小电容,大作用(一)

来源:互联网 发布:最好的工程设计软件 编辑:程序博客网 时间:2024/04/29 17:22

EMC,即电磁兼容,是指电子、电气设备在其电磁环境中能正常工作,且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。ZLG致远电子对于产品的电磁兼容设计非常重视,即使EasyARM-iMX283开发平台是一款零利润的产品,对于其EMC性能的要求也不会有所降低。

以静电为例,第一版EasyARM-iMX283开发平台仅能通过IEC61000-4-2:2001标准中的2kV接触放电测试,在经过反复测试并进行两次硬件改板后,EasyARM-iMX283开发平台最终通过接触放电10KV(IEC最高等级为8kV)测试。

其中起决定作用的并不是多么昂贵的器件或复杂电路,而是一颗小小的电容!

在EMC整改过程中,首要任务就是定位敏感源

敏感源即在受到外界干扰时可能会造成系统工作异常、复位或死机的信号。复位、晶振、电源和高速等相关信号等是常见的敏感源。这些敏感源有可能是单独或相互作用,因此,我们应对这些敏感信号进行逐个测试,观察记录其信号变化。

对EasyARM-iMX283第一版硬件进行ESD测试时,测试电压上升至4kV后系统就会复位。仔细分析后原因归结两点:

1. 复位相关的信号线布线过长,且周围无敷地保护,易受外界干扰;

2. USB信号线离晶振过近,外界干扰易耦合到晶振,引起系统复位。

在此基础上我们进行了第一次改版,元器件重新布局,缩短复位和晶振信号的布线,并在这些信号线周围敷地保护,同时优化电源的布局。

令人失望的是,第二版电路仅能通过4kV接触放电测试,测试电压升至6kV时系统依旧会复位,抗干扰能力没有显著提高。

经过两个星期探索性测试,复位信号线和晶振信号线并不是主要敏感源,造成系统复位的应该还有其他信号。品管部经理在研究所有的测试步骤与分析方法后,将示波器探头接到PSWITCH信号线上观察静电干扰时线路状态,在进行4KV接触放电测试时,发现系统会复位,将探头移开则系统正常工作。将该信号线割断后再次测试,测试等级为4kV和6kV时,系统均能正常工作,8kV时系统偶尔会复位,表明PSWITCH是造成系统复位的“罪魁祸首”!

滤波电容位置不对,也白劳一场!

敏感源定位后,需要考虑如何保护敏感信号以减小外界干扰对其产生的影响。常见的方案包括:接地、屏蔽、滤波、接口电路保护、PCB布局布线设计等。iMX283芯片参考手册指出:“当PSWITCH上出现小于15ns的下降沿时,系统就会向片上DCDC发出掉电请求。但我们已经在PSWITCH上添加滤波电路,为何测试仍不能通过?


PSWITCH从核心板引到底板按键上,走线较长。原电路中PSWITCH的滤波电路设计在底板上,当干扰信号耦合到该信号线上时,一部分干扰被滤波电容滤除,一部分进入CPU,造成系统复位,滤波电路没有起到应有的作用。若将滤波电容焊接至CPU引脚底部,PSWITCH上的干扰在进入CPU前大部分被滤波电路滤除,从而保证系统能够正常工作。这种猜想经过实际测试得到了验证:当我们将滤波电容焊接至PSWITCH引脚下再进行8kV接触放电测试时,系统能够正常工作,未发生复位现象。


EMC,就是这么神奇。一个小小的电容出现在了恰当的位置,直接决定了产品整体的性能。静电接触放电测试10000V达标的背后,是ZLG致远电子0利润EasyARM-iMX283开发平台设计团队的辛勤奉献与完整的试验室设备的检验保证。

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