屏蔽材料静电ESD测试中接地不良引起的通讯故障死机问题分析

资讯中心

定制热线:0755-22277778 电话：0755-22277778
手机：13826586185（段先生）
传真：0755-22277776
邮箱：duanlian@xianjinyuan.cn

常见问题

时间：2021-12-28浏览次数：1235

1. 引言

独学而无友，则孤陋而寡闻；

2. 背景介绍

某控制器产品在做屏蔽材料 www.leird.cn认证测试中，ESD ±6KV接触放电出现通讯故障死机问题，需要重启后可恢复，针对此问题进行分析和整改。

3. 分析与整改

3.1 控制器组网与实验点

控制器组网与ESD放电点示意图参见图1所示。

（a）组网与放电点示意图

（b）放电点实物图

图1 控制器组网及实验点

3.2 试验现象

ESD接触放电±6KV，对放电点1和放电点2进行试验时（每个点放电3-6次左右），及放电点3（每个点放电10-20次左右）就会出现通讯故障，无法与上位机通讯，处于死机状态，需要重动恢复。放电点4试验无问题。

3.3 接地可靠性排查

3.3.1 接地点阻抗测定

利用万用表对盖板接地点阻抗测定，结果如下：

表1 接地阻抗

盖板接地点	接地阻抗	备注
接地点1	0.2-0.3Ω	接地阻抗较大，接地效果不好
接地点2	0.2-0.3Ω	接地阻抗较大，接地效果不好
接地点3	0.1-0.2Ω	接地阻抗大，接地效果不佳
接地点4	0-0.1Ω	一般可接受

注：ESD频谱达到GHz频段，利用万用表进行机壳接地阻抗值是不准确的，但可以做为初步的定性分析判断。

3.3.2 机壳接地点变更排查

对控制器的接地点位置进行人为变更，对各放电点进行ESD实验，验证各接地的可靠性，详细结果参见表2。

表2 机壳接地点变更实验结果

盖板放电点		实验结果
初始实验接地配置	放电点1	Fail
	放电点2	Fail
	放电点3	Fail
	放电点4	Pass
接地点变更：靠近接地点2	放电点1	Fail
	放电点2	Pass
	放电点3	Pass
	放电点4	Pass
接地点变更：靠近接地点1	放电点1	Pass
	放电点2	Fail
	放电点3	Fail
	放电点4	Pass

3.3.3 接地可靠性排查小结

（1）接地点位置变更后到2后，放电点2/3/4实验没有问题，但放电点1仍然会导致通讯故障死机；接地点位置变更后到1后，放电点1/4实验没有问题，但放电点2/3仍然会导致通讯故障死机。

（2）盖板与机壳地搭接不良，接地点1/2/3接地阻抗较大，接地点4的阻抗可接受；

（3）整体的控制器盖板与机壳的搭接设计不可靠，导致ESD测试中会出现问题。

3.4 接地不良导致通讯故障死机问题分析

3.4.1 ESD耦合机理分析

3.4.1.1 ESD波形参数

IEC61000-4-2标准中ESD放电电流波形参数如图2所示[1]，6KV的放电电流峰值为22.5（1±15%）A。

图2接触放电电流波形参数

3.4.1.2 ESD频谱特性

6KV等级ESD的放电电流与频谱特性参见图3和图4所示[2]。ESD的幅值一般在频率0～1.2 GHz 间，超过1.2 GHz 幅值基本衰减为0，整个频率期间出现了2 次峰值．频率在0～30 MHz 间，幅值逐渐衰减，并且衰减较快．然后随频率增加至60 MHz 时，幅值达到第二个峰值，随着频率继续增加，幅值逐渐衰减至0。