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[参考译文] MSP430I2041:脉冲噪声测试中缺少抗噪性的问题

Guru**** 1144750 points
Other Parts Discussed in Thread: MSP430I2041, MSP430F4270
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/microcontrollers/msp-low-power-microcontrollers-group/msp430/f/msp-low-power-microcontroller-forum/976789/msp430i2041-problem-with-lack-of-noise-immunity-in-impulse-noise-testing

器件型号:MSP430I2041
主题中讨论的其他器件: MSP430F4270

各位专家、您好!

我的客户已使用 MSP430I2041创建了定制板。 它们目前面临一个无法通过脉冲噪声测试的问题。(IEC 61000-4-5:浪涌抗扰度测试)
目标是在1us 电源线(共模)上施加1000~1500V 的方波、而不会出现故障、并在施加1501~2500V 的噪声后自动恢复。 (自动恢复方法是将 MCU 的计时器脉冲输入到外部 WDT、并在脉冲输出丢失时向 RESET 引脚输出信号。
但是、目前、当施加1350V 电压时、器件会发生故障、并且可以自动恢复。

经过客户的调查、内部 DCO 停止、MCU 完全停止、因此它甚至无法接受复位信号。 (MCLK 未从 P1.0输出这一事实证实了这一点)。 但是、切换到外部振荡器后、器件能够接受来自外部 WDT 的复位信号并自动恢复。

问题1:是否有任何防止 DCO 停止的软件对策?
我不知道这是否相关、但在过去、客户遇到了 MSP430F4270的内部 DCO 在低温时停止的问题、但通过添加延迟来解决该问题、直到外部晶振信号稳定。 由于 MSP4320I2x 具有非常简单的内部时钟系统、因此我无法在文档中找到软件解决方案、因此我很感激有任何好的想法。

Q2:比较 MSP430F4270和 MSP430I2041、抗噪性是否有差异?
我们对 MSP430F4270进行了相同的测试、测试顺利通过、因此我们希望查看器件是否有任何差异、以防万一。

客户已遵循"MSP430系统 ESD 故障排除指南"并采取了以下措施。
最初、当施加+700V 噪声时、MCU 停止、无法自动恢复。

  • RST/NMI 引脚可被配置为 NMI 模式。
    →无影响。
  • 使用推荐的复位电路来提供更好的复位引脚保护。
    →MCU 未启动。
  • 在 TEST 引脚上添加一个下拉电阻器(501Ω Ω)和一个电容器(100pF)。
    →将脉冲噪声抗扰度提高了约300V。
  • 在 VREF 和 AVSS 之间以及 VCC 和 DVSS 之间添加一个去耦电容器(AVSS 为22uF、DVSS 为4.7uF)。
    →脉冲噪声抗扰度已提高约100V。
  • 将 AGND 和 DGND 连接到 MCU 附近(最初它们之间的位置有点远。)
    →脉冲噪声抗扰度提高了约250V。

除上述内容外、我们还要求客户从"MSP430系统级 ESD 注意事项"中查看电路板和机箱的机械结构、但我们首先要对电路元件和软件采取对策。

客户电路板中不使用串行通信、GPIO 引脚被设定为输出、除了大约2个引脚。 客户处于大规模生产之前的阶段、因此他们不想通过添加外部振荡器对电路板进行任何更改。 如果您需要更多信息、请告诉我。 除了 DCO 对策之外、如果您能向我们提供其他意见、那将非常有帮助。

此致、
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    您好!

    让我与具有更多 ESD 经验的团队成员联系。

    此致、

    James

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    O.H、

    您是否能够按照第17页和第18页的"MSP430系统级 ESD 注意事项"中所述、查看有关电源环路的 PCB。 必须使电源的回路电感尽可能低、以最大限度地减小对芯片本身的影响。
    此外、我还建议专注于 PCB 上代表大电容的任何布线(长布线信号、连接到连接器或引脚接头的信号)以及可能在 PCB 上产生环路的 GPIO 引脚、其中磁场可以耦合。

    对于环路、我建议减小环路尺寸或在引脚附近安装一个串行电阻器(一些欧姆)、以防止 EFT 事件导致的残留脉冲传播到器件中、从而更大限度地减小环路电感。 电场攻击信号的情况也是如此、信号代表大电容、但器件引脚附近有一个串行电阻器来阻止快速残留脉冲。 最后、上述链接文档的第22页也介绍了这些所谓的系统高效 ESD 设计概念。

    请告诉我这是否有帮助。

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    您好 、Dietmar Walther、

    感谢您的快速回复。

    [引用用户="Dietmar Walther (Dietmar Walther)"]

