汽车遥控钥匙ESD耐压能力优化分析

李 锦，刘 静，熊东箭，刘士远，朱文洁

（上汽通用汽车有限公司武汉分公司，湖北 武汉 430208）

随着电子技术和器件工艺的迅猛发展，电子产品的小型化、集成化、高速化快速发展，电子产品的结构部件越来越复杂，电路集成度越来越高，PCB板是电子产品中电路元件工作的平台，它提供电路元件和器件之间的电气连接，它的性能直接关系到电子产品品质的好坏。然而PCB板在使用时容易受到ESD破坏，造成电子产品和设备的系统紊乱甚至部件损坏，直接影响电子产品的使用寿命。因此，解决汽车遥控钥匙ESD耐压能力差的问题，对于汽车遥控钥匙在实际中的使用十分重要。本文通过试验研究了遥控钥匙ESD失效形式以及有效的解决方案，从而对后续汽车遥控钥匙的防静电设计起到关键的指导作用。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

为了研究不同优化方法对于汽车钥匙ESD耐压能力优化效果，分别设置PCB包硅胶、钥匙外壳涂胶水、PCB加三防漆和PCB加TVS管4种优化方案的试验，每组分别选取6个样品进行ESD试验。其中1～3和10～12号6个为PCB包硅胶的样件，13～15和22～24号6个为钥匙外壳涂胶水的样件，25～27和34～36号6个为PCB加三防漆的样件，37～39和46～48号6个为PCBA加TVS管的样件。具体试验样品以及所对应的编号如图1所示。

图1 具体试验样品以及所对应的编号

1） 方案1： 首先根据PCB板制作匹配的硅胶套，然后将PCB板放入硅胶套中，最后将硅胶套和PCB一起安装在钥匙壳里面，检查外壳是否安装到位，是否存在明显的突变间隙。具体结构示意如图2所示。

图2 方案1具体结构示意

2）方案2：首先在钥匙下外壳上制作一圈沟槽，接下来将PCB安装在下外壳之后，在沟槽里面灌满液体胶（乐泰480），最后将钥匙上外壳盖住，安装检查外壳是否安装到位，是否存在明显的突变间隙。具体结构示意如图3所示。

图3 方案2具体结构示意

3）方案3：在PCB板喷上三防漆，然后将PCB板装在钥匙外壳里面。喷三防漆前需要去除PCB板上的灰尘以及油污，以免影响喷涂的品质。

4）方案4：在PCB上增加TVS管，TVS管与PCB板电路是并联的，确保较高的电压损坏PCB板。

1.2 试验设备（图4）

图4 试验设备

1）ESD试验台上面为金属材料，试验台与地面接触。

2）绝缘垫的作用是防止被测钥匙与金属桌面以及地面产生电流回路，排除试验台对钥匙的影响因素。

3）电枪的作用是可以按照设定的电压值在空气放电，从而确定遥控钥匙耐静电能力。

4）万用表测量钥匙的静态和动态电流/电压值。

5）频谱仪作用是检查遥控钥匙发射频率，确定遥控钥匙功能是否正常。

6）钥匙总共24个。

1.3 试验方法（图5）

图5 试验方法

1）新老状态钥匙各3把，按照空气放电方式进行试验。

2）钥匙放在绝缘垫上，每把钥匙上打13个点，每个点工4～25kV各打30次。

3）检测PCBA射频信号及功能。

2 结果分析讨论

图6 为方案数据对比。方案1中1、2、3和10号样件静态电流均为0，对应的动态电流4.6mA、4.7mA、4.48mA和4.6mA，然而11和12号试验件静态电流为0.5mA和12.6mA，此时对应的动态电流为5.4mA和18.3mA，通过数据发现样件11号和12号在遥控钥匙不工作时，仍有电量的消耗，而在其工作时电流进一步增大，导致钥匙整体耗电量大幅提高，因此极大地减少了遥控钥匙的寿命。

图6 方案数据对比

方案2中13、22、23和24号样件静态电流均为0，对应的动态电流4.38mA、4.6mA、4.53mA和4.47mA，然而14和15号试验件静态电流为11.7mA和9.2mA，此时对应的动态电流为15.3mA和13.9mA，通过数据发现样件14号和15号在遥控钥匙不工作时，仍有较大的电流，而在其工作时电流进一步增大，导致钥匙整体耗电量大幅提高，因此这两个遥控钥匙直接功能失效。

通过进一步对比方案1和方案2中失效的电池电压，当静态电流较大时，遥控钥匙单位时间内耗电量剧增，从而导致钥匙电池电量在短时间内耗完，而在静态电流较小时，遥控钥匙耗电量只是增大，但是遥控钥匙仍能正常工作。

方案3和方案4静态电流均为0，功能正常。

进一步分析方案1和方案2失效的原理：两种方案均无法使钥匙绝对密封，因而在使用汽车钥匙过程中静电通过缝隙导致汽车遥控钥匙失效。如图7所示。

图7 钥匙无法绝对密封

3 结论

1）失效形式：静态电流和动态电流均明显增大，电池电量快速耗完，导致无遥控功能。

2）PCBA加三防漆或者TVS管两种方案均可以有效可靠地改善钥匙ESD耐压能力差的问题。