電路上電時，給芯片供電的電源電壓上升斜率太大會出問題，原因在哪里？

Part 01、前言

芯片供電電源為什么上電的時候有最大允許斜率的要求？這事兒的來源在哪里？其實還真不是廠商沒事找事。它背后牽扯到芯片內部的工作邏輯、電路保護和長期可靠性。

電源上電斜率，簡單說就是電壓從0V蹦到工作電壓，比如3.3V時，電壓漲得有多快，單位一般是V/ms或者V/μs。比如廠商要求“最大上電斜率不超過0.1V/μs”，意思是電壓每微秒漲不能超0.1V。太快或者太慢，都可能讓芯片“懵圈”甚至掛掉。

Part 02、為啥要限制最大斜率？

這得從芯片內部咋工作的講起，芯片上電不是簡單上電就完事兒，它里頭有一堆電路得按順序醒過來。斜率太快，可能會讓這些步驟亂套?？偨Y了以下幾個原因。

1. 內部時序得有序啟動

芯片里頭有電源管理單元（PMU）、鎖相環(huán)（PLL）、復位電路啥的，這些玩意兒得按一定順序啟動。比如復位得比時鐘先起來，時鐘得比核心邏輯先穩(wěn)。斜率太快咋了：電壓嗖一下上去了，內部電路還沒反應過來，可能復位沒完成，PLL沒鎖住，邏輯就亂跑了。結果就是芯片鎖死Latch-up了，甚至直接不啟動，當然也可能會導致芯片老是復位失敗。

2. 防浪涌電流損壞芯片

電源電壓漲得快，芯片內部電容（寄生電容和去耦電容）得猛沖電，電容的電流I=C×dV/dt，斜率（dV/dt）大，電流就大。斜率太快產(chǎn)生的浪涌電流Inrush Current可能沖過芯片內部MOS管的耐受極限，把柵極或者電源線燒壞。從而芯片短路或者局部過熱，長久下去芯片會完蛋。

3. 鎖存效應（Latch-up）

CMOS工藝的芯片內部有寄生PNPN結構，電壓跳太快可能觸發(fā)這結構導通，形成低阻通路。斜率太快電源和地之間直接短路，電流蹭蹭漲，芯片發(fā)熱冒煙。后果就是芯片當場掛，或者有潛伏損傷，過幾天才掛掉。

4. 多電源域協(xié)調

現(xiàn)在芯片，尤其SoC、FPGA經(jīng)常有多個電源域，比如1.2V核心、3.3V I/O，這些電壓得按順序上。斜率太快會導致某個電源跑太快，別的還沒起來，內部電平不匹配，可能讓I/O口灌電流或者邏輯錯亂。后果就是芯片啟動失敗，或者I/O口燒壞。

所以要仔細看芯片規(guī)格書有沒有要求，如果有要求在電路設計時得把這斜率管好，可以通過RC電路，比如電源輸入加個電阻和電容，斜率≈1/(R×C)。比如3.3V要1ms爬完，選10Ω和100μF就差不多?；蛘呦?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/506027.html">LDO芯片有個SS引腳，外接電容就能控斜率。多電源時，用電源管理PMIC控制啟動順序和速度也可以。

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