1.2V 核心电压交换机芯片,ESD3kV重启,有代表性,请教一下

qucloud

  各位,最近做了一个模块,ARM连交换机IC(micrel的),交换机核电压1.2V,对交换机的一个ETN(10/100M)口的RJ45金属外壳接触放电.3kV结果NG,正负都是.现象是link/active灯闪烁,初步判断为交换机芯片重启.RJ45信号线有隔离变压器.
试了很多措施,TVS阵列保护,3.3V电源加强,复位信号加强,RJ45信号线串磁珠等等,都没有能够搞定问题.
值得一提的是:同为3.3V供电的ARM侧工作正常.ARM和交换机共地,模块结果上没有看出大问题,泻放的接大地的铜皮和信号线,电源间距离在5mm以上.
各位高人,有建议没有?

zhouderen

交换机是否有金属外壳？RJ45与外壳是否有良好连接？ESD说到底就是要找到良好的泄放路径，不让它串到电路里面去。

zhouderen

有没有看过，是否是芯片的复位信号引起？静电抬高地的电位，使得复位信号认为是出现低电平，有效复位电平。

黄药师

这个问题其实分析起来比较简单，楼主和二楼的兄弟注意了，我想问下link/active灯是不是复位信号指示灯，如果是那么一定是复位了，但是楼主对后面发生的现象你又没有讲了，复位之后应该是正常工作状态，如果能够确定复位之后的现象是这样，那么可以肯定是复位了，当然是交换机的复位  pin受到干扰了，解决的办法是可以在此处加TVS，要反应时间短，抑制电压低的那种。还有二楼提出是不是金属外壳，可以看出二楼没有仔细看楼主发的帖子，楼主已经明确说明交换机是金属外壳。还有二楼同志似乎对静电还有一些分析不够透彻，如果是地电压太高的话，那么发生的现象基本上是死机，而不是发生复位。至于为什么这样，可以看看我之前的一些关于静电的回帖，在此处我就不在多说。
静电的设计原则是尽量在结构上花功夫，不让它进入电路板中破坏电路的工作，如果不行，那么就需要对相关芯片或者电路进行保护，方法有：1.抑制进入PCB中静电能量的脉冲电压或者脉冲电流，这一种基本上是减小它的峰值；2.某些部位可以采用电容进行保护，比起其他的ESD防护器件来，在反应时间上，电容是零反应时间，我们可以这么想，在有静电信号过来的时候，只要有电容，这时候静电能量先流进电容，之后从电容释放出来，这样出来的干扰信号纹波相当小，对我们需要保护的电路或者芯片有相当的好处，这样大家就可以明白为什么电容对静电是零反应时间了。3.还有些地方我们可以采取电感式的器件进行保护，这个保护的原理我就不说了，电感相信大家会比较熟悉。4.类似于晶振这样的重要器件可以采取电阻防护，当然电阻的取值尤其重要，寄生参数，和电阻的阻值都是相当重要的，选择不好，就会使电路不工作。所以需要小心，没有经验的或者对这个保护原理不太清楚的千万别试。至于电阻的静电保护原理我也不想多说，之前也说过。

qucloud

谢谢各位的仔细分析,在此我对被测模块仔细描述一下:
1 这个模块外壳是塑料外壳,RJ45连接器是采用金属外壳的连接器.
2 RJ45连接器的金属外壳已经可靠的接地.在测试过程中试过用较大截面积的导线直接接地的.提高的水平不多.
3 RJ45的信号线由交换机芯片(集成PHY)输出后,经过直插连接器到接口板后进入RJ45连接器.(我个人一直怀疑是这个连接器引起的,可是受结构限制,不好改)
4 测试中试过RJ45连接器集成隔离变压器和隔离变压器外接的情况.都没有解决问题.
5 信号线上加差模ETN专用TVS和共模ETN专用TVS阵列都试过,测试结果NG.共模TVS的泻放到0V.
6 交换机芯片和ARM共0V,ARM是用的NXP的,单电压3.3VDC供电.只有在电压到7~8kV直接放电的时候,ARM会出现重启等不正常现象.
7 在测试过程中,交换机硬件控制的Link/Active灯表现出来的状态和上电复位的时候灯表现的状态一样.在静电脉冲停止的间歇交换机能继续正常工作.
8 测试初期发现耦合放电不好,后来在3.3V的电路中加稳压管有所提高,1.2V电路中目前没有找到好的稳压措施.
我的确认的点:
1 ARM和交换机的复位电路应该没有问题,因为两个电路一样,都是检测3.3V电压复位,而且交换机芯片的复位线长度较ARM短很多.
2 接大地应该是比较可靠的.
3 两块板添加过更多的0V连接点.
我的怀疑点:
1 芯片本身的1.2V的核心电压太低.
2 板间的连接器.连接器的长度达到20mm.
另外,示波器很难跟踪哪个信号受影响
因为在静电测试过程中,示波器能接收到部分静电波形,所以测到的静电波形无处不在.
现在已经该板.将交换机芯片和RJ45放到同一块板上.连接器连接ARM和交换机间的数据交换.

