人體可能攜帶數(shù)千甚至數(shù)萬伏的靜電,尤其在干燥天氣下。切記,不要直接用帶靜電的手觸摸電路板,以免造成損壞。人手不能直接接觸電路板是電子工程師的常識,這是為什么呢?
靜電的危害
不同的環(huán)境下,人體攜帶的靜電電壓從幾伏幾百伏到幾萬伏不等。人手接觸電子元器件(導(dǎo)體)會產(chǎn)生靜電放電,使器件損壞,降低可靠性;嚴(yán)重時(shí),靜電放電造成器件擊穿,使產(chǎn)品直接報(bào)廢。
此外,靜電放電過程同時(shí)輻射出某種頻率下的無線電波,干擾周邊微處理器,造成應(yīng)用程序運(yùn)行紊亂,嚴(yán)重影響設(shè)備的正常工作。
因此在日常的生產(chǎn)、工作中需規(guī)范操作(包括正確佩戴靜電環(huán)),盡量避免人手直接接觸電子元器件,特別是在帶電狀態(tài)。
? 靜電對核心板反饋回路的影響
以M62xx-T系列核心板(Cortex-A53內(nèi)核)為例進(jìn)行測試,在上電狀態(tài)下,工程師手指觸摸圖2所示紅色圈注位置,可誘發(fā)系統(tǒng)重啟現(xiàn)象。這是什么原因呢?
圖2 M62xx-T系列核心板圖2紅色圈注區(qū)域(R4,R6)是系統(tǒng)主電源3.3V DC-DC的負(fù)反饋及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(FB部分),如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)電源電路
人手觸摸(人體等效電阻等引入干擾)改變反饋回路特性(包括極點(diǎn)發(fā)生偏移),造成反饋回路震蕩,導(dǎo)致DC-DC輸出電壓不穩(wěn)定。DC-DC的輸出電壓不穩(wěn)定,輕者導(dǎo)致系統(tǒng)重啟(DC-DC自動調(diào)低輸出電壓),嚴(yán)重時(shí)會燒壞電路板主芯片(DC-DC自動調(diào)高輸出電壓),因此電路板帶電禁止觸摸。
? 如何預(yù)防靜電
1. 防靜電無繩手腕帶
根據(jù)“電暈放電”效應(yīng)和尖端放電原理,當(dāng)聚積的電荷超過一定值時(shí)因電位差向空間放電,從而達(dá)到消除靜電的目的。特點(diǎn):方便、可靠,流動崗位才允許佩戴。靜電耗散時(shí)間:小于0.5s。
2.?防靜電手腕帶
人體皮膚與手腕帶上的導(dǎo)靜電材料直接接觸,當(dāng)手腕帶接地時(shí),通過接地系統(tǒng)將人體運(yùn)動產(chǎn)生的靜電迅速泄放。靜電泄放時(shí)間:小于0.1s。
3. 防靜電PU涂層手套
防靜電PU手套可進(jìn)一步預(yù)防人體靜電通過手部接觸傳導(dǎo)至電路板。手背導(dǎo)電絲間距:10mm。
? 核心板對靜電防護(hù)措施
核心板對靜電的保護(hù)措施此處以ZLG致遠(yuǎn)電子的 M62xx-T系列核心板 為例進(jìn)行說明,如圖8所示為M62xx-T核心板,圖9為M62xx-T評估板(M62xx-EV-Board)。
M62xx-T系列核心板是ZLG致遠(yuǎn)電子基于TI公司AM62x系列處理器開發(fā)的高性能嵌入式核心板,板內(nèi)集成了DDR4、eMMC、QSPI Flash、硬件看門狗和WIFI/藍(lán)牙模塊(可選)等外設(shè)。核心板采用的AM62x系列處理器具有多達(dá)四核64位Arm? Cortex?-A53,主頻高達(dá)1.4GHz,另外還帶頻率高達(dá)400MHz的單核Arm? Cortex?-M4F MCU,為實(shí)時(shí)應(yīng)用提供了優(yōu)異的性能。
圖8 M62xx-T系列核心板
圖9?M62xx-T評估板(M62xx-EV-Board)M62xx-T系列核心板配合評估底板可從硬件進(jìn)行靜電防護(hù),通過的電磁兼容試驗(yàn)如下:
靜電放電抗擾度:接觸放電±4KV;
電快速瞬變脈沖群:干擾頻率5KHz、100KHz,脈沖群周期300(1±20%)ms;
雷擊(浪涌)抗擾度:直流電源接口±2KV電容耦合,信號控制端口±1KV直接耦合,1次/分鐘;
傳導(dǎo)騷擾抗擾度:直流電源接口3V CDN耦合,信號控制端口3V電磁鉗耦合,試驗(yàn)頻率150KHz~ 80MHz;
傳導(dǎo)騷擾:GB/T 9254.1-2021 CLASS A,頻率范圍:150kHz~30MHz。