USB端子±4KV接触放电测试芯片损坏问题分析

以下文章来源于风陵渡口话EMC，作者风陵渡口

USB端子±4KV接触放电测试芯片损坏问题分析

问题现象描述：

EMC测试人员反馈对USB端子的金属外壳进行±4KV接触放电后系统无法开机，分析确认芯片已经损坏，造成系统无法正常开机。实验室模拟对双层USB端子进行±4KV接触放电则不会出现系统无法开机的现象。 与测试工程师进行深入沟通确认，客户对双层USB端子的中间金属横条进行接触放电±4KV，才会出现系统无法开机的问题，而对USB外壳部分金属进行接触±4KV放电则不会出现系统无法开机的问题，在实验室按照客户现场的操作方法模拟，出现系统无法开机现象，确认也是芯片孙坏。

双层USB端子的中间金属横条

问题原因分析：

对金属横条进行静电放电测试过程中，仔细观察发现金属横条与金属外壳结合处存在拉弧放电放电的现象。根据现象判断金属横条与金属外壳之间存在接触不良或存在开路现象，否则对金属横条进行静电放电不会出现拉弧现象。

使用万用表量测金属横条与金属外壳之间连接导电性，发现两者之间是完全开路状态，使用导电胶布将金属横条与金属外壳连接起来，对金属横条进行接触放电±4KV未出现系统无法开机的问题，直至进行接触±6KV静电放电也未出现系统无法开机问题。

问题根因分析：

对金属横条进行静电放电测试时，由于金属横条与金属外壳之间处于开路状态，金属横条对金属外壳拉弧放电的同时金属横条对USB差分信号放电，静电干扰则通过USB差分耦合到芯片，造成芯片损坏。

问题解决方案（一）

优化双层USB端子的结构设计，将金属横条与金属外壳之间进行充分的连接，使两者之间完全等电位，避免对金属横条放电拉弧的问题，静电放电测试结果PASS。

USB差分信号增加TVS管防护

问题解决方案（二）

在供应商端子优化完成之前，采用在USB差分信号增加TVS管，对静电放电时耦合到的静电干扰进行旁路，以保护芯片免受静电放电噪声的危害，导入改善对策后静电放电测试PASS。