EMC調(diào)試案例（一）：USB端子±4KV接觸放電測試芯片損壞問題分析

USB端子±4KV接觸放電測試芯片損壞問題分析

問題現(xiàn)象描述：

EMC測試人員反饋對USB端子的金屬外殼進(jìn)行±4KV接觸放電后系統(tǒng)無法開機(jī)，分析確認(rèn)芯片已經(jīng)損壞，造成系統(tǒng)無法正常開機(jī)。實(shí)驗(yàn)室模擬對雙層USB端子進(jìn)行±4KV接觸放電則不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)無法開機(jī)的現(xiàn)象。

與測試工程師進(jìn)行深入溝通確認(rèn)，客戶對雙層USB端子的中間金屬橫條進(jìn)行接觸放電±4KV，才會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)無法開機(jī)的問題，而對USB外殼部分金屬進(jìn)行接觸±4KV放電則不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)無法開機(jī)的問題，在實(shí)驗(yàn)室按照客戶現(xiàn)場的操作方法模擬，出現(xiàn)系統(tǒng)無法開機(jī)現(xiàn)象，確認(rèn)也是芯片孫壞。

雙層USB端子的中間金屬橫條

問題原因分析：

對金屬橫條進(jìn)行靜電放電測試過程中，仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)金屬橫條與金屬外殼結(jié)合處存在拉弧放電放電的現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)象判斷金屬橫條與金屬外殼之間存在接觸不良或存在開路現(xiàn)象，否則對金屬橫條進(jìn)行靜電放電不會(huì)出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象。  

雙層USB端子的中間金屬橫條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

使用萬用表量測金屬橫條與金屬外殼之間連接導(dǎo)電性，發(fā)現(xiàn)兩者之間是完全開路狀態(tài)，使用導(dǎo)電膠布將金屬橫條與金屬外殼連接起來，對金屬橫條進(jìn)行接觸放電±4KV未出現(xiàn)系統(tǒng)無法開機(jī)的問題，直至進(jìn)行接觸±6KV靜電放電也未出現(xiàn)系統(tǒng)無法開機(jī)問題。

問題根因分析：

對金屬橫條進(jìn)行靜電放電測試時(shí)，由于金屬橫條與金屬外殼之間處于開路狀態(tài)，金屬橫條對金屬外殼拉弧放電的同時(shí)金屬橫條對USB差分信號放電，靜電干擾則通過USB差分耦合到芯片，造成芯片損壞。    

雙層USB端子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

問題解決方案（一）

優(yōu)化雙層USB端子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將金屬橫條與金屬外殼之間進(jìn)行充分的連接，使兩者之間完全等電位，避免對金屬橫條放電拉弧的問題，靜電放電測試結(jié)果PASS。

USB差分信號增加TVS管防護(hù)

問題解決方案（二）

在供應(yīng)商端子優(yōu)化完成之前，采用在USB差分信號增加TVS管，對靜電放電時(shí)耦合到的靜電干擾進(jìn)行旁路，以保護(hù)芯片免受靜電放電噪聲的危害，導(dǎo)入改善對策后靜電放電測試PASS。