zhouderen

建议换掉集成PHY的连接器，一般来说，分离的比较好。
你可以试下不打RJ45外壳，打附件的耦合板，看是否是由于辐射而引进的干扰。
静电打外壳都有问题，第一思路就是考虑一下你的地把

zhouderen

引用第3楼黄药师于2009-05-12 10:46发表的“”:
这个问题其实分析起来比较简单，楼主和二楼的兄弟注意了，我想问下link/active灯是不是复位信号指示灯，如果是那么一定是复位了，但是楼主对后面发生的现象你又没有讲了，复位之后应该是正常工作状态，如果能够确定复位之后的现象是这样，那么可以肯定是复位了，当然是交换机的复位  pin受到干扰了，解决的办法是可以在此处加TVS，要反应时间短，抑制电压低的那种。还有二楼提出是不是金属外壳，可以看出二楼没有仔细看楼主发的帖子，楼主已经明确说明交换机是金属外壳。还有二楼同志似乎对静电还有一些分析不够透彻，如果是地电压太高的话，那么发生的现象基本上是死机，而不是发生复位。至于为什么这样，可以看看我之前的一些关于静电的回帖，在此处我就不在多说。
静电的设计原则是尽量在结构上花功夫，不让它进入电路板中破坏电路的工作，如果不行，那么就需要对相关芯片或者电路进行保护，方法有：1.抑制进入PCB中静电能量的脉冲电压或者脉冲电流，这一种基本上是减小它的峰值；2.某些部位可以采用电容进行保护，比起其他的ESD防护器件来，在反应时间上，电容是零反应时间，我们可以这么想，在有静电信号过来的时候，只要有电容，这时候静电能量先流进电容，之后从电容释放出来，这样出来的干扰信号纹波相当小，对我们需要保护的电路或者芯片有相当的好处，这样大家就可以明白为什么电容对静电是零反应时间了。3.还有些地方我们可以采取电感式的器件进行保护，这个保护的原理我就不说了，电感相信大家会比较熟悉。4.类似于晶振这样的重要器件可以采取电阻防护，当然电阻的取值尤其重要，寄生参数，和电阻的阻值都是相当重要的，选择不好，就会使电路不工作。所以需要小心，没有经验的或者对这个保护原理不太清楚的千万别试。至于电阻的静电保护原理我也不想多说，之前也说过。

感谢黄药师指点，但是我的确试过是由于地电位抬高而引起的复位，当时板子上有精度较高的AD，AD的模拟地和数字地之间的压差稍微大一点就会引起AD从而导致系统复位。。还有就是我问的是交换机的外壳而不是RJ45外壳，呵呵

qucloud

各位，没有别的建议了吗？
PHY外置的话，会增加一些器件，就涉及到要变交换机芯片
如果能那样，我会选择一个核心电压高一些的交换机芯片来做，
同事用相同公司的另外一个交换机芯片，核心工作电压到1.8v，测试结果能到6kV，不过是金属外壳的，相对来说要好处理一些。

qucloud

电路板改了,重点处理了电源部分,测试结果不好,问题没有解决.

黄药师

这个不是电源的事情，你处理电源没有用，ESD的问题是哪里出问题就处理哪里