為什么不能用手摸電路板？

冬天來了，人體可釋放高達(dá)幾萬伏特的靜電，年底項(xiàng)目也到了收尾階段，大家千萬別因?yàn)閿y帶靜電的手直接觸摸帶電主板而導(dǎo)致主板燒壞!

人手不能直接接觸或觸摸電路板是電子工程師的常識，這是為什么呢?

一、靜電的危害

不同的環(huán)境下，人體攜帶的靜電電壓從幾伏幾百伏到幾萬伏不等。人手接觸電子元器件(導(dǎo)體)會產(chǎn)生靜電放電，使器件損壞，降低可靠性;嚴(yán)重時(shí)，靜電放電造成器件擊穿，使產(chǎn)品直接報(bào)廢。

此外，靜電放電過程同時(shí)輻射出某種頻率下的無線電波，干擾周邊微處理器，造成應(yīng)用程序運(yùn)行紊亂，嚴(yán)重影響設(shè)備的正常工作。

圖2 注意靜電

因此在日常的生產(chǎn)、工作中需規(guī)范操作(包括正確佩戴靜電環(huán));盡量避免人手直接接觸電子元器件，特別是在帶電狀態(tài)。

圖3 人體靜電

二、靜電對核心板反饋回路的影響

以M3352工業(yè)級核心板(Cortex-A8內(nèi)核)為例進(jìn)行測試(該核心板通過了電磁兼容工業(yè)4級試驗(yàn)，包括靜電、浪涌、脈沖群、傳導(dǎo)騷擾等)，在上電狀態(tài)下，工程師手指觸摸圖4所示黃色圈注位置，可誘發(fā)系統(tǒng)重啟現(xiàn)象。這是什么原因呢?

圖4 M3352工業(yè)級核心板

圖4黃色圈注區(qū)域(R80，C116，R79，R78)是系統(tǒng)主電源3.3V DC-DC的負(fù)反饋及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(FB部分)，如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)電源電路

人手觸摸(人體等效電阻等引入干擾)改變反饋回路特性(包括極點(diǎn)發(fā)生偏移)，造成反饋回路震蕩，導(dǎo)致DC-DC輸出電壓不穩(wěn)定。

DC-DC的輸出電壓不穩(wěn)定，輕者導(dǎo)致系統(tǒng)重啟(DC-DC自動調(diào)低輸出電壓)，嚴(yán)重時(shí)會燒壞電路板主芯片(DC-DC自動調(diào)高輸出電壓)，因此主板帶電禁止觸摸。

圖6 主板帶電禁止觸摸

三、如何預(yù)防靜電

防靜電無繩手腕帶

圖7 防靜電無繩手腕帶

根據(jù)“電暈放電”效應(yīng)和尖端放電原理，當(dāng)聚積的電荷超過一定值時(shí)因電位差向空間放電，從而達(dá)到消除靜電的目的。特點(diǎn)：方便、可靠，流動崗位才允許佩戴。靜電耗散時(shí)間：小于0.5s;

2. 防靜電手腕帶

圖8 防靜電手腕帶

人體皮膚與手腕帶上的導(dǎo)靜電材料直接接觸，當(dāng)手腕帶接地時(shí)，通過接地系統(tǒng)將人體運(yùn)動產(chǎn)生的靜電迅速泄放。靜電泄放時(shí)間：小于0.1s;

3. 防靜電PU涂層手套

圖9 防靜電PU涂層手套

防靜電PU手套可進(jìn)一步預(yù)防人體靜電通過手部接觸傳導(dǎo)至電路板。手背導(dǎo)電絲間距：10mm。

四、核心板對靜電防護(hù)措施

工業(yè)級核心板對靜電的保護(hù)措施此處以致遠(yuǎn)電子的M3352工業(yè)級核心板為例進(jìn)行說明，如如10所示為M3352核心板，圖11為M3352P評估板。

M3352采用的是Cortex-A8平臺的AM3352，主頻800MHz，雙CAN、雙網(wǎng)口、6串口，工作溫度-40℃ ~ +85℃。M3352核心板配合評估底板可從硬件防護(hù)和軟件防護(hù)兩個(gè)方面進(jìn)行靜電防護(hù)。

圖10 M3352工業(yè)級核心板

圖11 M3352評估套件

五、硬件防護(hù)——電磁兼容工業(yè)4級

靜電放電抗擾度：空氣放電±15KV，接觸放電±8KV;

電快速瞬變脈沖群：干擾頻率5KHz、100KHz，脈沖群時(shí)間300(1±20%)ms;

雷擊(浪涌)抗擾度：2KV電容耦合與氣體放電管耦合，1次/分鐘;

傳導(dǎo)騷擾抗擾度：3V電容耦合與氣體放電管耦合， 試驗(yàn)頻率150KHz~ 80MHz。

六、軟件防護(hù)——雙系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

操作系統(tǒng)通常存儲于Flash中，F(xiàn)lash的頻繁擦寫易出現(xiàn)壞塊，產(chǎn)品的靜電干擾、意外掉電易引發(fā)操作系統(tǒng)丟失、文件系統(tǒng)損壞。M3352核心板在正常運(yùn)行的系統(tǒng)外，冗余設(shè)計(jì)一處備份系統(tǒng)，在Flash正常存儲系統(tǒng)的區(qū)域出現(xiàn)壞塊情況下，備份系統(tǒng)自動啟動，確保產(chǎn)品依然能夠穩(wěn)定工作。