瞬態電磁脈沖對單片機的輻照效應實驗及加固方法

3.2 旁路保護

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

TVS以響應速度快、瞬態功率大、漏電電流小著稱,它能以10-12s量級的速率將兩極的高阻抗變為低阻抗,吸收數千瓦的浪涌功率,使兩極電壓箝位于預定值[4]。在進行單片機加固實驗時,在電路中的各敏感點與地之間并聯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腳上的干擾信號是產生重啟動的原因之一。為,在RST和地之間并聯一個型號為SA5.0A（箝位電壓為5V,單向）的TVS。在實驗室溫度為31℃,濕度為53%時,側得并聯前后RST腳上的干擾信號波形如圖3的所示。圖3表明,并聯TVS后,RST腳的干擾信號受到了明顯衰減。同時還測出了并聯前后出現重啟動的最低放電電壓分別為3.8kV和7.5kV。

為進一步證明引起重啟動的第二種原因存在的可能性,將單片機的12MHz換為6MHz,此時,RST腳上需出現不小于4μs的高電平才能使單片機可靠復位,而RST上的干擾信號的持續時間達不到4μs,不足以使單片機復位。實驗測得,工作頻率為6MHz時,加裝TVS后單片機發生重啟動的最低放電電壓基本不變,得啟動是由CPU內部的復位信號線上的干擾信號所致。

ESD EMP對單片機系統的輻照效應實驗表明,單片機系統在ESD EMP作用睛,會產生重啟動、死機、通訊出錯等多種故障現象。對單片機實施屏蔽和旁路保護等措施可有效提高其抗干擾能力。