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1.現(xiàn)象描述

 

此款可視喉鏡產(chǎn)品在某檢測(cè)中心進(jìn)行CE認(rèn)證時(shí)，靜電放電(Electrostatic discharge)按照IEC60601-2標(biāo)準(zhǔn)，不能通過(guò)接觸放電±6K,空氣放電±8K的靜電測(cè)試。

 

2.原始產(chǎn)品測(cè)試結(jié)果

 

接觸放電:±6KV任何可觸及部位擊打第一次就屏幕熄滅，攝像頭LED熄滅，出現(xiàn)花屏白屏或藍(lán)屏等現(xiàn)象，且必須手動(dòng)開(kāi)機(jī)，才能恢復(fù)正常。

 

空氣放電:±8KV對(duì)顯示屏和攝像頭進(jìn)行放電，攝像頭LED熄滅，屏幕會(huì)出現(xiàn)花屏，白屏或藍(lán)屏等現(xiàn)象，且必須手動(dòng)開(kāi)機(jī)，才能恢復(fù)正常。

 

3.       原始產(chǎn)品測(cè)試現(xiàn)象圖

 

 

 

4.原因分析

 

原樣機(jī)在進(jìn)行靜電測(cè)試時(shí)，無(wú)論擊打任何金屬部位，攝像頭的LED燈均會(huì)熄滅，可初步判斷出，機(jī)器的靜電釋放途徑就是靠近攝像頭的鏡筒釋放，所以要確保從顯示屏到攝像頭之間的大地是相連的。但是通過(guò)量測(cè)，鏡筒處外殼與顯示屏外殼之間不導(dǎo)通，嚴(yán)重影響了顯示屏以及主控板的靜電釋放，從而導(dǎo)致靜電測(cè)試不過(guò)。

 

從產(chǎn)品PCB分析，主控板PCB層疊設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重隱患，原始樣機(jī)主控板層疊設(shè)計(jì)為四層板，但是四層板中沒(méi)有單獨(dú)的GND層，導(dǎo)致靜電測(cè)試時(shí)，影響靜電的釋放途徑。

 

從結(jié)構(gòu)上分析，顯示屏與攝像頭之間沒(méi)有連接起來(lái)，導(dǎo)致顯示屏以及主控板上的靜電沒(méi)有很好的釋放，從而導(dǎo)致出現(xiàn)藍(lán)屏，白屏等現(xiàn)象。

 

5.       整改方案

 

5.1.       原始樣機(jī)整改方案

 

【問(wèn)題描述】由于機(jī)器后殼渡有防氧化漆，導(dǎo)致主板上的靜電不能通過(guò)外殼釋放出去，影響了機(jī)器本身的靜電釋放；

 

【問(wèn)題改善建議】將外殼噴導(dǎo)電漆處理，并且與主板支架之間良好的接觸，使主板大地與外殼能導(dǎo)通，增加了主板的靜電釋放途徑。

 

 

【問(wèn)題描述】主板固定支架和屏固定支架為塑膠絕緣材質(zhì)，不能有效的釋放主板及屏上面的靜電；

 

【問(wèn)題改善建議】將主板固定支架和屏固定支架噴導(dǎo)電漆處理，并與屏和主板保持良好的接觸，增加靜電的釋放途徑，在條件允許的情況下，可以將塑膠材質(zhì)更換成金屬材質(zhì)，效果會(huì)更好；

 

 

【問(wèn)題描述】顯示屏與鏡筒之間的連接器為塑膠材質(zhì)，導(dǎo)致靜電的釋放回路不通，嚴(yán)重影響了靜電的釋放；

 

【問(wèn)題改善建議】將塑膠連接器噴導(dǎo)電漆處理，并與鏡筒以及顯示屏外殼之間保持良好的接觸，使靜電能有效的釋放。（條件允許的情況下，建議更換成金屬材質(zhì)，測(cè)試效果更優(yōu)）

 

 

5.2.       PCB整改方案

 

【問(wèn)題描述】由于PCB層疊設(shè)計(jì)沒(méi)有單獨(dú)的GND層，導(dǎo)致信號(hào)回流缺少單獨(dú)的參考地，影響靜電的釋放。

 

【問(wèn)題改善建議】?jī)?yōu)化主控板的層疊設(shè)計(jì)，按照如下進(jìn)行層疊設(shè)計(jì)；

 

 

層疊方案簡(jiǎn)介：

 

這是4層單板層疊結(jié)構(gòu)方案，一共2個(gè)布線層，單個(gè)地平面層，單個(gè)電源層。其中S層代表布線層，G層代表地平面層，P層代表電源層，另外S1（TOP層）代表布置主要的元器件層。此方案在4層板層疊設(shè)計(jì)中EMC性能最優(yōu)，推薦使用。

 

層疊方案優(yōu)點(diǎn)：

 

（1）2個(gè)信號(hào)層，且每個(gè)信號(hào)層都有與之對(duì)應(yīng)的完整平面參考層，保證信號(hào)有良好的低阻抗回流路徑；

 

（2）電源平面P靠近地平面G，利用兩者間的耦合電容，降低了電源平面的阻抗，同時(shí)電源層與地平面構(gòu)成的平面電容可以為電源層提供很好的高頻去耦路徑；

 

（3）整體板層結(jié)構(gòu)對(duì)稱，有利于提高單板的EMC整體性能。

 

層疊方案缺點(diǎn)：

 

此方案在單電源層層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中EMC性能最優(yōu)，無(wú)明顯EMC層疊設(shè)計(jì)缺陷。

 

層疊布線要點(diǎn)：

 

（1）   重要關(guān)鍵信號(hào)布線首先選擇布在S1層，其余重要信號(hào)布在S2層；

 

（2）   建議增大POWER層至S2的層間距，控制信號(hào)串?dāng)_；

 

（3）   芯板（地平面層到電源層的填充物）不宜過(guò)厚，以免增大電源層與地平面的分布阻抗，減弱了電源平面的去耦效果；

 

（4）   由于只有一個(gè)電源層，當(dāng)分割成多個(gè)電源的時(shí)候，S2層內(nèi)的布線要注意避免跨分割。

 

6.       測(cè)試驗(yàn)證

 

通過(guò)對(duì)原始樣機(jī)上面進(jìn)行的整改，在指定的實(shí)驗(yàn)室通過(guò)了靜電放電測(cè)試。

 

7.       總結(jié)

 

根據(jù)以上整改總結(jié)以下基本原則：

 

1：多層板卡設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意增加單獨(dú)GND層設(shè)計(jì)；

 

2: 電子產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮產(chǎn)品本身地回路的完整性