[应用方案] 单片机ESD静电防护

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 楼主| linfelix 发表于 2024-8-25 12:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
单片机ESD静电防护总结

EDS 表示 静电放电敏感。ESD静电测试时,静电放电瞬间会产生电磁辐射效应,如果旁边有电子产品或线缆电磁干扰会经线路传播,从而影响其它电子设备。 因此,ESD测试成为检测产品稳定性和抗干扰性的重要指标。常见的测试手法有接触式±8KV放电和非接触式±15KV放电两种。具体要求一般是四轴飞行器,无误动作,干扰去除后产品性能可以恢复。有的更高级别的产品要求整个过程设备没有任何干扰反应,没有重启等操作。关于ESD防护主要从软件和硬件两个方面考虑。

一、软件:1.加看门狗复位


2.加欠压复位(2.1——2.5V)

预防点:
防止静电问题导致程序跑飞造成的死机。当出现相关异常时,软件会实现重启。两份文档已经上传,也可以私我获取。

二、硬件:1.原理设计1.1TVS管选型:

相关外设控制口加TVS管,注意TVS管选型(嵌位电压),我们选择的是ESD5Z5C,具体手册我也已经上传,有需要可以下载或者私我。

1.2.受干扰信号线串电阻:

对于一些高频信号线异常,可以串联电阻(电阻值选用30——330欧姆左右的,具体实测,前提是不能对通信有影响)

2.LAYOUT方面优化:2.1.电路板上对外接口增加ESD器件,在布局及走线允许的情况下,优先将ESD器件靠近接口放置,同时走线先经过ESD器件之后再连接到其他器件上。

2.2.每个芯片元器件尽量可能占用一个电源分支(不要交错盘结在一起,防止电流乱窜)

2.3.每个芯片的滤波电容尽可能靠近芯片摆放,并且连接在芯片的电源和地上面。2.4.在布局允许的情况下,尽可能地让芯片复位网络的走线最短,复位线应作为优先考虑的网络,同时避免复位线和高频以及静电容易等干扰的走线处于平行走线。2.5.除了结构限制而无法移动的器件外,在PCB布局时,应该考虑让所有的走线尽可能短,有利于实现地线有良好的回路,同时减少线路之间的干扰。2.6.所有导线走通之后,应该进行走线的优化,同时让关键器件的地线的走线有良好的回路,部分非关键信号的走线,有时候可以通过增加过孔在顶层或底层的某些位置断开,让电源和地线的走线更加顺畅。2.7.连接线建议采用类似喇叭的双绞线,对于抗ESD干扰也有改善作用。
zerorobert 发表于 2024-9-13 16:01 | 显示全部楼层
在电路设计中加入ESD保护元件,如瞬态电压抑制器(TVS)二极管、硅控整流(SCR)二极管或气体等离子体保护器。
bestwell 发表于 2024-9-13 21:50 | 显示全部楼层
关键器件的地线走线应有良好回路,非关键信号的走线可通过增加过孔断开,让电源和地线的走线更加顺畅。
fengm 发表于 2024-9-14 12:16 | 显示全部楼层
监控电源电压和I/O口的电流,以检测异常情况。
primojones 发表于 2024-9-14 16:12 | 显示全部楼层
使用完整的地平面可以减少ESD的影响,并提供更好的电荷放电路径。
robertesth 发表于 2024-9-14 17:36 | 显示全部楼层
去除静电电容会导致单片机在受到静电冲击时重启,这说明了适当配置静电电容的重要性。
sdlls 发表于 2024-9-14 18:26 | 显示全部楼层
在 PCB 布局时,尽量减少信号线的长度,尤其是对外部接口的信号线。
bartonalfred 发表于 2024-9-15 12:20 | 显示全部楼层
使用专用的 ESD 保护二极管,如 TVS(瞬态电压抑制)二极管或齐纳二极管,可以在输入输出端口之间提供保护。
geraldbetty 发表于 2024-9-15 12:39 | 显示全部楼层
USB/RS232/RS485 等接口这些接口通常需要专门的 ESD 保护芯片。
beacherblack 发表于 2024-9-15 13:18 | 显示全部楼层
防止静电放电对单片机造成损坏,确保系统稳定运行。
juliestephen 发表于 2024-9-15 14:15 | 显示全部楼层
在印刷电路板(PCB)设计中,可以使用大面积的接地平面来提高接地的可靠性。
tabmone 发表于 2024-9-15 18:47 | 显示全部楼层
在单片机的输入输出端口、电源引脚等关键位置添加专门的 ESD 保护器件
plsbackup 发表于 2024-9-15 19:31 | 显示全部楼层
在电路板的不同部分之间使用隔离技术,如光隔离或磁隔离,以防止ESD电流从一个部分传导到另一个部分。
olivem55arlowe 发表于 2024-9-16 13:25 | 显示全部楼层
静电放电产生的高电压可能直接击穿单片机内部的晶体管、二极管等半导体器件,导致芯片功能失效。例如,可能破坏芯片内部的逻辑门电路,使单片机无法正常执行指令。
lzbf 发表于 2024-9-16 15:21 | 显示全部楼层
即使静电放电没有立即损坏芯片,但多次的低强度静电冲击可能会逐渐累积损伤,降低芯片的可靠性和使用寿命。
hearstnorman323 发表于 2024-9-16 20:49 | 显示全部楼层
使用ESD测试设备,如静电发生器,来模拟ESD事件,验证电路的防护能力。
updownq 发表于 2024-9-18 10:47 | 显示全部楼层
保持信号线尽可能短,减少天线效应。
youtome 发表于 2024-9-18 15:02 | 显示全部楼层
保持良好的接地连接,确保所有地线都牢固地连接在一起。
beacherblack 发表于 2024-9-18 16:04 | 显示全部楼层
利用二极管的雪崩击穿特性,在正常工作时处于断开状态,而在静电放电时迅速导通,将电流分流到地,保护内部电路。
ccook11 发表于 2024-9-18 16:44 | 显示全部楼层
单片机ESD静电防护需要从硬件、软件和其他方面综合考虑,采取多种措施来确保单片机在静电环境下的稳定运行。
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