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电脑主机ESD整改案例-ASIM阿赛姆

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来源:发布日期 2025-11-18 16:01:49浏览:-
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     近期收到某公司寄送的电脑主机样机,该设备在USB接口静电测试中表现出典型脆弱性:对D+/D-信号线进行±8kV接触放电时,防护器件失效导致USB控制芯片损坏,功能中断。

      值得注意的是,样机原有双向ESD保护器件在正压测试中表现正常,但负压冲击下频繁失效,且客户明确要求在不改变主板布局的前提下完成整改,同时不得影响USB数据传输性能。

      这一案例集中反映了高速接口静电防护中的常见设计误区,下文将完整呈现故障分析与验证过程。


一、客户需求

静电接触放电测试直接对USB接口D+/D-电路,发现USB电路异常无法工作。

1. 希望在涉及改变主板布局情况下,进行整改。

2. 使USB接口电路D+/D-端可以通过静电测试±8KV。

3. 整改不能影响USB数据传输功能。

二、整改前测试

开机界面

放电点

等级(±kV)

测试次数

放电类型

结果

USB D+

4KV、6KV、8KV

20

接触放电

FAIL

USB D-

4KV、6KV、8KV

20

接触放电

FAIL

测试异常现象:测试结束后,样机的USB功能失效。

三、故障排除与现象分析

1. USB接口由RTS5411S芯片进行控制,在故障的样机上直接更换RTS5411S芯片,样机USB功能恢复,说明静电测试损坏RTS5411S芯片引起功能故障。

2. 对USB除D+/D-电路外其他电路进行接触放电测试,无故障现象。

3. 整改前USBD+/D-电路已经有双向ESD二极管,测试静电正压时无故障现象发生,测试静电负压时,故障频出。

四、整改措施:

结合客户需求做以下整改方案:

方案一:将原主板位置上ESD更换为单向ESD(ASIM型号:ESD5D003TA),后级电路0电阻更换为共模电感(ASIM型号:CMF2012WA900MQT)。

方案二:将原主板位置上ESD更换为单向ESDASIM型号:ESD3V3D003TA),后级电路0电阻更换为20Ω。

以上措施复制多台样机测试通过。


五、整改后数据

开机界面

放电点

等级(±kV)

测试次数

放电类型

结果

USB D+

4KV、6KV、8KV

20

接触放电

PASS

USB D-

4KV、6KV、8KV

20

接触放电

PASS


六、原理总结

方案一:在测试负压频繁出现损坏,判断测试负压时经过ESD二极管后残压大小影响后极电路,同条件下单向ESD二极管对比双向ESD二极管处于负半周的电压时,有远低于双向ESD二极管导通电压(单向ESD二极管负半周导通电压大概在0.7V),可以更快导通泄放异常高压,以及产生对后极电路影响更小的残压。故在受静电测试负压影响更大的电路里面,选择单向ESD二极管能对电路起更好的防护作用。下图为ESD二极管工作时电性能参数曲线图。

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方案二:在不影响功能情况下,选择比原主板上双向ESD二极管导通电压更低双向ESD二极管同样可以更快导通泄放异常高压,以及产生对后极电路影响更小的残压。且增加后级电路上电阻阻值来分压经过ESD二极管后产生的残压。



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