面包芯语

【技术分享】指尖上的危机：别让静电毁了你的电路板

原创 ZLG致远电子 2024-06-27 11:39
【TI资料】基于新型C29内核的MCU技术资料 如何增强电动汽车的实时控制能力？
人体可能携带数千甚至数万伏的静电，尤其在干燥天气下。切记，不要直接用带静电的手触摸电路板，以免造成损坏。人手不能直接接触电路板是电子工程师的常识，这是为什么呢？


  静电的危害
不同的环境下，人体携带的静电电压从几伏几百伏到几万伏不等。人手接触电子元器件（导体）会产生静电放电，使器件损坏，降低可靠性；严重时，静电放电造成器件击穿，使产品直接报废。

此外，静电放电过程同时辐射出某种频率下的无线电波，干扰周边微处理器，造成应用程序运行紊乱，严重影响设备的正常工作。

图1 注意静电

（网图，如有侵权,联系删除）

因此在日常的生产、工作中需规范操作（包括正确佩戴静电环），尽量避免人手直接接触电子元器件，特别是在带电状态。  


  静电对核心板反馈回路的影响
以M62xx-T系列核心板（Cortex-A53内核）为例进行测试，在上电状态下，工程师手指触摸图2所示红色圈注位置，可诱发系统重启现象。这是什么原因呢？
图2 M62xx-T系列核心板
图2红色圈注区域（R4，R6）是系统主电源3.3V DC-DC的负反馈及补偿网络（FB部分），如图3所示。

图3 系统电源电路

人手触摸（人体等效电阻等引入干扰）改变反馈回路特性（包括极点发生偏移），造成反馈回路震荡，导致DC-DC输出电压不稳定。DC-DC的输出电压不稳定，轻者导致系统重启（DC-DC自动调低输出电压），严重时会烧坏电路板主芯片（DC-DC自动调高输出电压），因此电路板带电禁止触摸。

图4 主板带电禁止触摸
（网图，如有侵权,联系删除）


  如何预防静电
1. 防静电无绳手腕带

图5 防静电无绳手腕带
（网图，如有侵权,联系删除）
根据“电晕放电”效应和尖端放电原理，当聚积的电荷超过一定值时因电位差向空间放电，从而达到消除静电的目的。特点：方便、可靠，流动岗位才允许佩戴。静电耗散时间：小于0.5s。
2. 防静电手腕带

图6 防静电手腕带
（网图，如有侵权,联系删除）
人体皮肤与手腕带上的导静电材料直接接触，当手腕带接地时，通过接地系统将人体运动产生的静电迅速泄放。静电泄放时间：小于0.1s。
3. 防静电PU涂层手套

图7 防静电PU涂层手套
（网图，如有侵权,联系删除）
防静电PU手套可进一步预防人体静电通过手部接触传导至电路板。手背导电丝间距：10mm。


  核心板对静电防护措施
核心板对静电的保护措施此处以ZLG致远电子的 M62xx-T系列核心板 为例进行说明，如图8所示为M62xx-T核心板，图9为M62xx-T评估板(M62xx-EV-Board)。

M62xx-T系列核心板是ZLG致远电子基于TI公司AM62x系列处理器开发的高性能嵌入式核心板，板内集成了DDR4、eMMC、QSPI Flash、硬件看门狗和WIFI/蓝牙模块(可选)等外设。核心板采用的AM62x系列处理器具有多达四核64位Arm® Cortex®-A53，主频高达1.4GHz，另外还带频率高达400MHz的单核Arm® Cortex®-M4F MCU，为实时应用提供了优异的性能。

图8 M62xx-T系列核心板

图9 M62xx-T评估板(M62xx-EV-Board)
M62xx-T系列核心板配合评估底板可从硬件进行静电防护，通过的电磁兼容试验如下：

  • 静电放电抗扰度：接触放电±4KV；

  • 电快速瞬变脉冲群：干扰频率5KHz、100KHz，脉冲群周期300（1±20%）ms；

  • 雷击(浪涌)抗扰度：直流电源接口±2KV电容耦合，信号控制端口±1KV直接耦合，1次/分钟；

  • 传导骚扰抗扰度：直流电源接口3V CDN耦合,信号控制端口3V电磁钳耦合，试验频率150KHz~ 80MHz；

  • 传导骚扰：GB/T 9254.1-2021 CLASS A，频率范围：150kHz~30MHz。


  技术交流群
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