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手機(jī)電磁兼容測(cè)試:ESD靜電放電問題盤點(diǎn)

更新時(shí)間:2021-10-18      點(diǎn)擊次數(shù):2443

靜電放電(ESD)的破壞作用具有隱蔽性、潛在性、隨機(jī)性和復(fù)雜性的特點(diǎn)。來自Intel的資料表明,在引起電子器件故障的諸多因素中,ESD是最大的隱患。所以,模擬靜電放電的測(cè)試在世界范圍內(nèi)得到廣泛關(guān)注。

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手機(jī)靜電放電失效的具體表現(xiàn)

1. 手機(jī)通話中斷。
2. 手機(jī)部分功能失效,但試驗(yàn)結(jié)束后或重新啟動(dòng)手機(jī),可以恢復(fù)正常。具體表現(xiàn)為:屏幕顯示異常,如白屏、條紋、亂碼、模糊等;通話異常,如嘯叫聲或聲音時(shí)斷時(shí)續(xù);按鍵(觸摸屏)功能異常;軟件誤報(bào)警,例如并未進(jìn)行充電器插拔,卻頻繁提示“充電已連接、充電器已移除"。
3. 手機(jī)自動(dòng)關(guān)機(jī)或重新啟動(dòng)。可能發(fā)生在通話狀態(tài)或待機(jī)狀態(tài)。
4. 手機(jī)失效或損壞。如攝像頭等部分器件損壞;手機(jī)與充電器相連進(jìn)行測(cè)試時(shí),充電器也可能出現(xiàn)失效、損壞甚至爆炸等問題。

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手機(jī)靜電放電失效的具體分析

1. 通話中斷:靜電放電影響手機(jī)內(nèi)部的射頻電路和/或基帶電路,造成信噪比下降,信號(hào)同步出現(xiàn)問題,從而導(dǎo)致通話中斷。另外靜電放電間接試驗(yàn)中,手機(jī)與大面積金屬水平耦合板僅隔一張厚0.5mm的絕緣墊。當(dāng)手機(jī)天線距水平耦合板過近時(shí),可能產(chǎn)生相互耦合,導(dǎo)致手機(jī)靈敏度大大下降。
2. 自動(dòng)關(guān)機(jī)或重啟:基帶電路的復(fù)位電路受到靜電干擾導(dǎo)致手機(jī)誤關(guān)機(jī)或重啟。
3. 手機(jī)失效或損壞:靜電放電過程中瞬間高電壓和大電流導(dǎo)致器件的熱失效或者絕緣擊穿。另外靜電放電過程中產(chǎn)生的強(qiáng)電磁場(chǎng)導(dǎo)致器件暫時(shí)失效。
4. 軟件故障:靜電干擾信號(hào)被當(dāng)作有用信號(hào),導(dǎo)致操作系統(tǒng)誤響應(yīng)。

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手機(jī)靜電放電失效的改進(jìn)建議

1.方案初期考慮靜電設(shè)計(jì)

盡量選擇靜電敏感度等級(jí)高的器件。器件與靜電源隔離,減少回路面積(面積越大,所包含的場(chǎng)流量越大,其感應(yīng)電流越大)。具體的措施可能包括:走線越短越好;電源與地越接近越好;存在多組電源和地時(shí),以格子方式連接;太長(zhǎng)的信號(hào)線或電源線宜與地線交錯(cuò)布置;信號(hào)線越靠近地線越好;同一特性器件越近越好;盡量在PCB上使用完整的地平面,PCB接地面積越大越好,不要有大的缺口,PCB的接地線要低阻抗;電源、地布局在板中間比在四周好;在電源和地之間放置高頻旁路電容;保護(hù)靜電敏感的元器件。

2.出現(xiàn)靜電問題后的整改建議
用專業(yè)的“靜電放電發(fā)生器"進(jìn)行直接放電/間接放電、空氣放電/接觸放電,確認(rèn)耦合路徑;
從不同位置放電,確定所有敏感的放電點(diǎn)和放電路徑;
從低到高,在不同電壓下進(jìn)行試驗(yàn),確定失效電壓范圍;
多試驗(yàn)幾臺(tái)樣機(jī),分析共性,確認(rèn)失效原因;
根據(jù)耦合路徑、放電路徑、失效現(xiàn)象,判斷相關(guān)的敏感器件;
針對(duì)敏感器件制訂整改方案;
具體措施如對(duì)于機(jī)殼縫隙、按鍵的問題可用介質(zhì)隔離的方式來處理;對(duì)于攝像頭、麥克風(fēng)、聽筒等問題可以通過介質(zhì)隔離、加強(qiáng)接地等方式來處理;具有屏蔽殼的芯片可以通過加強(qiáng)屏蔽效果、屏蔽殼加強(qiáng)接地的方式來處理;對(duì)于接口電路、關(guān)鍵芯片的引腳,要通過使用保護(hù)器件(如TVS管,ESD防護(hù)器件)來加以保護(hù);對(duì)于軟件的故障,可以通過增加一些邏輯判斷來消除干擾的影響。
反復(fù)試驗(yàn)以修正和驗(yàn)證整改方案。
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