最近整改EMC ，有几个对策跟大家讨论下

凌晨一点 · 发表于 2018-4-15 22:35:48

背景：一个电池供电的手持设备，上周做摸底测试，ESD没通过，接触6Kv 和空气8KV都让设备重启了。（新规是要过接触8kv空气15kv）设备有四个金属部位漏在外边，其中两个是接系统地的，一个是usb端口，另一个是充电接口。MCU选的是stm32f4，四层板。有个经验不足的地方是：地平面不完整！尤其是mcu周围有很多信号过孔分裂了地平面，也是因为板子面积比较小。
疑惑：
1，对于这种没有接大地的设备，静电的释放路径是什么，从静电枪出来，进入设备后，又跑到哪去了？还是说电荷就消耗在设备里了？
2，静电流过系统地后，也会对芯片产生影响吗？那TVS管子的保护机理不就是将静电导向地吗？

以上是我想不通的两个点，希望有前辈帮解答。
我的整改方案：
1，不牺血本上六层板，在不大改原来布线基础上增加电源层和地层。在板子周围画一圈接地线。
2，在能被接触静电打到的端口附近的信号线加TVS管。
3，如果还不行，MCU芯片加屏蔽罩（网上学的，原理不清楚）
4，如果还不行，外壳内层喷金属漆并接地。（网上学的，原理不清楚）
5，如果还不行，实在想不到啥办法了，看还有没有奇招。
各位帮忙点评下这几个方案，哪些有用？
下次测我来分享结果。

aammoo · 发表于 2018-4-15 22:52:05

露出来的接口的外壳，阻容并接到地。注意调整参数，以免导致辐射超标。

ediy007 · 发表于 2018-4-15 23:13:10

你的系统有DDR吗？如果是裸机系统，4层板完全就够了。

xjmlfm1 · 发表于 2018-4-15 23:14:02

过孔并不会导致地平面不完整，地平面不完整指的是地平面上有走线，被分割了。
如果保证地平面完整的情况下，ESD还有问题，建议整改方向为接地阻抗，单片机及电源地都要保证可靠接地，可能的情况下，多打过孔。
容易受到干扰的IO信号及电源上加TVS做钳位。

LQS1200 · 发表于 2018-4-15 23:18:00

学习下整改EMC

bad_fpga · 发表于 2018-4-15 23:24:39

试一下金属部位直接接电池出来的地。

nanfang2000 · 发表于 2018-4-15 23:33:14

esd的关键在于放电路径，如果静电走你的芯片比走地线还好走就肯定会影响你的。esd环有用

凌晨一点 · 发表于 2018-4-15 23:34:37

xjmlfm1 发表于 2018-4-15 23:14
过孔并不会导致地平面不完整，地平面不完整指的是地平面上有走线，被分割了。
如果保证地平面完整的情况下 ...

过孔比较密集，基本上mcu的io出来就打过孔走中间信号层了。所以被分割了。
接地阻抗指的是电源旁路吗？

凌晨一点 · 发表于 2018-4-15 23:38:50

nanfang2000 发表于 2018-4-15 23:33
esd的关键在于放电路径，如果静电走你的芯片比走地线还好走就肯定会影响你的。esd环有用 ...

首先感谢回答。
能解答下，静电走过芯片或者地线后，最终去哪了？是留在设备，还是被设备消耗了，还是通过测试桌上的耦合板导走了？
Esd环是什么？

凌晨一点 · 发表于 2018-4-15 23:39:47

bad_fpga 发表于 2018-4-15 23:24
试一下金属部位直接接电池出来的地。

我到时试下，您的意思是电池的阻抗最低是吧

凌晨一点 · 发表于 2018-4-15 23:40:52

ediy007 发表于 2018-4-15 23:13
你的系统有DDR吗？如果是裸机系统，4层板完全就够了。

限时整改，水平不行，只能多花钱了。

凌晨一点 · 发表于 2018-4-15 23:42:03

aammoo 发表于 2018-4-15 22:52
露出来的接口的外壳，阻容并接到地。注意调整参数，以免导致辐射超标。

谢谢，
加入整改方案。

YS126 · 发表于 2018-4-16 07:34:17

首先，你要确定是那个地方被打挂了。然后才能针对整改！有可能和静电接触的板子边缘，全部铺地包裹，地要漏铜。最好还加上RC给附近的信号线！

nanfang2000 · 发表于 2018-4-16 08:14:17

凌晨一点发表于 2018-4-15 23:38
首先感谢回答。
能解答下，静电走过芯片或者地线后，最终去哪了？是留在设备，还是被设备消耗了，还是通 ...

还是通过空气流向了大地。电荷能保留一定时间。esd环就是电路板周围一圈接地的走线，不过我司是不是一整圈而是中间是断开的

qjs412_avr · 发表于 2018-4-16 08:24:06

芯片的复位信号线尽量布的短些，如果有可能你试下，把螺丝接地线的地方断开，距离远些，看看效果

DCJ · 发表于 2018-4-16 10:09:40

楼主解决之后记得回来分享一下有效的整改方案啊哈，让我们这些EMC小白学习了解一下。

rayman_ppx · 发表于 2018-4-16 10:32:06

也请楼主解决之后分享一下有效的整改方案啊。好好学习一下。

微博 · 发表于 2018-4-16 10:58:38

rc接大地给一个泄放的路径不然都消耗在电路里面了

xiaoxiaobaiyu52 · 发表于 2018-4-16 11:24:56

根据我的经验，四层板地平面再割都不会差哪里去，复位信号一般也会有处理

楼主可以按以下步骤试，打外壳的地，有没有复位，没有复位说明就不是地完整的问题。
如果打USB复位了，一般是电源问题，把USB口的电源切掉，如果不复位了那就说明是电源的问题，给5V加各种保护

