“魔法煙霧”是過(guò)熱電子電路和組件產(chǎn)生的腐蝕性煙霧的非正式術(shù)語(yǔ)。幾乎每個(gè)電氣工程師都說(shuō)過(guò)這些話，通常是在他們忘記調(diào)整電源電壓電平或意外將電壓軌短路到邏輯引腳時(shí)。

此事件的技術(shù)原因是電氣過(guò)載 (EOS)；雖然人為錯(cuò)誤是常見的原因，但還有其他更微妙的可能原因。EOS 通常是發(fā)布到TI E2E? 社區(qū)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器論壇的一些最常見問(wèn)題的背后原因，包括以以下開頭的問(wèn)題：“我的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器已停止正常工作”、“我的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器已損壞”和“我的電機(jī)不再旋轉(zhuǎn)。” 我將概述 EOS 是什么，并列出電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中一些常見的 EOS 來(lái)源。在我的下一篇文章中，我將討論幾種方法來(lái)幫助我們防止電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的 EOS。

EOS是一個(gè)術(shù)語(yǔ)，用于描述當(dāng)IC受到超出器件規(guī)格限制的電流或電壓時(shí)可能發(fā)生的熱損壞。EOS事件可能會(huì)降低IC的性能或?qū)е掠谰眯怨δ芄收?。EOS比ESD慢得多，但相關(guān)能量非常高。

在半導(dǎo)體環(huán)境中，電過(guò)載（EOS）這一術(shù)語(yǔ)用于說(shuō)明當(dāng)電子器件承受的電流或電壓超出器件的規(guī)范限值時(shí)可能發(fā)生的一種現(xiàn)象。電過(guò)載可能會(huì)對(duì)整個(gè)器件或器件的一部分造成熱損壞。熱損壞是因發(fā)生EOS事件期間產(chǎn)生過(guò)多熱量而引起。當(dāng)器件承受高電壓或高電流時(shí)，器件內(nèi)的連接會(huì)發(fā)生電阻加熱，從而使溫度過(guò)高。通常，過(guò)多熱量處于施加電氣應(yīng)力的區(qū)域周圍。這會(huì)導(dǎo)致器件損壞，并且大多數(shù)情況下，這種損壞肉眼可見。EOS可能因單次非重復(fù)性事件或者持續(xù)的周期或非周期事件而引起。EOS事件可以是瞬時(shí)事件（僅持續(xù)幾毫秒），在滿足條件的情況下也可以是持續(xù)事件。EOS能量耗盡后，器件可能永久損壞，也可能無(wú)法正常工作或者只有一部分可以正常工作。

熱損壞是EOS事件期間產(chǎn)生的過(guò)多熱量的結(jié)果。EOS事件中的高電流會(huì)在低阻抗路徑中產(chǎn)生局部高溫。高溫?fù)p壞器件材料，如柵極氧化物和互連，導(dǎo)致金屬燒毀。

EOS 是當(dāng)電子設(shè)備受到超出該設(shè)備指定限制的電流或電壓時(shí)發(fā)生的熱損壞。熱損壞通常是由 EOS 事件期間產(chǎn)生的過(guò)熱（電阻上的高電流）引起的。高溫會(huì)損壞用于構(gòu)建集成電路的材料，從而導(dǎo)致其操作遭到破壞或永久性改變。

既然我們知道 EOS 是什么，那么我們如何知道指定的限制是什么？為此，我們必須檢查電子設(shè)備數(shù)據(jù)表中的絕對(duì)最大額定值表（參見DRV8701 數(shù)據(jù)表中的表 1 ）。絕對(duì)最大額定值是可能發(fā)生永久性損壞的規(guī)格。絕對(duì)最大額定值與數(shù)據(jù)表中推薦的工作條件不同；如果超出這些規(guī)格，設(shè)備可能會(huì)繼續(xù)運(yùn)行，只是在數(shù)據(jù)表限制之外的規(guī)格。違反表 1 的示例是 VM 電源引腳由于電源軌上的瞬態(tài)事件而達(dá)到 50 V。

表 1：DRV8701 的絕對(duì)最大額定值表

那么電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中常見的 EOS 來(lái)源有哪些？

電源過(guò)壓

最常見的 EOS 來(lái)源之一是設(shè)備電源輸入上的過(guò)壓事件。電源過(guò)壓可能由電機(jī)再生（如前一篇文章中所述，圖 1 中的示例）或系統(tǒng)的外部事件（如組件故障）引起。了解過(guò)壓事件的起源需要在所有可能的內(nèi)部和外部工作條件下監(jiān)控系統(tǒng)電源軌。

圖 1：電源過(guò)壓瞬態(tài)

開關(guān)瞬變

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中另一個(gè)常見的 EOS 來(lái)源是暴露于與功率 MOSFET 開關(guān)相關(guān)的電壓瞬變。在理想的半橋開關(guān)系統(tǒng)中，電壓將在地和電源之間交替（圖 2）。然而，在現(xiàn)實(shí)世界中，功率 MOSFET 和印刷電路板 (PCB) 布局中的寄生效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致電壓瞬變低于接地電壓或高于電源電壓（圖 3）。

圖 2：理想的半橋驅(qū)動(dòng)器

圖 3：具有寄生效應(yīng)的半橋驅(qū)動(dòng)器

MOSFET過(guò)電流

我要提到的最后一個(gè) EOS 事件與功率 MOSFET 的過(guò)流有關(guān)。TI 的集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)器結(jié)合了過(guò)流和過(guò)熱保護(hù)功能，可防止 EOS 出現(xiàn)過(guò)流情況。我在上一篇文章中詳細(xì)討論了這些，但對(duì)于使用帶有外部功率 MOSFET 的柵極驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)，我們必須注意不要違反 MOSFET 安全工作區(qū)域。功率 MOSFET 數(shù)據(jù)表通常包含安全工作區(qū) ( SOA) 曲線（如圖 4 所示）。功率 MOSFET 中的過(guò)大電流最終會(huì)導(dǎo)致器件或其封裝的熱損壞。

圖 4：CSD18540Q5B 最大安全工作區(qū)

在我的下一篇文章中，我將討論一些常見的解決方案，以防止電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中出現(xiàn) EOS。這些范圍從外部保護(hù)組件到簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)考慮。