Придушення електростатичних розрядів на мікроконтролерах на рівні плати

Важливість тестування електромагнітної сумісності (ЕМС) для мікроконтролерів

Тестування ЕМС виявляє потенційні проблеми ЕМС, з якими стикаються на практиці мікроконтролери. Електростатичний розряд є особливо важливою проблемою для систем, що містять мікроконтролери. Електростатичний розряд може генеруватися на практиці різними способами, наприклад, статична електрика, що накопичується на людях, або електрика тертя, що виникає на конвеєрних стрічках, пакувальних машинах тощо.

Проблема з стійкістю до електромагнітних розрядів (ЕСР) у мікроконтролерах

Проблема ЕМС виникає на платі мікроконтролера під час тестування ЕМС за методом випробувань IEC 61000-4-2 / ​​​​HMM. Вбудований мікроконтролер виходить з ладу після того, як генератор ЕСР розряджається на металеву смугу.

Опис проблеми

Металева прокладка, до якої було прикладено розряд, знаходиться поруч з мікроконтролером в області схем ФАПЧ та кварцового генератора. Перешкоди можуть призвести до двох типів несправностей:

• Схеми кварцового генератора зависають на кілька мікросекунд або мілісекунд.
• Джерело живлення PLL блокується на максимально можливій частоті, що призводить до відмови мікроконтролера.

Аналіз несправностей та методи тестування

Несправність мікроконтролера візуалізується згасанням світлодіода життєвого циклу. Перешкоди в ланцюзі кварцового генератора можуть призвести до серйозних проблем із передачею даних.

Метод тестування

Для аналізу несправностей використовується джерело поля, яке генерує локальні поля необхідної інтенсивності. Випробування проводяться з використанням джерела поля, що генерує польовий промінь діаметром приблизно 4 мм.

Заходи електромагнітної сумісності для усунення несправностей

Для практичного застосування можна знайти такі можливі рішення:

• Переміщення інтегральної схеми на платі мікроконтролера для збільшення відстані між схемами ФАПЧ та кварцового генератора та металевою прокладкою.
• Модифікація механічної конструкції шляхом переміщення металевої прокладки в некритичну область.
• Використання прокладки з непровідного матеріалу.
• Пластиковий корпус, який би усунув вплив металевої прокладки.
• Екранування відповідних інтегральних схем.
• Використання достатньо надійної інтегральної схеми.

Висновки та рекомендації

Програміст повинен мати досвід роботи в галузі електромагнітної сумісності та практичні навички використання джерел поля для придушення перешкод. У разі виникнення проблем з електромагнітною сумісністю також рекомендується відвідувати експериментальні семінари або звертатися за допомогою до досвідчених консультантів з питань електромагнітної сумісності.