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【技術分享】SPSEMI分享戶外通訊盒子浪涌整改經驗



整改背景


客戶的產品是戶外通信小盒子,全金屬外殼,有裸露在外的天線,客戶反饋在正常使用時出現內部芯片打壞的現象,不良率接近10% 。





客戶的產品是用于戶外的,極易受到外界環境的干擾,特別是雷雨天氣。當雷電擊中周圍時產生了電磁場,當戶外線路穿過電磁場時,在電磁場中會感應出電壓或電流;或者雷擊產生的地電流直接通過外殼傳導到產品內部,通過與天線的芯線之間產生的電壓差造成產品損壞失效。實驗室以IEC61000-4-5雷擊浪涌測試標準來模擬這一現象。





模擬測試



對線芯和外殼地進行1.2/50-8/20uS組合波雷擊浪涌測試,實驗電壓從低到高步進:

>  測試1kV ,產品無異常;

>  測試2kV ,信號接收異常,拆開外殼,發現ESD已經炸裂,芯片也出現發黑的現象,與客戶反饋的使用異?,F象接近。




測試整改






(1)產品的金屬外殼與PCB板的地通過高壓電容進行隔離,把高壓電容換成GSM090D陶瓷氣體放電管,測試2KV,信號接收異常。拆開外殼,現象有所改善,沒有出現芯片燒黑的跡象。對器件進行測試,發現ESD短路失效。


(2)經分析,客戶的ESD是直接與放電管并聯,沒有經過耦合電容做退藕,導致ESD比GDT先動作,造成ESD短路失效。


(3)調整電路,把TUSD05CB這顆ESD放在33pF耦合電容的后面,再進行2KV雷擊浪涌測試,發現信號接收仍然異常。拆開外殼,沒有發現燒壞的現象,對器件進行測試,也沒有發現ESD損壞。


(4)通過與客戶溝通,確認客戶的芯片耐壓只有8V,分析由于鉗位電壓過高引起芯片損壞。在ESD后面再串一顆0402封裝,22pF的貼片電容,對鉗位電壓進行抑制,重新測試2KV,測試通過。


(5)客戶前級采用的放電管為GSM090D,浪涌通流量為2KA,可以通過1.2/50-8/20uS組合波4KV測試,所以該防護方案理論可以通過4KV雷擊浪涌測試。繼續提高測試要求,用3KV雷擊浪涌進行測試,測試通過。升高電壓到4KV進行測試,發現信號接收異常,拆開外殼,發現是天線處銅皮開裂引起,進行飛線處理,測試通過??蛻艉笃谛枰獙€徑進行加寬處理。


總結:通過SPSEMI實驗室的模擬測試和分析,發現客戶產品在防護上確實存在問題。經過選型整改,可以提升客戶產品的防護能力,為客戶在后續產品的升級改進提供方案和依據。


 

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