靜電對核心板反饋回路的影響與防護措施

冬天來了，人體可釋放高達幾萬伏特的靜電，年底項目也到了收尾階段，大家千萬別因為攜帶靜電的手直接觸摸帶電主板而導致主板燒壞！

圖1 人手與電路板不能太親密？

人手不能直接接觸或觸摸電路板是電子工程師的常識，這是為什么呢？

一、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。

圖2 注意靜電

因此在日常的生產、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)。

二、靜電對核心板反饋回路的影響

以M3352工業(yè)級核心板（Cortex-A8內核）為例進行測試（該核心板通過了電磁兼容工業(yè)4級試驗，包括靜電、浪涌、脈沖群、傳導騷擾等），在上電狀態(tài)下，工程師手指觸摸圖3所示黃色圈注位置，可誘發(fā)系統(tǒng)重啟現(xiàn)象。這是什么原因呢？

圖3 M3352工業(yè)級核心板

圖3黃色圈注區(qū)域（R80，C116，R79，R78）是系統(tǒng)主電源3.3V DC-DC的負反饋及補償網(wǎng)絡（FB部分），如圖4所示。

圖4 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（包括極點發(fā)生偏移），造成反饋回路震蕩，導致DC-DC輸出電壓不穩(wěn)定。

DC-DC的輸出電壓不穩(wěn)定，輕者導致系統(tǒng)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），因此主板帶電禁止觸摸。

圖5 主板帶電禁止觸摸

三、如何預防靜電

1、防靜電無繩手腕帶

圖6 防靜電無繩手腕帶

根據(jù)“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

圖7 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(tǒng)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

圖8 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。

四、核心板對靜電防護措施

工業(yè)級核心板對靜電的保護措施此處以ZLG致遠電子的M3352工業(yè)級核心板為例進行說明，如圖9所示為M3352核心板，圖10為M3352評估板。

M3352采用的是Cortex-A8平臺的AM3352，主頻800MHz，雙CAN、雙網(wǎng)口、6串口，工作溫度-40℃ ~ +85℃。M3352核心板配合評估底板可從硬件防護和軟件防護兩個方面進行靜電防護。

圖9 M3352工業(yè)級核心板

圖10 M3352評估套件

硬件防護——電磁兼容工業(yè)4級

• 靜電放電抗擾度：空氣放電±15KV，接觸放電±8KV；

• 電快速瞬變脈沖群：干擾頻率5KHz、100KHz，脈沖群時間300（1±20%）ms；

• 雷擊(浪涌)抗擾度：2KV電容耦合與氣體放電管耦合，1次/分鐘；

• 傳導騷擾抗擾度：3V電容耦合與氣體放電管耦合， 試驗頻率150KHz~ 80MHz。

軟件防護——雙系統(tǒng)架構設計

操作系統(tǒng)通常存儲于Flash中，F(xiàn)lash的頻繁擦寫易出現(xiàn)壞塊，產品的靜電干擾、意外掉電易引發(fā)操作系統(tǒng)丟失、文件系統(tǒng)損壞。M3352核心板在正常運行的系統(tǒng)外，冗余設計一處備份系統(tǒng)，在Flash正常存儲系統(tǒng)的區(qū)域出現(xiàn)壞塊情況下，備份系統(tǒng)自動啟動，確保產品依然能夠穩(wěn)定工作。