多路复用器的可靠电池监控解决方案

在汽车、军事、过程或工业应用等环境中使用的集成电路可能会暴露在超出指定工作限制的条件下。在电池监控系统中，可能会发生故障条件，并且可能会对这些IC施加过压。即使是瞬态过压情况也可能导致传统的CMOS开关出现闩锁的情况。闩锁是一种不希望的高电流状态，可能导致器件故障，即使在故障条件消除后仍可能持续存在。

在结隔离技术中，PMOS和NMOS晶体管的N阱和P阱形成寄生可控硅整流器（SCR）电路。过压情况会触发此SCR，导致电流显著放大，进而导致闩锁。

如果输入或输出引脚电压超过电源轨超过二极管压降或电源排序不正确，则可能发生闩锁。如果通道上发生故障，并且信号超过最大额定值，则故障可能会触发典型CMOS器件的闩锁状态。

在电路上电期间，在向CMOS开关供电之前，输入端也可能会出现电压，尤其是在使用多个电源为电路供电的情况下。这种情况可能会超过设备的最大额定值并触发闩锁状态。

ADG5408是一款高压8：1多路复用器，具有防闩锁功能。ADG5408制造中使用的沟槽隔离技术可防止闩锁状态，并减少对外部保护电路的需求。防闩锁不能保证过压保护，仅意味着开关进入高电流SCR模式。ADG5408还具有8 kV人体模型（ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2010）的静电放电（ESD）额定值。

图1中的电路显示了电池监控应用中使用的ADG5408。一个多路复用器用于正端，另一个用于负端。这种差分多路复用允许将单个仪表放大器用于多达八个通道。然后，放大器从每个电池中移除共模电压。

图1.电池监控电路。

在设计和评估IC时，要对其进行测试以评估其对闩锁的脆弱性。在闩锁测试期间，向引脚施加应力电流1 ms，称为触发器，并在触发之前和之后测量引脚上的电流。在开关设置为打开，漏极（D）设置为V的情况下进行最大压力测试DD，并且源 （S） 设置为 V党卫军，如图 2 所示。

图2.闩锁测试配置（预触发）常见变体。

然后驱动电源的电压超过V党卫军直到达到所需的触发电流。如果未发生闩锁，则引脚上的电流返回到其预触发值。发生闩锁后，引脚继续吸收电流，不受触发电压的驱动。这只能通过关闭部件电源来停止。

图3显示了带外延层的典型CMOS开关与ADG5408进行闩锁测试时的结果比较。可以看出，该典型CMOS开关在−290 mA时达到闩锁电流，而ADG5408在测试结束于−510 mA之前没有锁存。

图3.后闩锁触发电流比较。

审核编辑：郭婷