
但是你永远也想象不到用户会把产品用在什么地方,本文介绍高温环境影响三极管性能,进而导致产品失灵的案例。案例始末发现问题 具体是这样的一个很简单的串口RS485电路,具体电路如下图所示,用了这个电路后就不要单独信号去管理485芯片的收发分时了,是不是很方便。

接下来,测波形吧。 分别测量上图中所标识的1、2、3点,其中电路设计中用的限流电阻为1K,三级管为9013。首先测量在常温下三个测试点的波形吧,第一点波形为隔离芯片ADuM1201输出引脚,其波形如下图所示,输出电压幅值为5V。
第二点波形为9013三级管基极控制电压,其波形如下图所示,输出电压峰值约为700mV,波动范围约为200mV,即当电平为0.7V时三极管导通,当电平为0.5V时三级管关断。
第三点波形为9013三级管集电极极电压,其波形如下图所示,输出电压幅值约为5V。
然后本人吹风小能手上线,对着就是一顿蒙吹,另一个手还要测波形,幸好没有烫出泡(不然就算工伤)从新测量了上述三个测量点,第一点的波形如下图所示,波形和加热前波形基本一致,所以即加热并不会改变ADuM1201隔离芯片的输出电压特性。
那么继续测量第二点吧,当继续加热到温度约为55度时第二点波形如下图所示,其电压的波动范围变小约为100mV即高电平减小到0.6V,但是低电平还是约为0.5V,随着温度的继续升高当温度到65度时第二点电压基本保持在0.5V,且三极管保持导通状态,因此RS485无法实现数据的发送。
我K这不是坑我吗,让我来瞅瞅这三极管的特性吧(谁让我上学的时候没有好好学习呢),三级管的物理结构为两个PN结,其Ube电压特性如下图所示,其开启电压约为0.7V,而且基极与****电压特性与二极管特性相同。右下图可以知道随着温度的升高,Ube的特性曲线整体右移,因此三级管的导通压降降低,使得控制MAX485芯片的RE引脚一直处于低电平,所以无法发送数据。
改为0R限流电阻后,继续加热RS485电路,波形如下图所示,可以看出波形无明显变化,且串口可以正常发送数据。但由于三极管的基极将ADuM1201发送引脚强制拉倒0.7V,增大了ADuM1201的输出电流,长期运行时会对器件寿命有严重影响,不改彻底了不是我的性格。
解决问题根据三级管的温度特性,导致了在高温运行下基极门限电压降低,若只是将ADuM1201输出限流电阻减小会造成器件寿命减少影响产品质量,因此现将三极管9013改为MOS管GMS2302,由于MOS管为压控型器件其本身不会消耗太多功耗。 MOS管GMS2302常温下栅极电压波形如下图所示,可以看出波形范围为0V到5V。
MOS管GMS2302温度约为80下栅极电压波形如下图所示,其电压波形无变化且串口可以正常发送数据。
所以呢,在设计中我要有刨根问底(躲坑)的精神,把问题彻底解决了,这个案例是我亲生经历的一个案件,虽然不大但是很够借鉴意义------得出的结论就就是:可以指导我们在以后硬件设计过程中若作为开关使用最好选择MOS管,且合理选择限流电阻。其他解决方式 温度对PN结有影响,实际上案例如果驱动是推挽输出,电路图中的R56去掉应该也行,这样就不必换成MOS管了。 另外还可以把这电阻改用作下拉呢。 再者,还可以把R56改成驱动输出的上拉,也可以试试。
我要赚赏金