    您是否能够按照第17页和第18页的"MSP430系统级 ESD 注意事项"中所述、查看有关电源环路的 PCB。 必须使电源的回路电感尽可能低、以最大限度地减小对芯片本身的影响。
    此外、我还建议专注于 PCB 上代表大电容的任何布线(长布线信号、连接到连接器或引脚接头的信号)以及可能在 PCB 上产生环路的 GPIO 引脚、其中磁场可以耦合。

    对于环路、我建议减小环路尺寸或在引脚附近安装一个串行电阻器(一些欧姆)、以防止 EFT 事件导致的残留脉冲传播到器件中、从而更大限度地减小环路电感。 电场攻击信号的情况也是如此、信号代表大电容、但器件引脚附近有一个串行电阻器来阻止快速残留脉冲。 最后、上述链接文档的第22页也介绍了这些所谓的系统高效 ESD 设计概念。

    [/报价]

    我会将您提供给我的客户的建议传递给我。

    很抱歉、能否回答另一个问题?

    是否可以使用短接至 GND 的 TEST 引脚?
    →我们已确认、对于未使用的引脚、建议使用开路处理。 此外、我们了解将 TEST 引脚短接至 GND 将无法进行写入。  作为 ESD 对策之一、让我检查器件运行是否没有问题、即使在写入程序后 TEST 引脚直接短接至 GND 也是如此。

    对于 MSP430I20xx 中的 DCO、是否有任何软件(或硬件)对策?

    我们将在收到这些信息后立即与客户分享更多信息。

    此致、
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    在用作 CLK 引脚的情况下、JTAG 访问4线 JTAG 或 SBW 需要 TEST 引脚。 因此、如果应用程序在编程后不需要板载 JTAG 访问、则可以将其短接至 GND。 但是、确保接地发生在靠近 TEST 引脚的位置、以避免产生电感环路。 另外需要了解的是、TEST 引脚具有内部下拉电阻、因此接地不会对功能行为产生影响、除非对 JTAG 的影响在前面进行了说明。

    对于 DCO,如果在这些引脚上测试后未观察到,则可以通过 SMLCK 或 MCLK 使用 P1.0和 P1.1,原因有多种,例如设备通过复位....

    因此、我建议在 EFT 测试之前进行动态电流测量、以记录应用在定义的时间范围内的电流分布。 完成 EFT 后、单元处于专用模式、您会描述另一种动态 IDD 测量可以在设备正在执行的操作以及仍在运行时提供一些胶合。 此外、它还可以指示闩锁情况。 最简单的方法是在 EFT 测试之前、期间和之后应用一个简单的 GPIO 端口切换测试来观察功能。

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    您好 、Dietmar Walther、

    感谢你的答复。

    我了解了测试引脚。

    [引用 user="Dietmar Walther "]对于 DCO、如果在对这些引脚进行测试后未观察到、则可以通过 SMLCK 或 MCLK 使用 P1.0和 P1.1、原因有多种、例如器件通过复位、...[/QUESP]

    这是要检查的第一个。 客户实施了一个简单代码来从 P1.0输出 MCLK、并从 P1.1输出 SMCLK。 当使用内部 DCO 作为时钟源时、在施加噪声后 MCLK 和 SMCLK 的输出无法确认。 此时、即使一个从低电平变为高电平的信号被输入到 RST/NMI 引脚、MSP430也没有被复位。 当使用一个外部晶体振荡器作为时钟源时、可由 RST/NMI 引脚复位。

    [引用 user="Dietmar Walther ">因此、我建议在 EFT 测试之前进行动态电流测量、以记录应用在定义的时间范围内的电流曲线。 完成 EFT 后、单元处于专用模式、您会描述另一种动态 IDD 测量可以在设备正在执行的操作以及仍在运行时提供一些胶合。 此外、它还可以指示闩锁情况。 最简单的方法是在 EFT 测试之前、期间和之后应用一个简单的 GPIO 端口切换测试来观察功能。[/quot]

    很抱歉。 我不理解这里的"IDD "和"胶水"的含义。 因此、我不理解在施加噪声之前检查应用动态电流的目的。 通过研究 DCO、我能了解到什么? 它是否会导致不使用外部晶体振荡器的解决方案?

    如果您想知道、客户正在使用7段 LED、并且 LED 在施加噪声之前亮起、但在施加噪声后、无论使用 DCO 还是使用外部晶体振荡器、LED 都熄灭。  此外、当它们将最初具有5V 输出(分频和输出3.3V)的外部晶体振荡器直接切换至3.3V 输出时、由于某种原因、抗噪性能下降了约100V。

    [引用 user="O.H"]Q2:比较 MSP430F4270 和 MSP430I2041、抗噪性是否有差异?
    我们对 MSP430F4270进行了相同的测试 、测试顺利通过、因此我们希望查看器件是否有任何差异。[/QUERP]

    请您再次回答此问题吗?
    客户过去使用 MSP430F4270创建过类似的应用。 但是、客户正在寻找 F4270和 I2041之间差异过大的原因、因为 F4270无需遵循"MSP430系统 ESD 故障排除指南"即可在高达2500V 的电压下通过测试。 I2041和 F4270之间的 IC 级抗噪性是否存在差异?

