靜電放電抗擾測試的問題及對策

　　電磁兼容是指設備或系統在共同的電磁環境中能一起執行各自功能的共存狀態。即：該設備不會由于受到處于同一電磁環境中其它設備的電磁發射導致或遭受不允許的降級；它也不會使同一電磁環境中其它設備或系統因受其電磁發射而導致或遭受不允許的降級。對于手機電磁兼容測試，主要出現問題的項目是：靜電放電抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、傳導騷擾及輻射騷擾。以下就手機的靜電放電抗擾度問題及其相關解決方案進行了描述。首先，介紹一下電磁兼容的測試方法。

　　電磁兼容測試方法

　　1. 測試時手機的連接方式

　　手機通過空間鏈路與手機基站模擬器建立通信連接，手機充電器與手機相連且保持充電狀態，充電器的交流輸入端與交流電源或測試設備相連。

　　電磁兼容測試過程中，手機有兩種典型的工作狀態：通話狀態：手機與基站模擬器通過空間鏈路建立并保持通信連接。根據不同制式，選擇中間的信道頻率?；灸M器控制手機工作在最大的發射功率。手機與充電器相連并保持充電狀態。

　　空閑模式：手機與基站模擬器通過空間鏈路連接，BCCH信道激活，手機與基站模擬器保持同步，手機處于待機狀態。測試過程中，根據標準的要求選擇手機的工作狀態進行電磁兼容測試。

　　2. 測試方法

　　測試方法詳見各個行業標準及相關的基礎標準。對于手機電磁兼容測試，主要出現問題的項目是：靜電放電抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、傳導騷擾及輻射騷擾。以下就手機的靜電放電抗擾度問題及其相關解決方案進行了描述。

　　靜電放電抗擾測試的問題及對策

　　1. 靜電放電抗擾度試驗產生的問題：

　　1） 手機機通話中斷；

　　2） 靜電放電導致手機機部分功能失效，但靜電放電過程結束后或者重新啟動手機機之后失效的功能可以恢復。這些現象可能為：

　?、?、 屏幕顯示異常，如屏幕顯示呈白色、屏幕出現條紋、顯示出現亂碼、屏幕顯示模糊等等；

　?、?、 通話效果出現問題，如出現嘯叫聲或者聲音消失等問題；

　?、?、 按鍵功能或者觸摸屏功能喪失；

　?、?、 軟件出現誤告警，如在并沒有出現插拔充電器的情況下頻繁提示“充電已連接、充電器已移除”；

　　3） 手機自動關機或者重新啟動現象。這個問題既可能發生在通話過程中，也可能發生在待機過程中；

　　4） 靜電放電導致手機損壞：

　?、?。由于部分器件損壞，手機的一些功能在重新啟動后仍無法恢復，如攝像頭功能；

　?、?、自動關機后無法再次開機的情況；

　?、?、與充電器相連接的情況下進行測試時，充電器也可能出現失效、損壞甚至爆炸等問題。

　　2. 手機靜電放電問題的具體分析

　　1）、通話中斷：造成通話中斷的主要原因是靜電放電對手機內部的射頻電路和或基帶電路造成影響，造成了通信信噪比的下降，信號同步出現問題，從而造成通話中斷；

　　2）、結構設計不合理也可能導致通話中斷：靜電放電試驗中需要使用較大面積的金屬材質的水平耦合板，手機與水平耦合板之間僅放置一個厚度為0.5mm 的絕緣墊。當天線或者大面積的金屬部件距離這個水平耦合板距離過近時可能產生相互耦合，可能導致移動電話機實際能達到的靈敏度大大下降，使進行靜電試驗時通話更容易中斷。嚴重時即使不施加靜電干擾移動電話機都無法保持通話；

　　3）、自動關機或重啟：基帶電路的復位電路受到靜電的干擾導致手機誤關機或重啟；

　　4）、部分器件失效：靜電放電過程中高電壓和高電流導致器件的熱失效或者絕緣擊穿。也可能受到靜電放電過程中強電磁場影響導致器件暫時失效；

　　5）、軟件故障：靜電干擾信號被當作有用信號被處理，導致操作系統誤響應。

　　靜電放電問題的改進建議

　　a. 在設計方案上考慮靜電放電問題

　　1、 盡量選擇靜電敏感度等級高的器件；

　　2、器件與靜電源隔離；

　　3、 減少回路面積（ 面積越大，所包含的場流量越大，其感應電流越大），具體的措施可能包括：走線越短越好；電源與地越接近越好；存在多組電源和地時，以格子方式連接；太長的信號線或電源線必須與地線交錯布置；信號線越靠近地線越好；所有的組件越近越好；同一特性器件越近越好；

　　4、 接地平面設計：盡量在PCB 上使用完整的地平面；PCB 接地面積越大越好；不要有大的缺口；

　　5、PCB 的接地線需要低阻抗且要有良好的隔離；

　　6、 電源、地布局在板中間比在四周好；

　　7、 在電源和地之間放置高頻旁路電容；

　　8、 保護靜電敏感的元器件。

　　b. 出現靜電問題后的整改建議

　　整改步驟：

　　1）嘗試直接放電和間接放電、空氣放電和接觸放電，確認耦合路徑；

　　2）從不同方向放電，觀察現象有何不同，確定所有的放電點和放電路徑；

　　3）從低到高，在不同電壓下進行試驗，確定手機在哪個電壓范圍內出現不合格現象；

　　4）多試驗幾臺樣機，分析共性，確認失效原因；

　　5）根據耦合路徑、不合格現象、放電路徑，判斷相關的敏感器件；

　　6）針對敏感器件制訂解決方案；

　　7）通過試驗驗證、修正解決方案。

　　整改措施：

　?、?、對于機殼縫隙、按鍵、FPCB 的問題可用介質隔離的方式來處理；

　?、?、對于攝像頭、麥克風、聽筒等問題可以通過介質隔離、加強接地等方式來處理；

　?、?、具有屏蔽殼的芯片可以通過加強屏蔽效果、屏蔽殼加強接地的方式來處理；

　?、?、對于接口電路、關鍵芯片的引腳，要通過使用保護器件（如TVS 管，ESD 防護器件）來加以保護；

　?、?。對于軟件的故障，可以通過增加一些邏輯判斷來正確檢測和處理告警信息的方式來改善。