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ZHCACP6 may 2023 TPS7H1111-SEP , TPS7H1111-SP

本应用简报为 TPS7H1111-SP 超低噪声、高 PSRR LDO 的引脚提供了故障模式分析 (FMA)。本文档介绍的故障情况包括各个引脚的典型故障场景：

引脚对地短路（请参阅表 1）
引脚对 V_IN 电源短路（请参阅表 2）
引脚对 V_OUT 电源短路（请参阅表 3）
引脚开路（请参阅表 4）
引脚对邻近引脚短路（请参阅表 5）

在下表中，损坏表示器件可能立即损坏、器件逐渐损坏或寿命缩短。它仅包含器件本身的损坏，而不包括上游或下游元件的损坏。功能正常 表示器件整体行为如数据表中所述（尽管这并不一定意味着器件正在进行调节）。该分析使用图 3 所示的原理图且带有 0.5A 的电阻负载。有关每种情况的详细信息，请参阅下表中的注释。

此分析主要针对 TPS7H1111-SP 器件的陶瓷 HBL 14 引脚封装。但是，大多数结果也适用于 TPS7H1111-SP 和 TPS7H1111-SEP 器件的塑料 PWP 28 引脚封装。

图 1 和图 2 展示了 CFP 和 HTSSOP 封装的 TPS7H1111-SP 引脚图。有关器件引脚的详细说明，请参阅 TPS7H1111-SP 数据表中的引脚配置和功能 部分。

图 1 引脚图 - (CFP) 封装

图 2 引脚图 - (HTSSOP) 封装

HBL 封装	PWP 封装
14 引脚 CFP	28 引脚 HTSSOP
顶视图	顶视图

图 3 器件原理图 - 引脚 FEA

表 1 引脚对地短路

引脚名称	引脚编号	损坏	功能正常	对潜在故障影响的说明
BIAS	1	否	是	器件关断（进入 UVLO）。
EN	2	否	是	器件关断（禁用）。
IN	3	有	是	如果两个 IN 引脚都短接，则器件低于内部 UVLO，因此会关断。如果只有一个短接，这两个引脚之间可能会发生破坏性过流事件。
IN	4	是	是
CLM	5	否	是	正常运行 – 器件配置为关断电流限制模式。如果 CLM 在发生对地短路之前时直接连接到 V_IN，则可能会导致短路，从而可能导致损坏。由于原理图中显示了一个 10kΩ 上拉至 V_IN，因此不会发生损坏。
GND	6	不适用	不适用	不适用
PG	7	否	是	由于引脚为开漏引脚，并且没有内部上拉电压，因此引脚保持为 0V。
REF	8	是	否	REF 引脚上发生过流事件，可能会损坏器件。此外，这可能会导致其他电路中出现不正确的偏置，从而导致其他故障。
SS_SET	9	否	是	器件将输出电压调节至 0V。如果 FB_PG 降至 V_{FB_PG(rising)} – V_{FB_PG(HYS)} 以下，2mA 电流将导通并从此 SS_SET 引脚流出。
STAB	10	否	否	通道元件会导通，这可能导致器件进入电流限制或输出升高到编程的 SS_SET 值以上。虽然不会损坏该器件，但可能会损坏下游电路。如果在器件上电但因 STAB 内部驱动为高电平而被禁用时发生这种短路，则预计会造成损坏。这会导致 STAB 上的电流过大，可能会损坏器件。
OUT	11	是	是	短路保护功能已激活，防止立即造成损坏；不适用于长时间运行。
OUT	12	是	是	短路保护功能已激活，防止立即造成损坏；不适用于长时间运行。
OUTS	13	是	是	该器件会在输出端检测到 0V，因此会调节到可能的最大电压。但是，OUTS 上的这个 0V 会导致不正确的内部偏置，从而可能导致意外的电压应力，而这可能会随着时间的推移而造成损坏。此外，由于 OUTS 从外部连接到 OUT，这可能会在外部形成高电流路径，从而可能导致外部损坏。
FB_PG	14	是	是	器件会进入软启动模式并在 SS_SET 引脚上输出 2mA 电流，这会导致更高的输出电压。除非达到电流限值并长时间保持恒定电流限值，否则器件本身将正常工作。

