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問(wèn)題現(xiàn)象描述

某視頻播放顯示設(shè)備，在USB模式下播放視頻文件時(shí)，在對(duì)其USB端子進(jìn)行±4KV接觸放電時(shí)，出現(xiàn)USB設(shè)備掉線問(wèn)題。需要拔插USB設(shè)備，操作進(jìn)入U(xiǎn)SB模式重新播放視頻，不符合靜電放電測(cè)試B等級(jí)判定結(jié)果。

對(duì)設(shè)備的其它端口進(jìn)行±4KV接觸放電時(shí)，USB設(shè)備掉線概率較低，靠近USB端子越近的位置進(jìn)行接觸放電出現(xiàn)USB設(shè)備掉線的概率越高。

問(wèn)題現(xiàn)象排查過(guò)程

設(shè)計(jì)工程師嘗試在USB差分信號(hào)線上增加不同規(guī)格的TVS管器件，在USB差分信號(hào)線上串聯(lián)電阻，靜電放電USB設(shè)備掉線問(wèn)題依然存在。更換不同的USB設(shè)備測(cè)試，問(wèn)題現(xiàn)象依然存在，排除USB設(shè)備抗靜電能力弱的可能性。

更換不同的測(cè)試場(chǎng)地、更換不同的靜電放電槍?zhuān)瑔?wèn)題現(xiàn)象依然存在，排除測(cè)試場(chǎng)地、測(cè)試環(huán)境、測(cè)試設(shè)備的影響，確認(rèn)是視頻播放設(shè)備本身抗靜電能力較弱。

設(shè)備連接有線網(wǎng)絡(luò)，播放視頻進(jìn)行靜電放電測(cè)試，測(cè)試結(jié)果是通過(guò)，設(shè)備視頻來(lái)使用HDMI設(shè)備播放視頻進(jìn)行靜電放電測(cè)試，結(jié)果也是通過(guò)，確認(rèn)USB設(shè)備播放視頻靜電放電才會(huì)出現(xiàn)掉線問(wèn)題。    

USB設(shè)備的差分信號(hào)采用直連設(shè)計(jì)，中間無(wú)USB Hub、USB開(kāi)關(guān)、USB Redriver等電路，而USB設(shè)備電路設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)多次級(jí)聯(lián)，如果在靜電放電測(cè)試過(guò)程中USB設(shè)備的供電電源設(shè)備出現(xiàn)電壓跌落，當(dāng)電壓跌落到USB設(shè)備供電電壓的下限，則會(huì)導(dǎo)致USB設(shè)備因供電電壓不符合規(guī)格要求，出現(xiàn)USB設(shè)備掉線。

問(wèn)題分析驗(yàn)證過(guò)程

根據(jù)USB設(shè)備供電電源電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可知USB設(shè)備的供電電源分別經(jīng)過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換電路、時(shí)序切換電路、USB電源限流開(kāi)關(guān)。為驗(yàn)證問(wèn)題產(chǎn)生的原因可能與USB供電電源穩(wěn)定性相關(guān)，在靠近USB端子處供電電源增加100uF電解電容，在前級(jí)電路出現(xiàn)電壓跌落瞬間進(jìn)行補(bǔ)償，防止USB設(shè)備供電出現(xiàn)因供電電壓跌落出現(xiàn)設(shè)備掉線。

靠近USB設(shè)備供電電源引腳增加100uF電容，對(duì)USB端子進(jìn)行靜電放電測(cè)試過(guò)程中未出現(xiàn)USB設(shè)備掉線的問(wèn)題，反復(fù)驗(yàn)證多次，測(cè)試結(jié)果均是滿(mǎn)足靜電放電測(cè)試判定結(jié)果的。

為驗(yàn)證USB設(shè)備電源出現(xiàn)跌落的具體原因，嘗試將USB限流開(kāi)關(guān)進(jìn)行短路后，對(duì)USB端子進(jìn)行靜電放電測(cè)試，USB設(shè)備掉線的問(wèn)題消失，反復(fù)驗(yàn)證確認(rèn)與USB限流開(kāi)關(guān)相關(guān)。    

問(wèn)題根因分析

通過(guò)分析排查試驗(yàn)驗(yàn)證，確認(rèn)是USB限流開(kāi)關(guān)本身受到干擾，導(dǎo)致內(nèi)部判斷出現(xiàn)過(guò)流，自動(dòng)關(guān)閉輸出，靜電放電干擾消除后，限流開(kāi)關(guān)恢復(fù)正常，在此過(guò)程中USB供電電源出現(xiàn)跌落，后端又沒(méi)有電解電容進(jìn)行補(bǔ)償。

問(wèn)題產(chǎn)生的根因是USB限流開(kāi)關(guān)靠近外部端子較近，外部端子附近的參考地平面破壞嚴(yán)重，靜電電流流過(guò)時(shí)地平面騷動(dòng)大，USB限流開(kāi)關(guān)因參考地騷擾出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。驗(yàn)證過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在限流開(kāi)關(guān)的輸出引腳，增加電解電容緩解電壓跌落可以解決USB設(shè)備掉線的問(wèn)題，在輸出端增加1000pF的高頻電容，吸收靜電放電過(guò)程中通過(guò)輸出引腳耦合的高頻噪聲也可以解決USB設(shè)備掉線的問(wèn)題。

問(wèn)題解決方案

根據(jù)問(wèn)題原因分析，使用Pin to Pin 抗靜電能力較好的SY6280型號(hào)USB限流開(kāi)關(guān)，替代原始設(shè)計(jì)使用的抗靜電能力較弱的TMI6263BH信號(hào)的限流開(kāi)關(guān)，進(jìn)行靜電放電測(cè)試，USB設(shè)備掉線問(wèn)題消失，靜電放電測(cè)試結(jié)果PASS。

問(wèn)題解決方案（二）：使用原始設(shè)計(jì)的TMI6263BH型號(hào)的USB限流開(kāi)關(guān)芯片，在輸出引腳增加濾波電解電容來(lái)補(bǔ)償其電壓跌落，或者增加1000pF電容來(lái)吸收靜電放電過(guò)程高頻噪聲通過(guò)輸出引腳耦合進(jìn)入U(xiǎn)SB限流開(kāi)關(guān)，誤觸發(fā)其過(guò)流保護(hù)機(jī)制。對(duì)策后進(jìn)行靜電放電測(cè)試，USB設(shè)備掉線問(wèn)題消失，靜電放電測(cè)試結(jié)果PASS。