ESD-Unterdrückung auf Mikrocontrollern auf Platinenebene

Die Bedeutung von EMV-Prüfungen für Mikrocontroller

EMV-Prüfungen identifizieren potenzielle EMV-Probleme, die in der Praxis bei Mikrocontrollern auftreten können. Elektrostatische Entladungen (ESD) sind ein besonders wichtiges Thema für Systeme mit Mikrocontrollern. ESD kann in der Praxis auf verschiedene Weise entstehen, z. B. durch statische Elektrizität, die sich auf Personen ansammelt, oder durch Reibungselektrizität, die sich auf Förderbändern, Verpackungsmaschinen usw. entwickelt.

Das Problem der ESD-Festigkeit von Mikrocontrollern

Bei einer EMV-Prüfung nach IEC 61000-4-2 / ​​HMM tritt auf einer Mikrocontroller-Platine ein EMV-Problem auf. Der Mikrocontroller auf der Platine stürzt ab, nachdem sich der ESD-Generator auf einem Metallstreifen entladen hat.

Problembeschreibung

Der Metallabstandshalter, auf den die Entladung einwirkte, befindet sich in unmittelbarer Nähe des Mikrocontrollers im Bereich der PLL- und Quarzoszillatorschaltungen. Störungen können zu zwei Arten von Fehlern führen:Die Quarzoszillatorschaltungen frieren für einige Mikrosekunden oder Millisekunden ein.Die PLL-Spannungsversorgung synchronisiert sich mit der maximal möglichen Frequenz, was zum Ausfall des Mikrocontrollers führt.Fehleranalyse und TestmethodenEin Mikrocontroller-Ausfall wird durch das Erlöschen der Status-LED sichtbar. Störungen in der Quarzoszillatorschaltung können zu schwerwiegenden Datenübertragungsproblemen führen.TestmethodeZur Fehleranalyse wird eine Feldquelle verwendet, die lokale Felder der erforderlichen Intensität erzeugt. Die Tests werden mit einer Feldquelle durchgeführt, die einen Feldstrahl mit einem Durchmesser von ca. 4 mm erzeugt.

EMV-Maßnahmen zur Fehlersuche

Für praktische Anwendungen können folgende Lösungen in Betracht gezogen werden:

• Verschieben des integrierten Schaltkreises auf der Mikrocontroller-Platine, um den Abstand zwischen den PLL- und Quarzoszillatorschaltungen und dem Metallabstandshalter zu vergrößern.
• Anpassen der mechanischen Konstruktion durch Verschieben des Metallabstandshalters in einen unkritischen Bereich.
• Verwendung eines Abstandshalters aus nichtleitendem Material.
• Ein Kunststoffgehäuse, das den Einfluss des Metallabstandshalters eliminiert.
• Abschirmen der relevanten integrierten Schaltkreise.
• Verwendung eines ausreichend robusten integrierten Schaltkreises.

Schlussfolgerungen und Empfehlungen

Der Programmierer sollte Erfahrung im Bereich EMV und praktische Kenntnisse im Umgang mit Feldquellen zur Störungsmessung besitzen. Unterdrückung. Bei EMV-Problemen wird außerdem empfohlen, experimentelle Seminare zu besuchen oder die Hilfe erfahrener EMV-Berater in Anspruch zu nehmen.