表 2 引脚对 V_IN 短路

引脚名称	引脚编号	损坏	功能正常	对潜在故障影响的说明
1	BIAS	是	是	如果 V_BIAS 高于 V_IN，则由于未提供适当的偏置电压，器件可能会停止正确调节。如果 V_IN 是可接受的辅助电源，则器件可能会继续正常运行。如果 V_BIAS 高于 7V，IN 引脚会过载并发生损坏。
2	EN	否	是	器件导通。
3	IN	不适用	不适用	不适用
4	IN	不适用	不适用	不适用
5	CLM	否	是	正常运行 – 器件配置为砖墙电流限制模式。如果 CLM 之前在发生 V_IN 短路时直接连接到 GND，则可能会导致短路，进而可能会导致损坏。如果 CLM 通过 10kΩ 下拉到 GND，则预计不会造成损坏。
6	GND	是	否	接地不当可能会损坏各种内部电路。
7	PG	是	是	如果 PG 被置位并且直接短接至 V_IN，则将有过多的电流流经此引脚，从而造成损坏。
8	REF	是	否	电流流入 REF，这会损坏器件并停止适当的调节。
9	SS_SET	是	否	电流流入 SS_SET，这会损坏器件并停止适当的调节。
10	STAB	是	否	通道元件关断。但是，STAB 上的电流过大可能会造成损坏。
11	OUT	是	是	由于控制环路检测到输出过高并关断通道元件，器件停止调节。但是，这会导致不正确的内部误差放大器偏置，从而可能导致意外的电压应力，而这会随着时间的推移而造成损坏。
12	OUT	是	是
13	OUTS	是	是	由于控制环路检测到输出过高并关断通道元件，器件停止调节。但是，这会导致不正确的内部误差放大器偏置，从而可能导致意外的电压应力，而这会随着时间的推移而造成损坏。
14	FB_PG	是	否	如果 V_IN > 6V，这将超过建议的运行条件，导致不正确的内部偏置，从而导致功能故障。如果 V_IN < 6V，则器件无法进入软启动模式，并且 PG 始终置位；否则会继续正常运行。如果没有软启动，则可能会导致在启动期间达到电流限制。

表 3 引脚对 V_OUT 短路

引脚名称	引脚编号	损坏	功能正常	对潜在故障影响的说明
1	BIAS	是	否	由于 V_BIAS 到 V_OUT 没有足够的余量，器件会停止调节或降低输出电压。如果 V_BIAS 高于 7V，则会导致误差放大器内出现不正确的过压，从而造成损坏。
2	EN	否	是	只要 V_OUT 高于 V_EN(rising) 阈值，器件就会保持开启并继续调节，否则器件会关断。
3	IN	是	是	当 V_OUT 上升至 V_IN 且控制环路检测到输出过高并关断通道元件时，器件会停止调节。但是，这会导致不正确的内部误差放大器偏置，从而可能导致意外的电压应力，而这会随着时间的推移而造成损坏。
4	IN	是	是
5	CLM	是	否	由于电流限制模式会随输出电压的变化而变化，因此无法很好地控制电流限制模式。这可能会导致输入缓冲器击穿而产生过大的 V_IN 电流。
6	GND	是	否	导致 V_OUT 上的电流限制。器件无法长时间保持恒定电流限制。此外，如果 GND 引脚不再是系统接地，接地不当可能会损坏各种内部电路。
7	PG	是	是	如果 PG 被置位并且直接短接至 V_OUT，则将有过多的电流流经此引脚。
8	REF	是	否	电流流入或流出 REF，这会损坏器件并停止适当的调节。
9	SS_SET	是	否	由于 V_{SS_SET} 的标称值等于 V_OUT，因此只要 SS_SET 能够继续拉出其电流，就不会立即造成损坏；但是，可能会发生复杂的交互，导致输出电压过高或尝试通过 OUT 引脚灌入电流，从而造成损坏。
10	STAB	否	否	启用时，通道元件大部分会关断。禁用时，强制 STAB 为 0V 将导致更高的 V_BIAS 电流，甚至可能会损坏器件。
11	OUT	不适用	不适用	不适用
12	OUT	不适用	不适用	不适用
13	OUTS	否	是	正常运行。
14	FB_PG	否	是	当 V_OUT 上升至高于 V_{FB_PG(rising)} 阈值时，PG 会被置位，并且快速启动电流会关闭（从而导致启动时间延长）。

