Сегодня поговорим об утечках и как с ними бороться.

Сталкивались ли вы с положительным потенциалом на отключенном домене питания? Самый вероятный сценарий появления напряжения на отключенном питании связан с утечками через соседние домены.

Рассмотрим пример:
На картинке 1 представлены две цифровые микросхемы, микросхема DD1 питается от домена 3V3_STB, DD2 от 3V3. Предположим, 3V3_STB присутствует, 3V3 отключено, в этом случае на питании 3V3 гарантировано появится потенциал. Его размер зависит от токонесущей способности выводов A1 - A3 и сопротивления между 3V3 и землей.

Почему так происходит?
Рассмотрим детальнее выводы A1 и D1. На картинке 2 представлена внутренняя структура микросхемы DD2. На входах цифровых микросхем стоят защитные диоды на питание и землю, через них и будет происходить утечка на 3V3.
На картинке 3 показан путь тока, домен 3V3_STB отказывается соединен с доменом 3V3 через транзистор и диод.

Есть несколько вариантов решения проблемы утечек:
1. Уменьшить сопротивление шины 3V3 (картинка 4). В этом случае ток, формируемый микросхемой, подключенной к домену 3V3_STB создаст лишь небольшое падение на резисторе.
2. Разорвать путь протекания тока. Для этих целей можно использовать буфер с высокоомным выходом (картинка 5). Буфер транслирует сигналы с входа на выход только при наличии питания 3V3 на выводе OE.
3. Снизить ток утекающий в домен. Для этого достаточно добавить последовательные резисторы между A1 и D1.
4. Программно запрещать (при такой возможности) выставлять логическую единицу на выводе A1 до установления питания 3V3.

Почему стабилитроны на 4,5-5,5В самые лучшие?

Взглянем на графики импеданса и температурного коэффициента стабилитрона в зависимости от напряжения пробоя.
Температурный коэффициент ниже этого диапазона отрицательный, выше - положительный. Аналогично с импедансом.

С чем это связано?

Эффект туннельного пробоя с отрицательным температурным коэффициентом преобладает на малых напряжениях. На высоких напряжениях доминирует эффект лавинного пробоя с положительным температурным коэффициентом. Эти два эффекта сталкиваются в диапазоне напряжений 4,5-5,5В, компенсируя друг друга. Этим и объясняется популярность стабилитронов в этом диапазоне.