PDF《工业 RTU 空气放电失效案例分析》

工业 RTU 空气放电失效案例分析 按照工业标准要求,工业设备需要满足静电放电等级要求,一般接触放电 6KV,空气放电 8KV.

现某客户系统使用金升阳 B2405M-2WR2 产品应用于工业 RTU 系统中作为整个设备的隔离电源 供电.对端口进行接触 6KV 静电放电试验时,整个设备工作正常,但外壳缝隙进行空气 8KV 静电放电 时,出现了电源输出异常、系统复位及死机的现象.为此,下面对设备的静电失效进行分析和整改.

一、原因分析及整改措施 首先,对电路进行了大致的分析,然而从电路设计方面看不出哪里有设计缺陷,因此建议去现场处 理.通常在遇到 EMC 问题时,可以按以下思路进行整改分析: 1)与客户进行沟通,主要了解项目背景、客户系统设计,测试项目、失效现象等. 2)根据客户提供的信息大致识别出可能的原因. 3)进行现场现象还原,因为有时客户提供的信息并不是全部或者与实际存在很大差异. 4)现象还原之后,根据失效现象判定大致失效原因,对问题进行详细拆解. 5)根据 EMC 理论知识及实践经验,采取相应的措施进行现场整改. 6)整改完成后对重点措施进行总结及形成 Checklist. 根据以上整改思路,首先在现场对现象进行还原.通过现场测试,确实出现了电源输出异常、系统 复位、死机的问题,达不到判定标准要求.同时,通过现场测试,获得了一个非常重要的信息,即对外 壳缝隙进行静电放电测试时, 会与内部电路形成巨大的拉电弧现象, 进而导致电源输出异常、 系统复位、 死机的问题.客户认为,只要产品不会损坏、不会死机就可以满足要求,拉电弧可以接受;

但站在可靠 性设计的角度,拉电弧是不能接受的.因为拉电弧对元器件产生隐性损伤,这种损伤有时比硬性损伤的 风险更大.虽然其他器件不会当场损坏,但这种隐性损伤更值得关注. 客户反馈到空气放电时 B2405M-2WR2 电源输出异常,经过分析,电源输出异常主要原因是 B2405M-2WR2 输出后端接了一个隔离 DC-DC 芯片,静电测试时此芯片出现栓锁效应,导致电源模 块输出异常,因此排除电源原因导致的死机现象.由于静电放电测试时,出现严重拉弧现象,而最好的 防护措施是不让静电进入到系统内部.因此,可以通过消除拉弧解决静电问题,且其他元器件也可免受 隐性损伤.最后通过现场磨板以增大静电击穿距离,从根本上解决了客户的静电问题. Page

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二、试验验证 针对塑料外壳, 最好的防空气静电放电措施是不让静电进入到产品内部, 比如采用密封性好且绝缘 性能强的外壳.但考虑到散热的问题,外壳不可能完全密封,会通过开孔来达到散热的效果.外壳开孔 了,如果内部电路与外壳缝隙的距离达到了空气放电击穿距离要求,则静电就会进入电路内部.所以要 对空气静电形成良好的防护, 可通过增大绝缘距离以使静电无法击穿. 所以现场通过磨板的方式以增大 绝缘击穿距离.经过现场磨板,最终解决了静电拉弧问题,可以说是从根本上解决了静电问题.

三、总结 较好的空气静电放电防护措施是:使用密封性好、绝缘强度高的塑料外壳进行空气放电防护.但有 时考虑到散热问题,会对外壳进行开孔设计,形成了缝隙.如果内部电路离外壳缝隙边缘距离太小,达 到了静电击穿距离后,则静电会进入了系统内部. 因此,针对有开孔设计的塑料设备,空气放电防护可参考以下两点: (1)在保证散热的条件下,缝隙尽可能的小;