AVR040: EMC 设计 翻译:邵子扬
一个简化的模型是使用一个电容保存电荷,通过一个电阻放电,和人体静电情况类似。
图1 显示了这个装置的示意图。CS 是储能电容等效于人体的电容,RD 是放电电阻等效于人体
的电阻,VS 是高压电源,RC 是电源的串联电阻。当开关 S 连接到 RC,电容开始充电;当开
关 S 连接到 RD,电容通过电阻 RD 放电,并对连接到或靠近放电端的设备进行测试。RC 的参
数对于储能电容的能量来说没有实际意义。
完整的电路通常按照 MIL-STD-883 标准进行测试。
在这里 RC 是 1 - 10 M, RD 是 1.5 K,CS 是 100 pF。这就是所谓的人体模型,模拟在手
工操作电路板时集成电路可能遇到的 ESD。传统 CMOS 的芯片测试电压 VS 大约是 ±2 kV,
新的芯片如 AVR 单片机通常是 ±4 kV 或更高。
另外一个模型,机器模型模拟自动处理时可能遇到的 ESD。那么此时 CS 大一倍,200 pF。
限流电阻 RD 是 0 (!),但是要串入一个 500nH 的电感,RC 是 100 M。在这个模型,电流
上升时间更长,大多数器件在电压高于就 ±500V 时失效了。
针对 EMC 的 ESD 是基于 IEC 1000-4-2。这个标准指定人体模型来模拟通常情况下一个产
品可能遇到的 ESD。因此元件参数和 MIL-STD-883 标准稍微的不同: RC 是 100 M,RD 是
330 而 CS 是 150 pF。这意味着一个以 4 kV 的生产的产品在不增加额外保护元件时不能
通过在 4 kV 下的 IEC 1000-4-2 测试。
另外一个重要区别是:MIL-STD-883 只需要设备在测试中不被损坏,而 EMC 测试的要求更
严格:设备可以继续正常操作,不能被 ESD 脉冲干扰。输入端口的瞬态高压 ESD 很容易引
起端口的逻辑改变。这意味着基于单片机系统的设计者必须确保瞬态 ESD 不会传导至 I/O 端
口,或者写软件检测并处理这些不正常的情况。
快速突发(干扰测试)
快速瞬间干扰或突发干扰常见于电源线,但是因为感应或电容耦合的影响,也常见于信号线上 。
通常发生在电源开关时或继电器切换时:当电流断开,一个小的电火化将感应出一个尖峰高压
到电源线上。
图 2. 快速突发
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