在EMC实践工作中,静电的干扰方式
7 所示。此时的电路已经无法识别信号,导致电路工作异常中断。
图 7
3. 整改措施
通过上述的理论分析,该产品的故障因素主要是由静电场干扰所引起,要解决场干扰问题,大致的方法有两种:一是采用泄放的方法,对敏感的"天线"进行有效地去耦处理,在信号通路上进行泄放,达到通过的目的;二是采用屏蔽的方法,对敏感的单元模块、"天线"等进行必要的静电屏蔽,保证信号与参考电平的差值不发生突变,使之正常工作。无论我们采用何种技术方案,其根本的目的还是在于消除信号电平与回路参考电平的差值不会突变。如下图 8 所示,使单元电路的输入电平和回路电平保持同时的升高或降低,对于信号电平总差值而言,可以基本维持不变化。
图 8
静电的器件通常可采用如 TVS、放电管、压敏电阻、高分子吸收材料、电容等器件。对于信号端口而言,最有效、成本最低、性能最可靠的还是选用电容器件,利用电容对脉冲信号的瞬时导通的特性,可以迅速地将静电脉冲往低电势方向泄放,达到平衡的目的。
进一步分析产品内部结构,图 11 为 LCD 屏信号走线,其走线较长,空白位置没有铺设地层,留有较多空白处,在静电放电时,走线极易形成天线效应。
图 9 显示数据线的走线
图 10 是 LCD 与主板的连接结构,直插式,距离较高,约 1cm。LCD 数据引脚也可能形成天线效应,接收到静电场强干扰。
图 10 LCD 屏的引脚连接结构图
通过基本电路结构的分析,PCB 在布板时,尤其是在 LCD 屏的数据走线的设计方面,存在不足,走线较长,且走线空白处和芯片周边未铺地,没有隔离和吸收作用地层,LCD 在组装结构上同理,插件引脚太长,没有增加任何去耦措施,导致静电在放电过程中,所有的数据线全部成为了接收天线。在设计上稍作改进便能通过测试,但客户的产品已经生产,后期不对 PCB 进行大改。故制定的整改方案是在不大改 PCB 板的前提下调整或增加器件,并保证成本和工艺的可行性。
根据前面所述原理,制定整改方案:
1、对靠近边沿的重要数据线,采用去耦的技术方法,减小其"天线"的接收能力,使其对地形成泄放路径,达到抑制静电干扰的目的。在 LCD 引脚上采用 100pF电容与地并联,如图 11 所示;
图 11 数据线去耦
2、对走线进行屏蔽。由于引脚过长,对屏引脚进行静电场屏蔽处理,消除电场影响,在 LCD 左右两边的引脚支架上,采用铜箔屏蔽并良好接地,用于吸收静电干扰。屏蔽措施在重新的设计改进中,可以更改为 PCB 走线间铺地和 LCD引脚周围铺地代替。
图 12 LCD 屏蔽
4. 试验验证
25KV 静电放电试验通过。
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