静电放电抗扰测试的问题及解决对策

    电磁兼容是指设备或系统在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态。即：该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其它设备的电磁发射导致或遭受不允许的降级；它也不会使同一电磁环境中其它设备或系统因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级。对于手机电磁兼容测试，主要出现问题的项目是：静电放电抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、传导骚扰及辐射骚扰。首先，介绍一下电磁兼容的测试方法。

电磁兼容测试方法
1. 测试时手机的连接方式
    手机通过空间链路与手机基站模拟器建立通信连接，手机充电器与手机相连且保持充电状态，充电器的交流输入端与交流电源或测试设备相连

2. 测试方法
    测试方法详见各个行业标准及相关的基础标准。对于手机电磁兼容测试，主要出现问题的项目是：静电放电抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、传导骚扰及辐射骚扰。以下就手机的静电放电抗扰度问题及其相关解决方案进行了描述。
3. 手机的工作状态
    电磁兼容测试过程中，手机有两种典型的工作状态：通话状态：手机与基站模拟器通过空间链路建立并保持通信连接。根据不同制式，选择中间的信道频率。基站模拟器控制手机工作在*大的发射功率。手机与充电器相连并保持充电状态。
    空闲模式：手机与基站模拟器通过空间链路连接，BCCH信道激活，手机与基站模拟器保持同步，手机处于待机状态。测试过程中，根据标准的要求选择手机的工作状态进行电磁兼容测试。 

静电放电抗扰测试的问题及对策
1. 手机静电放电问题的具体分析
● 通话中断：造成通话中断的主要原因是静电放电对手机内部的射频电路和或基带电路造成影响，造成了通信信噪比的下降，信号同步出现问题，从而造成通话中断；
● 结构设计不合理也可能导致通话中断：静电放电试验中需要使用较大面积的金属材质的水平耦合板，手机与水平耦合板之间仅放置一个厚度为0.5mm 的绝缘垫。当天线或者大面积的金属部件距离这个水平耦合板距离过近时可能产生相互耦合，可能导致移动电话机实际能达到的灵敏度大大下降，使进行静电试验时通话更容易中断。严重时即使不施加静电干扰移动电话机都无法保持通话；
● 自动关机或重启：基带电路的复位电路受到静电的干扰导致手机误关机或重启；
● 部分器件失效：静电放电过程中高电压和高电流导致器件的热失效或者绝缘击穿。也可能受到静电放电过程中强电磁场影响导致器件暂时失效
● 软件故障：静电干扰信号被当作有用信号被处理，导致操作系统误响应。

2. 静电放电抗扰度试验产生的问题：
1) 手机机通话中断；
2) 静电放电导致手机机部分功能失效，但静电放电过程结束后或者重新启动手机机之后失效的功能可以恢复。这些现象可能为：
● 屏幕显示异常，如屏幕显示呈白色、屏幕出现条纹、显示出现乱码、屏幕显示模糊等等；
● 通话效果出现问题，如出现啸叫声或者声音消失等问题；
● 按键功能或者触摸屏功能丧失；
● 软件出现误告警，如在并没有出现插拔充电器的情况下频繁提示“充电已连接、充电器已移除”；
3) 手机自动关机或者重新启动现象。这个问题既可能
发生在通话过程中，也可能发生在待机过程中；
4) 静电放电导致手机损坏：
● 由于部分器件损坏，手机的一些功能在重新启动后仍无法恢复，如摄像头功能；
● 自动关机后无法再次开机的情况；
● 与充电器相连接的情况下进行测试时，充电器也可能出现失效、损坏甚至爆炸等问题。

3. 静电放电问题的改进建议
a. 在设计方案上考虑静电放电问题
● 尽量选择静电敏感度等级高的器件；
● 器件与静电源隔离；
● 减少回路面积( 面积越大，所包含的场流量越大，其感应电流越大)，具体的措施可能包括：走线越短越好；电源与地越接近越好；存在多组电源和地时，以格子方式连接；太长的信号线或电源线必须与地线交错布置；信号线越靠近地线越好；所有的组件越近越好；同一特性器件越近越好
● 接地平面设计：尽量在PCB 上使用完整的地平面；PCB 接地面积越大越好；不要有大的缺口；
●PCB 的接地线需要低阻抗且要有良好的隔离；
● 电源、地布局在板中间比在四周好；
● 在电源和地之间放置高频旁路电容；
● 保护静电敏感的元器件。

b. 出现静电问题后的整改建议
整改步骤：
1）尝试直接放电和间接放电、空气放电和接触放电，确认耦合路径；
2）从不同方向放电，观察现象有何不同，确定所有的放电点和放电路径；
3）从低到高，在不同电压下进行试验，确定手机在哪个电压范围内出现不合格现象；
4）多试验几台样机，分析共性，确认失效原因；
5）根据耦合路径、不合格现象、放电路径，判断相关的敏感器件；
6）针对敏感器件制订解决方案；
7）通过试验验证、修正解决方案。

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