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問題盤點(diǎn):智能手機(jī)EMI測(cè)試中ESD靜電放電
發(fā)布時(shí)間:2015-01-23 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】智能手機(jī)設(shè)計(jì)在經(jīng)歷電磁兼容測(cè)試時(shí)候總是會(huì)出現(xiàn)或多或少的ESD靜電放電抗擾問題,這些ESD問題都分布在哪里呢?主要是些什么樣的ESD靜電放電問題?有什么大的問題和后果?
ESD靜電放電抗擾度測(cè)試中出現(xiàn)的問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先是手機(jī)通話中斷;其次是ESD靜電放電導(dǎo)致手機(jī)部分功能失效,但靜電放電過程結(jié)束后或者重新啟動(dòng)手機(jī)之后失效的功能可以恢復(fù)。這些現(xiàn)象可能為:屏幕顯示異常,如屏幕顯示呈白色、出現(xiàn)條紋、顯示出現(xiàn)亂碼、顯示模糊等等;通話效果出現(xiàn)問題,如嘯叫聲或者聲音消失;按鍵功能或者觸摸屏功能喪失;軟件出現(xiàn)誤告警,如在并沒有出現(xiàn)插拔充電器的情況下頻繁提示“充電已連接、充電器已移除”。然后是手機(jī)自動(dòng)關(guān)機(jī)或者重新啟動(dòng)現(xiàn)象。這個(gè)問題既可能發(fā)生在通話過程中,也可能發(fā)生在待機(jī)過程中。最后原因是靜電放電導(dǎo)致手機(jī)失效或損壞。由于部分器件損壞,手機(jī)的一些功能在重新啟動(dòng)后仍無法恢復(fù),如攝像頭功能;自動(dòng)關(guān)機(jī)后無法再次開機(jī)的情況;與充電器相連接的情況下進(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。
ESD靜電放電問題的具體分析
(1)通話中斷:造成通話中斷的主要原因是靜電放電對(duì)手機(jī)內(nèi)部的射頻電路和/或基帶電路造成影響,造成了通信信噪比的下降,信號(hào)同步出現(xiàn)問題,從而造成通話中斷。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理也可能導(dǎo)致通話中斷。靜電放電試驗(yàn)中需要使用較大面積的金屬材質(zhì)的水平耦合板,手機(jī)與水平耦合板之間僅放置一個(gè)厚度為0.5 mm的絕緣墊。當(dāng)天線或者大面積的金屬部件距離這個(gè)水平耦合板距離過近時(shí),可能產(chǎn)生相互耦合,導(dǎo)致移動(dòng)電話機(jī)實(shí)際能達(dá)到的靈敏度大大下降,進(jìn)行靜電試驗(yàn)時(shí)通話更容易中斷,嚴(yán)重時(shí)即使不施加靜電干擾移動(dòng)電話機(jī)都無法保持通話。
(2)自動(dòng)關(guān)機(jī)或重啟:基帶電路的復(fù)位電路受到靜電的干擾導(dǎo)致手機(jī)誤關(guān)機(jī)或重啟。
(3)手機(jī)失效或損壞:靜電放電過程中高電壓和高電流導(dǎo)致器件的熱失效或者絕緣擊穿。也可能受到靜電放電過程中的強(qiáng)電磁場(chǎng)影響導(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)被處理,導(dǎo)致操作系統(tǒng)誤響應(yīng)。
ESD靜電放電問題的改進(jìn)建議
(1)在設(shè)計(jì)方案上考慮靜電放電問題
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)線或電源線必須與地線交錯(cuò)布置;信號(hào)線越靠近地線越好;所有的組件越近越好;同一特性器件越近越好;接地平面設(shè)計(jì):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的接地線需要低阻抗且要有良好的隔離;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針對(duì)上述靜電放電問題,需要采取以下步驟進(jìn)行整改。
a)嘗試直接放電和間接放電、空氣放電和接觸放電,確認(rèn)耦合路徑;
b)從不同方向放電,觀察現(xiàn)象有何不同,確定所有的放電點(diǎn)和放電路徑;
c)從低到高,在不同電壓下進(jìn)行試驗(yàn),確定手機(jī)在哪個(gè)電壓范圍內(nèi)出現(xiàn)不合格現(xiàn)象;
d)多試驗(yàn)幾臺(tái)樣機(jī),分析共性,確認(rèn)失效原因;
e)根據(jù)耦合路徑、不合格現(xiàn)象、放電路徑,判斷相關(guān)的敏感器件;
f)針對(duì)敏感器件制訂解決方案;
g)最后我們可以通過試驗(yàn)驗(yàn)證和修正來解決相應(yīng)問題。整改中具體可采用以下措施:對(duì)于機(jī)殼縫隙、按鍵、FPCB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正確檢測(cè)和處理告警信息的方式來改善。
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