表 4 引脚开路

引脚名称	引脚编号	损坏	功能正常	对潜在故障影响的说明
BIAS	1	否	否	由于没有 V_BIAS 电压，器件会停止调节。
EN	2	否	否	器件可能会不时振荡。
IN	3	有	是	如果只有一个引脚悬空，则电流将流经另一个引脚，导致那个引脚上的电流过大，最终造成损坏。
IN	4	是	是	如果只有一个引脚悬空，则电流将流经另一个引脚，导致那个引脚上的电流过大，最终造成损坏。
CLM	5	是	否	电流限制模式控制不当。此外，CLM 输入缓冲器上的未定义电压将导致额外的 V_IN 击穿电流流动，从而可能会损坏器件。
GND	6	是	否	不正确的偏置预计会导致具有大电流尖峰的振荡。
PG	7	否	否	PG 会在下拉时工作，但由于它是漏极开路，因此它不能变为高电平，并且将处于未知状态。
REF	8	否	否	不会产生基准电流，因此在尝试调节时，器件将输出 0V。
SS_SET	9	是	否	器件将试图强制通过该引脚输出 100µA 的电流，从而导致其达到高电压。这可能会导致不正确的内部误差放大器偏置，从而导致过压故障。
STAB	10	否	是	控制环路响应会有所不同，相位裕度可能会更差，但器件仍会正常工作。
OUT	11	是	是	如果只有一个引脚悬空，则电流将流经另一个引脚，导致那个引脚上的电流过大，最终造成损坏。
OUT	12	是	是	如果只有一个引脚悬空，则电流将流经另一个引脚，导致那个引脚上的电流过大，最终造成损坏。
OUTS	13	是	否	器件将不知道如何调节电压，并且可能会发生振荡，甚至可能会损坏器件。
FB_PG	14	是	否	器件快速启动电流将振荡，甚至可能会损坏器件。

表 5 引脚对邻近引脚短路

引脚名称	引脚编号	短接引脚编号	短接引脚名称	损坏	功能正常	注释
BIAS	1	2	EN	是	是	根据辅助电源电压，器件将导通或关断。如果偏置电压超过 7V，则 EN 引脚过载。
EN	2	3	IN	否	是	根据输入电源电压，器件将导通或关断。
IN	3	4	IN	否	是	正常运行
IN	4	5	CLM	否	是	正常运行 – 器件配置为砖墙电流限制模式。如果 CLM 之前在发生 V_IN 短路时直接连接到 GND，则可能会导致短路，进而可能会导致损坏。如果 CLM 通过 10kΩ 下拉到 GND，则预计不会造成损坏。
CLM	5	6	GND	否	是	正常运行 – 器件配置为关断电流限制模式。如果 CLM 在发生对地短路之前时直接连接到 V_IN，则可能会导致短路，从而可能导致损坏。由于原理图中显示了一个 10kΩ 上拉至 V_IN，因此不会发生损坏。
GND	6	7	PG	否	是	由于 PG 为开漏引脚，并且没有内部上拉电压，因此 PG 保持为 0V。
REF	8	9	SS_SET	是	否	由于无法处理大输出电容，V_REF 电压将不稳定，并且 SS_SET 将始终为 1.2V。此控制环路不稳定可能会造成损坏。
SS_SET	9	10	STAB	是	否	STAB 电压将在由 SS_SET 引脚电流源充电时上升。这会导致通道元件缓慢关断。但是，SS_SET 和 OUT 电压将不稳定，因为 STAB 元件受 SS_SET 的 RC 影响。这可能会导致内部误差放大器内出现不正确的过压，从而造成损坏。
STAB	10	11	OUT	否	否	启用时，通道元件会部分关断。禁用时，强制 STAB 为 0V 将导致更高的 V_BIAS 电流，甚至可能会损坏器件。
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 连接到 OUT，当 V_OUT 上升到高于 V_{FB_PG(rising)} 阈值时，PG 会被置位，并且快速启动电流关闭（从而导致启动时间延长）。