瞬態(tài)電磁脈沖對(duì)單片機(jī)的輻照效應(yīng)實(shí)驗(yàn)及加固方法

3.2 旁路保護(hù)

所謂旁路保護(hù),是指在被保護(hù)的對(duì)象之前并聯(lián)保護(hù)電路或器件,吸收電磁脈沖中的大部分能量,將被保護(hù)對(duì)象兩端的電壓控制在其能承受的范圍內(nèi)。常用的保護(hù)器件有：火花隙、氣體放電管、壓敏電阻（MOV）、瞬態(tài)抑制二極管（TVS）和電流型硅浪涌保護(hù)器件等。本實(shí)驗(yàn)對(duì)響應(yīng)速度最快的TVS性能進(jìn)行了研究。

TVS以響應(yīng)速度快、瞬態(tài)功率大、漏電電流小著稱,它能以10-12s量級(jí)的速率將兩極的高阻抗變?yōu)榈妥杩?吸收數(shù)千瓦的浪涌功率,使兩極電壓箝位于預(yù)定值[4]。在進(jìn)行單片機(jī)加固實(shí)驗(yàn)時(shí),在電路中的各敏感點(diǎn)與地之間并聯(lián)TVS器件,收到了良好的效果。

在前面的典型故障原因分析中,提到RST腳上的干擾信號(hào)是產(chǎn)生重啟動(dòng)的原因之一。為,在RST和地之間并聯(lián)一個(gè)型號(hào)為SA5.0A（箝位電壓為5V,單向）的TVS。在實(shí)驗(yàn)室溫度為31℃,濕度為53%時(shí),側(cè)得并聯(lián)前后RST腳上的干擾信號(hào)波形如圖3的所示。圖3表明,并聯(lián)TVS后,RST腳的干擾信號(hào)受到了明顯衰減。同時(shí)還測(cè)出了并聯(lián)前后出現(xiàn)重啟動(dòng)的最低放電電壓分別為3.8kV和7.5kV。

為進(jìn)一步證明引起重啟動(dòng)的第二種原因存在的可能性,將單片機(jī)的12MHz換為6MHz,此時(shí),RST腳上需出現(xiàn)不小于4μs的高電平才能使單片機(jī)可靠復(fù)位,而RST上的干擾信號(hào)的持續(xù)時(shí)間達(dá)不到4μs,不足以使單片機(jī)復(fù)位。實(shí)驗(yàn)測(cè)得,工作頻率為6MHz時(shí),加裝TVS后單片機(jī)發(fā)生重啟動(dòng)的最低放電電壓基本不變,得啟動(dòng)是由CPU內(nèi)部的復(fù)位信號(hào)線上的干擾信號(hào)所致。

ESD EMP對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的輻照效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明,單片機(jī)系統(tǒng)在ESD EMP作用睛,會(huì)產(chǎn)生重啟動(dòng)、死機(jī)、通訊出錯(cuò)等多種故障現(xiàn)象。對(duì)單片機(jī)實(shí)施屏蔽和旁路保護(hù)等措施可有效提高其抗干擾能力。