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ESD与主频的疑惑求解

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发表于 2018-3-16 15:27:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
一个电机测速模块,之前使用的是FREESCALE K10的片子,量产两年多了,因为原厂上游晶圆供应不上导致断货,没办法只能开发并行替代MCU的方案,因为EMC要求特别高(各项验收标准都要求CLASS A),因此选择了MICROCHIP的ATSAME51 CORTEX-M4F,因为方案评估的时候供应商号称这是应用于安全和工控领域的,带ECC内存,所以就用它了。

近两个月的软硬件开发,样品终于进入测试环节。考虑到RE(射频辐射干扰)和CE(传导干扰)的要求,内部PLL禁用,直接使用外部8M晶振作为时钟,于是乎在ESD(静电放电)试验的时候出问题了,要求8KV/6KV,但在4KV时就出现死机和重启现象(因为要判断故障源,ESD测试时看门狗禁用的,所以可以区分死机和重启的事件源),几经周折终于将问题点定位在时钟上:将晶振直接提供时钟改为晶振经内部PLL然后分频成48M,这时候8KV/6KV就稳定了,真是奇了怪了!

各位大虾请帮忙分析下,这是个什么道理,有没有其它途径进一步研究到底是神马个道理?!

正交编码器速度检测

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SAME51系列芯片配置

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RE现场偷拍

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ESD测试现场

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 楼主| 发表于 2018-3-16 16:57:01 | 显示全部楼层
简燕 发表于 2018-3-16 16:38
这种问题的原因,估计也只有芯片厂商能给出权威答案.

我对ESD不懂,用黑盒测试的方法猜测一下:

有道理,考虑弄个有源晶振装上面试试,再看看结果。
一般来讲有源晶振比外部无源晶振还是要稳定不少的。
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 楼主| 发表于 2018-3-17 11:15:28 | 显示全部楼层
简燕 发表于 2018-3-16 16:59
不是有源晶振,应该用信号发生器.

有时候有源晶振的扛干扰性,更差.

这个试验做起来麻烦啊,信号发生器需要隔离,8KV静电呢!有没有什么好办法?

进一步的试验也做了,发现与频率有关,内部PLL分频到8M故障依旧,分频到48、64M就不会死机、重启。

偶尔发现复位线受干扰重启,问题不大,下一版整改(重启后显示复位源知道的)。
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发表于 2018-3-19 12:42:51 来自手机 | 显示全部楼层
会不会是pcb板设计不良,造成抗干扰能力差。
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 楼主| 发表于 2018-3-19 13:19:11 | 显示全部楼层
依依不舍 发表于 2018-3-19 12:42
会不会是pcb板设计不良,造成抗干扰能力差。

谢兄弟指教,太笼统了,没多大可操作性。
PCB可能有点关系(上一版相同的LAYOUT,K10芯片就不出任何问题),但芯片素质和驱动程序参数配置也很关键!
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发表于 2018-3-23 05:21:05 | 显示全部楼层
从我的经验看,内部振荡要比外部的稳定的多,而且千万不要用外部看门狗加复位,外部看门狗比单片机还弱不禁风。
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 楼主| 发表于 2018-3-24 22:56:21 | 显示全部楼层
zhxzhx 发表于 2018-3-23 05:21
从我的经验看,内部振荡要比外部的稳定的多,而且千万不要用外部看门狗加复位,外部看门狗比单片机还弱不禁 ...

观点类似,从来不用外部狗和复位芯片!
用外部晶体是因为需要CAN通信,时钟精度有要求,用的是汽车级的5032封装的四角无源晶体,带屏蔽。
现在ESD还未解决,打坏好多片子,而且还出现过一段时间后恢复功能的现象,推测封装有问题,静电释放缓慢。
压力山大,脱期一个多礼拜了,还不知道能不能通过,客户发飙了。
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发表于 2018-3-25 08:26:30 | 显示全部楼层
夏国特 发表于 2018-3-24 22:56
观点类似,从来不用外部狗和复位芯片!
用外部晶体是因为需要CAN通信,时钟精度有要求,用的是汽车级的5 ...

一般的片子,挺不过Esd,要在每个引脚根部加磁珠,然后加在对地加泄放二极管,Nxp有专门配套的二极管,我找找资料,当时也头疼很久,做得是电力设备。
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发表于 2018-3-25 08:28:10 | 显示全部楼层
夏国特 发表于 2018-3-24 22:56
观点类似,从来不用外部狗和复位芯片!
用外部晶体是因为需要CAN通信,时钟精度有要求,用的是汽车级的5 ...

另外,汽车级,工业级什么的只是温度,对可靠性没区别。
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发表于 2018-3-25 08:39:46 | 显示全部楼层
zhxzhx 发表于 2018-3-25 08:26
一般的片子,挺不过Esd,要在每个引脚根部加磁珠,然后加在对地加泄放二极管,Nxp有专门配套的二极管,我 ...

叫PESD1CAN这个是加在CAN总线上的,还有PESD5V0S1BA,这个是加在5V引脚上的,开头都是PESD很多,是Philips的记错了。
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 楼主| 发表于 2018-3-27 14:51:51 | 显示全部楼层
感谢各位出谋划策,问题已解决,总结如下:
1、同样的LAYOUT,K10素质较好,SAME51相对抗静电能力差一些;
2、主频问题,是FLASH等待时间设置相关的,内部FLASH与内核速度不匹配导致的(官方说法);
3、系统地与金属壳体使用高压电容连接,接地桩位置靠边不行,改为接地桩靠近金属壳中央解决ESD问题。
于是,说明ESD对风水还是很敏感的,位置、朝向需要谨慎!!!
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 楼主| 发表于 2018-3-28 15:15:01 | 显示全部楼层
简燕 发表于 2018-3-27 17:42
恭喜恭喜.

经验总结中的第2和第3点,我感到受益非浅,多谢分享.

在每个心中有EMC的工程师内心,都有个强弱排名!
于是,第一点对很多人来说,也是形成使用偏好的重要原因。
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