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接触ESD测试为何STM8S003也过不了±4KV?

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onemoren|  楼主 | 2024-10-16 15:12 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
接触ESD测试为何STM8S003也过不了±4KV?
1.实验室数据与手册指标的矛盾
按IEC61000-4-2对STM8S003做接触4KV ESD测试,STM8S003芯片均FAIL。
测试过程:STM8S003主板通电运行时,静电枪+4KV在每个GPIO上打10枪,再换-4KV在每个GPIO上打10枪。
±4KV的测试要求,是参考STM8S003数据手册来要求的,如下图:

从上图看,级别2B在IEC 61000-4-2上,确实对应±4KV。
        测试数据记录如下:

多次优化软件,变更PCB,实测STM8S003都是在3KV就FAIL了,通过不了手册中提及的4KV。


为更了解ESD测试,找到网上有以下与EMC测试有关的文件:


其中ST的应用手册AN1709中有以下描述:

从上面ST应用手册的选段上看,ST并没有直接用1000-4-2标准来做ESD测试,而是通过大量统计论证后自己制定了一张对应关系图表(我们后面称为ST转换表),用于ST内部芯片EMC测试。从表上看,在1000-4-2标准上是用4KV测试的,ST实际只用0.5-1KV进行测试。原因也可以理解:1000-4-2实际上是用于成品产品ESD测试的标准,一般成品产品都是带保护外壳,只露出USB端口、电源开关、按键、显示屏等,所以ESD接触测试时,静电枪只会打在类似USB端口外壳这样的部位上,而不会直接打到主板上芯片的GPIO上;而如今,如果不使用ST的转换表,直接用1000-4-2标准上用于成品ESD测试的电压,直接打在我们MCU上的GPIO上,可想而知相比之下,区别有多大,破坏力有多强。因此可以推断,ST转换表,应该是合理的。
接下来的任务,是通过实验来证实:ST芯片的实测值符合ST转换表。

2.测试验证
(注意,测试每枪之间要有泄放电操作,否则有可能造成静电积累。下面做两个对比实验,每开一枪,用放电棒对被打的GPIO进行放电,避免静电积累,然后再打下一枪。)
实验1:下图是对STM8S003进行的ESD测试,每打一枪都会放电一次,以去除前面的静电积累。但实测STM8S003仍过不了2KV。这也反映了ST转换表的有效性。

实验2:下图是对STM32F103VBT6进行的ESD测试,每打一枪都会放电一次,以去除前面的静电积累。但实测ST仍过不了2KV。这也反映了ST转换表的有效性。


3.总结
经多次实验数据,发现STM8S003和STM32F103在±2KV的ESD测试中都出现过C级Fail。而±1KV能通过测试。ST转换表应该是有效的,合理的。



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沙发
银丝生命| | 2024-11-27 22:50 | 只看该作者
检查测试设备和测试方法是否符合标准。
考虑使用更高级别的静电保护措施,如增加外部静电保护器件或改进电路板布局以减少静电敏感性。
参考STM8S003的数据手册和相关文档,了解其对ESD的推荐做法和使用指南。
请注意,处理静电敏感器件时,始终采取适当的静电防护措施,确保人员和设备安全。如果您对ESD测试和保护措施有进一步的需求,建议咨询专业的电子工程师或静电防护专家。

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