为什么不能用手摸电路板？

时间：2017-11-10

冬天来了，人体可释放高达几万伏特的静电，年底项目也到了收尾阶段，大家千万别因为携带静电的手直接触摸带电主板而导致主板烧坏！

人手不能直接接触或触摸电路板是电子工程师的常识，这是为什么呢？

一、静电的危害

不同的环境下，人体携带的静电电压从几伏几百伏到几万伏不等。人手接触电子元器件（导体）会产生静电放电，使器件损坏，降低可靠性；严重时，静电放电造成器件击穿，使产品直接报废。

此外，静电放电过程同时辐射出某种频率下的无线电波，干扰周边微处理器，造成应用程序运行紊乱，严重影响设备的正常工作。

图2 注意静电

因此在日常的生产、工作中需规范操作（包括正确佩戴静电环）；尽量避免人手直接接触电子元器件，特别是在带电状态。

图3 人体静电

二、静电对板反馈回路的影响

以M3352工业级板（Cortex-A8内核）为例进行测试（该板通过了电磁兼容工业4级试验，包括静电、浪涌、脉冲群、传导骚扰等），在上电状态下，工程师手指触摸图4所示黄色圈注位置，可诱发系统重启现象。这是什么原因呢？

图4 M3352工业级板

图4黄色圈注区域（R80，C116，R79，R78）是系统主电源3.3V DC-DC的负反馈及补偿网络（FB部分），如图5所示。

图5 系统电源电路

人手触摸（人体等效电阻等引入干扰）改变反馈回路特性（包括极点发生偏移），造成反馈回路震荡，导致DC-DC输出电压不稳定。

DC-DC的输出电压不稳定，轻者导致系统重启（DC-DC自动调低输出电压），严重时会烧坏电路板主芯片（DC-DC自动调高输出电压），因此主板带电禁止触摸。

图6 主板带电禁止触摸

三、如何预防静电

图7 防静电无绳手腕带

根据“电晕放电”效应和放电原理，当聚积的电荷超过一定值时因电位差向空间放电，从而达到消除静电的目的。特点：方便、可靠，流动岗位才允许佩戴。静电耗散时间：小于0.5s；

2. 防静电手腕带

图8 防静电手腕带

人体皮肤与手腕带上的导静电材料直接接触，当手腕带接地时，通过接地系统将人体运动产生的静电迅速泄放。静电泄放时间：小于0.1s；

3. 防静电PU涂层手套

图9 防静电PU涂层手套

防静电PU手套可进一步预防人体静电通过手部接触传导至电路板。手背导电丝间距：10mm。

四、板对静电防护措施

工业级板对静电的保护措施此处以致远电子的M3352工业级板为例进行说明，如如10所示为M3352板，图11为M3352P评估板。

M3352采用的是Cortex-A8平台的AM3352，主频800MHz，双CAN、双网口、6串口，工作温度-40℃ ~ +85℃。M3352板配合评估底板可从硬件防护和软件防护两个方面进行静电防护。

图10 M3352工业级板

图11 M3352评估套件

五、硬件防护——电磁兼容工业4级

六、软件防护——双系统架构设计

操作系统通常存储于Flash中，Flash的频繁擦写易出现坏块，产品的静电干扰、意外掉电易引发操作系统丢失、文件系统损坏。M3352板在正常运行的系统外，冗余设计一处备份系统，在Flash正常存储系统的区域出现坏块情况下，备份系统自动启动，确保产品依然能够稳定工作。