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手机电磁兼容测试:ESD静电放电问题盘点

更新时间:2021-10-18      点击次数:702

静电放电(ESD)的破坏作用具有隐蔽性、潜在性、随机性和复杂性的特点。来自Intel的资料表明,在引起电子器件故障的诸多因素中,ESD是最大的隐患。所以,模拟静电放电的测试在世界范围内得到广泛关注。

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手机静电放电失效的具体表现

1. 手机通话中断。
2. 手机部分功能失效,但试验结束后或重新启动手机,可以恢复正常。具体表现为:屏幕显示异常,如白屏、条纹、乱码、模糊等;通话异常,如啸叫声或声音时断时续;按键(触摸屏)功能异常;软件误报警,例如并未进行充电器插拔,却频繁提示“充电已连接、充电器已移除"。
3. 手机自动关机或重新启动。可能发生在通话状态或待机状态。
4. 手机失效或损坏。如摄像头等部分器件损坏;手机与充电器相连进行测试时,充电器也可能出现失效、损坏甚至爆炸等问题。

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手机静电放电失效的具体分析

1. 通话中断:静电放电影响手机内部的射频电路和/或基带电路,造成信噪比下降,信号同步出现问题,从而导致通话中断。另外静电放电间接试验中,手机与大面积金属水平耦合板仅隔一张厚0.5mm的绝缘垫。当手机天线距水平耦合板过近时,可能产生相互耦合,导致手机灵敏度大大下降。
2. 自动关机或重启:基带电路的复位电路受到静电干扰导致手机误关机或重启。
3. 手机失效或损坏:静电放电过程中瞬间高电压和大电流导致器件的热失效或者绝缘击穿。另外静电放电过程中产生的强电磁场导致器件暂时失效。
4. 软件故障:静电干扰信号被当作有用信号,导致操作系统误响应。

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手机静电放电失效的改进建议

1.方案初期考虑静电设计

尽量选择静电敏感度等级高的器件。器件与静电源隔离,减少回路面积(面积越大,所包含的场流量越大,其感应电流越大)。具体的措施可能包括:走线越短越好;电源与地越接近越好;存在多组电源和地时,以格子方式连接;太长的信号线或电源线宜与地线交错布置;信号线越靠近地线越好;同一特性器件越近越好;尽量在PCB上使用完整的地平面,PCB接地面积越大越好,不要有大的缺口,PCB的接地线要低阻抗;电源、地布局在板中间比在四周好;在电源和地之间放置高频旁路电容;保护静电敏感的元器件。

2.出现静电问题后的整改建议
用专业的“静电放电发生器"进行直接放电/间接放电、空气放电/接触放电,确认耦合路径;
从不同位置放电,确定所有敏感的放电点和放电路径;
从低到高,在不同电压下进行试验,确定失效电压范围;
多试验几台样机,分析共性,确认失效原因;
根据耦合路径、放电路径、失效现象,判断相关的敏感器件;
针对敏感器件制订整改方案;
具体措施如对于机壳缝隙、按键的问题可用介质隔离的方式来处理;对于摄像头、麦克风、听筒等问题可以通过介质隔离、加强接地等方式来处理;具有屏蔽壳的芯片可以通过加强屏蔽效果、屏蔽壳加强接地的方式来处理;对于接口电路、关键芯片的引脚,要通过使用保护器件(如TVS管,ESD防护器件)来加以保护;对于软件的故障,可以通过增加一些逻辑判断来消除干扰的影响。
反复试验以修正和验证整改方案。
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