ilikemcu · 发表于 2018-4-16 11:44:26

USB这类高速的接口如何防ESD没整过，应该有专门的TVS芯片吧，普通低频的处理还是比较简单的：基本的一条就是静电进去，你要给它一个途径泻放掉，第一步可以采取堵，也就是先扛一把，把尽量多的能量挡在外面，然后第二步把没扛住漏进来的就自己用电容等把它吃掉，这是疏，堵疏结合，基本上再漏到你PCB内部的就少了许多，这个时候，再辅以大面积的铺铜，少数的漏网之鱼再经过合理的PCB走线上的滤波退耦电路一吸收，到你的关键芯片上，那些干扰基本没法兴风作浪了。
我的行业最怕的是温漂，这个没法补，除了选择昂贵的器件，这才是最特么悲催的事儿

fcate · 发表于 2018-4-16 12:21:11

外部接口也需要注意，如果存在信号环路，有条件的要隔离，没有条件的就要做好屏蔽了，工作地也要主要与外壳或大地保持一定的隔离，不要构成接地环路，同时形成一定的泄放通道，将干扰拦阻或引导到外部

凌晨一点 · 发表于 2018-4-16 13:08:12

微博发表于 2018-4-16 10:58
rc接大地给一个泄放的路径不然都消耗在电路里面了

被测设备是电池供电（浮地），无法接大地，这种情况如何泄放？

fcate · 发表于 2018-4-16 13:25:15

说是浮地，其实也许只是电气上无连接，如果浮地，实际对地阻抗有多大呢，结构设计也许已经大大降低对地阻抗，还有外部接口，特别是外部线缆也可能引入干扰，如果工作地和接口有很高的对地阻抗，那么主要的干扰肯定就来自辐射了，tvs滤波屏蔽应该可以轻松解决，所以有的时候结构也是很关键的，但往往容易被忽视

zhizhiyu · 发表于 2018-4-16 16:07:30

TVS主要是抗浪涌，应该是专门的ESD器件才行。

ghhuang · 发表于 2018-4-16 17:02:07

楼主整改的怎么样了？
1：如果打系统地重启那就要做隔离，信号地与系统通过RC分开。
2：打USB重启，多数是电源+5V，加TVS 和ESD器件进行吸收， DM,DP加上专用ESD器件

fcate · 发表于 2018-4-16 19:39:40

zhizhiyu 发表于 2018-4-16 16:07
TVS主要是抗浪涌，应该是专门的ESD器件才行。

这个是误解吧，专用的esd器件只是针对高速信号线，寄生电容和漏电流小一些，对于电源线和低速信号线tvs一样有效的，esd浪涌群脉冲通杀

凌晨一点 · 发表于 2018-4-16 22:39:01

ghhuang 发表于 2018-4-16 17:02
楼主整改的怎么样了？
1：如果打系统地重启那就要做隔离，信号地与系统通过RC分开。
2：打USB重启，多数是 ...

在重新画板呢。
信号地和系统分开？这个怎么理解？

ghhuang · 发表于 2018-4-17 09:04:17

凌晨一点发表于 2018-4-16 22:39
在重新画板呢。
信号地和系统分开？这个怎么理解？

应该是信号地和外壳地做隔离，USB的外壳，插座外壳与信号地用电容隔开。

chenwei0423 · 发表于 2018-4-17 10:09:27

外壳是金属还是塑料的？

jwxcelebrate · 发表于 2018-4-17 10:38:39

chenwei0423 发表于 2018-4-17 10:09
外壳是金属还是塑料的？

手持式电池供电设备壳体应该是塑料件居多

beikeer · 发表于 2018-4-17 10:52:09

楼主复位电路使用的是阻容复位还是复位芯片？
建议查下复位线上有无串接1k电阻或并联退耦电容。

mculjf · 发表于 2018-4-17 12:49:27

学习下整改EMC

tear604922959 · 发表于 2018-4-17 15:14:48

学习下整改EMC

凌晨一点 · 发表于 2018-4-17 21:09:08

chenwei0423 发表于 2018-4-17 10:09
外壳是金属还是塑料的？

外壳是塑料的

凌晨一点 · 发表于 2018-4-17 21:10:50

beikeer 发表于 2018-4-17 10:52
楼主复位电路使用的是阻容复位还是复位芯片？
建议查下复位线上有无串接1k电阻或并联退耦电容。 ...

是用阻容做复位电路。就是简单的10K上拉，加104退耦。
用复位芯片会好些吗？

moouse · 发表于 2018-4-17 21:50:14

学习一下

cyt · 发表于 2018-4-17 22:54:01

ESD打出来的都是会返回静电枪的，只是耦合的路径比较难说而已。
另外，ESD的保护方式：1、不要让能量发出来；2、不能让能量经过你的电路，让能量直接从地流走。

lwsandy · 发表于 2018-4-18 00:02:10

1.从结构上改进，堵住缝隙，别让静电串进去

lwsandy · 发表于 2018-4-18 00:04:54

2.usb加esd防护器件，3，加阻容滤掉

beikeer · 发表于 2018-4-18 09:02:41

凌晨一点发表于 2018-4-17 21:10
是用阻容做复位电路。就是简单的10K上拉，加104退耦。
用复位芯片会好些吗？ ...

复位线路径长不？这根线处理不好也容易复位。

chenwei0423 · 发表于 2018-4-18 09:06:14

凌晨一点发表于 2018-4-17 21:09
外壳是塑料的

塑料外壳可以试试导电漆涂在里层，至少空气放电可以提升很多。接触放电再想想

womenhome · 发表于 2018-4-18 09:23:22

学习一下 EMC知识

最近整改EMC ，有几个对策跟大家讨论下

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