人體可能攜帶數千甚至數萬伏的靜電,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(導體)會產生靜電放電,使器件損壞,降低可靠性;嚴重時,靜電放電造成器件擊穿,使產品直接報廢。
此外,靜電放電過程同時輻射出某種頻率下的無線電波,干擾周邊微處理器,造成應用程序運行紊亂,嚴重影響設備的正常工作。
因此在日常的生產、工作中需規范操作(包括正確佩戴靜電環),盡量避免人手直接接觸電子元器件,特別是在帶電狀態。
靜電對核心板反饋回路的影響
以M62xx-T系列核心板(Cortex-A53內核)為例進行測試,在上電狀態下,工程師手指觸摸圖2所示紅色圈注位置,可誘發系統重啟現象。這是什么原因呢?
圖2 M62xx-T系列核心板
圖2紅色圈注區域(R4,R6)是系統主電源3.3V DC-DC的負反饋及補償網絡(FB部分),如圖3所示。
圖3 系統電源電路
人手觸摸(人體等效電阻等引入干擾)改變反饋回路特性(包括極點發生偏移),造成反饋回路震蕩,導致DC-DC輸出電壓不穩定。DC-DC的輸出電壓不穩定,輕者導致系統重啟(DC-DC自動調低輸出電壓),嚴重時會燒壞電路板主芯片(DC-DC自動調高輸出電壓),因此電路板帶電禁止觸摸。
?如何預防靜電
1. 防靜電無繩手腕帶
根據“電暈放電”效應和尖端放電原理,當聚積的電荷超過一定值時因電位差向空間放電,從而達到消除靜電的目的。特點:方便、可靠,流動崗位才允許佩戴。靜電耗散時間:小于0.5s。
2.防靜電手腕帶
人體皮膚與手腕帶上的導靜電材料直接接觸,當手腕帶接地時,通過接地系統將人體運動產生的靜電迅速泄放。靜電泄放時間:小于0.1s。
3. 防靜電PU涂層手套
防靜電PU手套可進一步預防人體靜電通過手部接觸傳導至電路板。手背導電絲間距:10mm。
?核心板對靜電防護措施
核心板對靜電的保護措施此處以ZLG致遠電子的 M62xx-T系列核心板 為例進行說明,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致遠電子基于TI公司AM62x系列處理器開發的高性能嵌入式核心板,板內集成了DDR4、eMMC、QSPI Flash、硬件看門狗和WIFI/藍牙模塊(可選)等外設。核心板采用的AM62x系列處理器具有多達四核64位Arm Cortex-A53,主頻高達1.4GHz,另外還帶頻率高達400MHz的單核Arm Cortex-M4F MCU,為實時應用提供了優異的性能。
圖8 M62xx-T系列核心板
圖9M62xx-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行靜電防護,通過的電磁兼容試驗如下:
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,試驗頻率150KHz~ 80MHz;
傳導騷擾:GB/T 9254.1-2021 CLASS A,頻率范圍:150kHz~30MHz。
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