Punktgenaue Puls-Störfestigkeits-Analyse ermittelt sehr empfindliche Schaltungsteile

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Langer EMV-Technik GmbH

Die 4 Vorteile des Prinzips mit dem neuen Störgenerator

Die Koppelkapazität zwischen der zu beaufschlagenden Struktur und der Feldquelle ist immer gleich (nicht mehr abhängig von Abstand).

Es lassen sich einzelne Pins an hochintegrierten Schaltkreisgehäusen (TQFP) einzeln kontaktieren.

Die Koppelkapazität gegenüber einer kleinen Struktur wird vergrößert.

Es ist möglich Schaltkreise in der Applikation zu testen.

Da in unmittelbarer Nähe der zu testenden Signale einer realen Baugruppe keine ausreichend kurze Masseverbindung mit dem Pulsgenerators möglich ist, wurde der Generator so ausgelegt, dass eine kapazitive Kopplung zum Prüfling genügt. Die Impulsform der Feldquelle wurde zunächst in einem System von 50 Ω und mit einem 1-GHz-Oszilloskop untersucht. Das stellte sicher, dass die von der Pulsspannungsquelle erzeugte Störgröße ausreichend ist, um Systeme zu beeinflussen.

Untersuchte Pulsform: Die Feldquelle wurde in einem System mit 50 Ohm und mit einem 1-GHz-Oszilloskop untersucht

Die Die Messung zeigte, dass trotz kapazitivem Stromrückweg der produzierte Impuls mit 8 V stark genug ist, um Störungen am IC hervorzurufen. Mit dieser Messanordnung wurden alle IC-Pins einzeln mit einem Störimpuls beaufschlagt. Dabei wurde zuerst die niedrigste Pulsintensität bei positiver Polarität gewählt. Beim ersten Abprüfen konnte keine Fehlfunktion festgestellt werden. Die Intensität wurde schrittweise erhöht und das gleiche Fehlerbild wie bei dem Normtest mit der ESD-Pistole trat ein.

Wie sich Störungen am IC vermeiden lassen

Bei der Einkopplung in zwei der 20 Leitungen, welche zum Bedienteil führen, konnte der Controller zum Absturz gebracht werden. Als mögliche Gegenmaßnahmen kamen zunächst nur zwei Modifikationen in Frage: Der Einbau von Abblockkondensatoren gegen Masse und der Einbau von Chipinduktivitäten/Widerständen in die Leitungen zwischen Bedienteil und Controller.

Nach Einbau von zwei 0402 Kondensatoren mit 10 pF wurden alle Pins erneut mit dem P23 beaufschlagt. Die Störung trat nun nicht mehr auf. Anschließend wurde erneut ein Normtest mit ESD-Pistole durchgeführt. Wie sich zeigte, standen die bei beiden Tests hervorgerufenen Fehler in Zusammenhang. Die Störschwelle wurde auf 4,8 kV angehoben.

Quellen:

[1] „Neue Aspekte zur ESD-Störfestigkeit“ Elektronik, 05/2009, Autor: Gunter Langer

[2] „Neue Burst-Generatoren zur Prüfung der Störfestigkeit von integrierten Schaltungen“, 2004, Autor: Gunter Langer, Bernd Deutschmann und Günther Auderer

* * Lars Gläßer ist Entwicklungsingenieur für entwicklungsbegleitende EMV-Messtechnik bei Langer EMV-Technik in Bannewitz.

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