    此外、我认为 F4270有一个用于 JTAG (4线制)的专用引脚。 但是、在 I2041中、该引脚也用于其他功能、因此它可能会受到噪声的影响吗?

    此致、
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    感谢您提供更多信息、看起来 DCO 停止、RST 引脚功能消失了、对吧?
    因此、如果使用外部晶体振荡器、时钟也会停止、但 RST 引脚保持正常工作、这种理解是否正确?

    IDD 测量项目是为了查看器件的电流消耗如何变化、例如、从正常运行时的大约100uA 变为几 mA 或可能是单 uA。

    关于 LED 注释:不确定 I2040如何最有可能通过 PWM 控制7段 LED、因此看起来整个芯片会进入某种卡滞模式。

    i2040和 F4270之间的差异很大。 它们来自不同的工艺节点、并且在架构上也是完全不同的、因此无法真正地从 EFT 性能的变化中得出结论。 正如您可能看到的、数据表中未涵盖系统级 ESD 或 EFT 方面、这些方面主要涵盖 HBM/CDM (未供电 ESD、涵盖 ESD 受控条件下的制造工艺)。
    系统级的重点是 PCB 和其他外部组件的巨大影响、这就是 TI 无法提供特定于 SOC 的噪声阈值的原因、也是发布上述文档的原因。 因此、如果客户应用程序应具有这些系统级要求、则应遵循应用手册中的建议以通过这些测试。

    如前所述、电源环路、电路板上的其他电感环路和大电容发挥着重要作用。

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    您好 、Dietmar Walther、

    感谢您的回复。

    [引用 USER="Dietmar Walther ]感谢您提供的更多信息、DCO 停止、RST 引脚功能消失了、对吧?
    因此、如果使用了外部晶体振荡器、时钟也会停止、但 RST 引脚保持正常工作、这种理解是否正确?[/QUERT]

    是的、你是对的。  严格地说、当使用外部晶体振荡器时、我们尚未确认 P1.0和 P1.1的 CLK 已停止、但系统正在从 P2.7输出计时器脉冲、这些脉冲似乎已停止。 (因此、外部 WDT 不再接收脉冲输出并发出复位信号。)

    我们已要求客户检查 IDD (=电源电流?)的电流消耗差异 噪声的影响。 可能需要一些时间来调查、因为他们将对电路板进行更改。

    [引用 USER="Dietmar Walther "]关于 LED 的评论:不确定 I2040如何控制7段 LED、最可能是通过 PWM 控制的、因此看起来整个芯片会进入某种卡滞模式。

    它由 GPIO 高电平/低电平控制。 由于引脚数量不足、这是一种稍微特殊的控制方法、它使用 CMOS 解码器来控制具有3位数字的8位段。

    [引用用户="Dietmar Walther (Dietmar Walther)"]

    i2040和 F4270之间的差异很大。 它们来自不同的工艺节点、并且在架构上也是完全不同的、因此无法真正地从 EFT 性能的变化中得出结论。 正如您可能看到的、数据表中未涵盖系统级 ESD 或 EFT 方面、这些方面主要涵盖 HBM/CDM (未供电 ESD、涵盖 ESD 受控条件下的制造工艺)。
    系统级的重点是 PCB 和其他外部组件的巨大影响、这就是 TI 无法提供特定于 SOC 的噪声阈值的原因、也是发布上述文档的原因。 因此、如果客户应用程序应具有这些系统级要求、则应遵循应用手册中的建议以通过这些测试。

    如前所述、电源环路、电路板上的其他电感环路和大电容发挥着重要作用。

    [/报价]

    感谢您的见解。 客户自己可以在一定程度上了解系统级别发生差异的点。 首先、我想检查 MSP430F4270电路板之间的差异。

    此致、
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    O.H、

    感谢您提供的其他信息、因为您说使用外部时钟时、我不会专注于电源回路、Vcore 和 ROSC、以使这些引脚上的电感回路尽可能小、从而降低 EMI 影响。

    那么、现在关闭这个线程、直到获得新结果、然后我们可以打开另一个引用这个的线程吗?

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 、Dietmar Walther。

    也感谢您提供的其他建议和快速支持。

    我将专注于 Vcore 和 ROSC、并继续我的研究。 如果我们有任何其他结果、我们将创建另一个线程、届时我们将感谢您的帮助。

    此致、
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