Подавление электростатического разряда на микроконтроллерах на уровне печатной платы

Важность тестирования ЭМС для микроконтроллеров

Тестирование ЭМС выявляет потенциальные проблемы ЭМС, с которыми микроконтроллеры сталкиваются на практике. Электростатический разряд является особенно важной проблемой для систем, включающих микроконтроллеры. На практике электростатический разряд может генерироваться различными способами, например, статическим электричеством, накапливающимся на людях, или электричеством трения, возникающим на конвейерных лентах, упаковочных машинах и т. д.

Проблема устойчивости к электростатическому разряду в микроконтроллерах

Проблема ЭМС возникает на плате микроконтроллера во время тестирования ЭМС с использованием метода испытаний IEC 61000-4-2 / HMM.

Встроенный микроконтроллер выходит из строя после разряда генератора электростатического разряда на металлическую полоску.

Описание проблемы

Металлическая прокладка, на которую был нанесен разряд, находится рядом с микроконтроллером в области цепей ФАПЧ и кварцевого генератора. Помехи могут привести к двум типам неисправностей:

Цепи кварцевого генератора зависают на несколько микросекунд или миллисекунд.
Питание ФАПЧ блокируется на максимально возможной частоте, что приводит к отказу микроконтроллера.

Анализ неисправностей и методы тестирования

Отказ микроконтроллера визуализируется погасанием светодиода индикации жизни.

Помехи в цепи кварцевого генератора могут привести к серьезным проблемам с передачей данных.

Метод тестирования

Для анализа неисправностей используется источник поля, генерирующий локальные поля требуемой интенсивности.

Испытания проводятся с использованием источника поля, генерирующего луч поля диаметром приблизительно 4 мм.

Меры по устранению неполадок в области ЭМС

Для практических применений могут быть получены следующие возможные решения:

Перемещение интегральной схемы на плате микроконтроллера для увеличения расстояния между цепями ФАПЧ и кварцевого генератора и металлической прокладкой.
Модификация механической конструкции путем перемещения металлической прокладки в некритическую область.
Использование прокладки из непроводящего материала.
Пластиковый корпус, исключающий влияние металлической прокладки.
Экранирование соответствующих интегральных схем.
Использование достаточно надежной интегральной схемы.

Выводы и рекомендации

Программист должен иметь опыт работы в области ЭМС и Практические навыки использования полевых источников для подавления помех. В случае проблем с электромагнитной совместимостью также рекомендуется посещать экспериментальные семинары или обращаться за помощью к опытным консультантам по ЭМС.