	5	6	GND	否	是	正常運行 – 器件配置為關斷電流限制模式。如果 CLM 在發生對地短路之前時直接連接到 V_IN，則可能會導致短路，從而可能導致損壞。由于原理圖中顯示了一個 10kΩ 上拉至 V_IN，因此不會發生損壞。
GND	6	7	PG	否	是	由于 PG 為開漏引腳，并且沒有內部上拉電壓，因此 PG 保持為 0V。
REF	8	9	SS_SET	是	否	由于無法處理大輸出電容，V_REF 電壓將不穩定，并且 SS_SET 將始終為 1.2V。此控制環路不穩定可能會造成損壞。
SS_SET	9	10	STAB	是	否	STAB 電壓將在由 SS_SET 引腳電流源充電時上升。這會導致通道元件緩慢關斷。但是，SS_SET 和 OUT 電壓將不穩定，因為 STAB 元件受 SS_SET 的 RC 影響。這可能會導致內部誤差放大器內出現不正確的過壓，從而造成損壞。
STAB	10	11	OUT	否	否	啟用時，通道元件會部分關斷。禁用時，強制 STAB 為 0V 將導致更高的 V_BIAS 電流，甚至可能會損壞器件。
OUT	11	12	OUT	否	是	正常工作。
OUT	12	13	OUTS	否	是	正常工作。
OUTS	13	14	FB_PG	否	是	由于 OUTS 連接到 OUT，當 V_OUT 上升到高于 V_{FB_PG(rising)} 閾值時，PG 會被置位，并且快速啟動電流關閉（從而導致啟動時間延長）。