器件EMC特性和软件对系统 EMC 性能的影响不可小视【EMC学习】

【现象描述】

某El 通信接口产品，对机框铝型材横梁和 El 通信接口板的面板上的 SMB 连接器外壳进行接触放电 6 kV 的 ESD 放电测试时，El 通信链路立即中断且不能自动恢复，软件复位 El芯片和手动复位整个产品均不起作用，需拔插该通信接口板，并使软件重新加载后链路才能恢复。

同时，该产品的电源端口进行EFT/B 测试时，当测试电压为±1 kV 时，测试中出现的现象与静电测试时相同。ESD测试和EFT/B测试时的设备连接图如下图1所示。产品的 El 通信接口的输入/输出分别与El 误码表的输入/输出口相连，以模拟该产品的正常通信工作情况。

【原因分析】

该产品中通信接口板中的El接口芯片是DS2154, 为了研究问题的根源，继续做了如下两种配置的试验，并测量了其中的El 传输信号：

(1) 修改程序及一些简单的硬件连接， 使El 信号经过接口芯片DS2154后不再经过其他器件， 直接环回。重新进行测试， 并同时测量El 接口芯片 DS2154 控制电路侧的信号。正常的情况下， El 误码表上接收的数据正常 ( 9B,000000… , DF, 000000… , 9B, 000000…)。当对横梁静电放电 6 kV 时， 则 El 误码表上接收的数据(9B, 0000000…0001, DF, 000…0001) 出现异常， 即在帧的最后一个bit 变为 1。此时，重新初始化DS2154的所有寄存器，也不能恢复，就连复位整个产品都不能重新恢复。

( 2) 再做一些简单的硬件连接，使 El 信号从SMB 接口连接器进入产品后，在进入接口芯片 DS2154之前将输入/输出信号短接， 即在接口芯片DS2154之间就实现环回。再进行 ESD测试，放电时 El 误码表上接收的数据是正常的。以上试验表明，问题出在 DS2154芯片上。

【处理措施】

查看El 接口芯片的技术资料，接口芯片DS2154抗静电能力为±1 kV, 而 DS21554抗静电能力为±2 kV。将产品接口芯片 DS2154 更换成DS21554, 再进行±6 kV ESD测试，不再出现通信断链和死机现象。

接口芯片更换 DS21554 后进行 EFT /B 测试，测试电压为+1 kV 时， 也不再出现通信断链和死机现象，但在－1kV 时仍会断链。对El 通信接口板的 CPU 软件进行更改， 增加 El口的容错能力， 即将 El 信号误码率阀值加1倍，软件更改后进行电压为±1. 5 kV 的 EFT/B 测试，此时 El 信号不会出现断链现象。

【思考与启示】

(1) 器件本身的 EMC 性能对系统的 EMC 性能有很大影响， 进行前期 EMC 设计时要注意选择抗干扰能力强的器件；器件选择时一定要考虑器件本身的 EMC 特性，特别是抗 ESD 性能 ( ESD 性能在器件手册中也较容易查到）。

(2) 软件与产品的EMC 性能也有密切关系，产品软件要设置一定的容错能力。

注：以上用例来自《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》