1.先简单做一下自我介绍吧,自己从事硬件开发目前8年了,一开始是做消费电子,后来机缘巧合之下转行到了汽车电子,目前在某Tier1从事VCU控制器的研发工作,之前分享了静电整改的经验,借着这次活动就再分享一下MCU应用中的IO口因为ESD测试而发生损坏的问题分析以及整改方案吧。
2.问题描述:VCU控制器在静电ESD测试时,上电模式下,对某输入信号的线束,进行刺破线束绝缘层,并针对刺破点进行15KV空气放电,会导致MCU IO口损坏,具体表现是IO对地短路。
3.分析过程:
a.该款MCU是某国产车规级MCU,这个项目基于国产化的需求第一次选用此国产车规级MCU,发生问题的IO口是用作输入信号检测,我又连续以相同方式测了多个输入信号,发现对应的MCU IO都发生了损坏,但是输入信号拓扑电路是固定的,很多项目都用了,从来没在ESD测试中出现过这种问题,所以觉得大概率是此型MCU是不是自身静电能力不达标导致的,那么目前就只有两种方案:
方案1.换掉该型MCU,重新选一款
方案2.调整输入电路的器件参数
方案1简单粗暴,但是换MCU意味这前期做的很多软硬件的工作都会白做,因此还是先尝试一下方案2吧。
b.静电防护一般有两种选择,一种是用TVS二极管防护,另外一种是采用静电电容防护,目前我们采用的方案是静电电容防护,成本比较低,同时电容封装也小,少占用PCB面积,静电电容容值越小,那么和静电干扰源分压后的电压就越高,也就是在静电测试时IO的电压就越高,所以首先我尝试增大电容容值,目前电容是22nF,当容值增大到100nF时,发现问题不复现,但是由于容值过大会降低采样信号的准确度,因此改成了TVS方案,TVS方案也能解决此问题。
c.其次是最后经过和厂家确认,发现此型号MCU IO口无集成钳位二极管(成本会更低),所以在面对静电干扰时,易发生损坏。
4.总结:
静电问题一般分析路径比较明确,同时也提醒我在选型时需要注意IO口是否集成钳位管,不能单纯考虑成本,毕竟MCU的钱是省下一部分,但是电容或TVS的钱又增加一部分,还是不太划算的。
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