電子產品的靜電放電測試及其對策(編輯修改稿)
2025-04-22 02:53 本頁面
【文章內容簡介】 工作條件和功能規(guī)范按以下內容分類：A：技術要求范圍內的性能正常；B：功能暫時降低或喪失，但可自行恢復性能；C：功能暫時降低或喪失，要求操作人員干預或系統(tǒng)復位；D：由于設備（元件）或軟件的損壞或數據的喪失，而造成不可恢復的功能降低或喪失。符合A的產品，試驗結果判合格。這意味著產品在整個試驗過程中功能正常，性能指標符合技術要求。符合B的產品，試驗結果應視其產品標準、產品使用說明書或者試驗大綱的規(guī)定，當認為某些影響不重要時，可以判為合格。符合C的產品，試驗結果除了特殊情況并且不會造成危害以外，多數判為不合格。符合D的產品判別為不合格。符合B和C的產品試驗報告中應寫明B類或C類評判依據。符合B類應記錄其喪失功能的時間。三、 電子產品的靜電放電對策及設計要點有很多辦法減小ESD產生的電磁干擾（EMI）影響電子產品或設備：完全阻止ESD產生，阻止EMI（本文中專指因ESD產生的EMI）耦合到電路或設備以及通過設計工藝增加設備固有的ESD抗擾性。在一個環(huán)境中控制ESD產生及阻止ESD耦合是有可能實現的。但是對于電子產品本身而言，必須通過設計及工藝來增強產品的ESD抗擾性。一個良好的電子設備應該在電路設計的最初階段就考慮瞬態(tài)保護要求。ESD通常發(fā)生在產品自身暴露在外的導電物體，或者發(fā)生在鄰近的導電物體上。對設備而言，容易產生靜電放電的部位是：電纜、鍵盤及暴露在外的金屬框架。常用的設計方法是在產品ESD發(fā)生或侵入危險點，例如輸入點和地之間設置瞬態(tài)保護電路，這些電路僅僅在ESD感應電壓超過極限時發(fā)揮作用：電壓箝位電路阻止高壓進入電路內部，同時提供大電流分流通道，系統(tǒng)存儲的電荷可以由這些通道安全地流入地。保護電路可以包括多個電流分流單元。在工作時間，其中的一個單元能迅速打開，分流ESD電流，直到第二個更強力的單元被激活。有多種電路設計可以達到ESD保護的目的，但選用時必須考慮以下原則，并在性能和成本之間加以權衡：速度要快，這是ESD干擾的特點決定的；能應付大的電流通過；考慮瞬態(tài)電壓會在正、負極性兩個方向發(fā)生；對信號增加的電容效應和電阻效應控制在允許范圍內；考慮體積因素；考慮產品成本因素。產品設計中抑制ESD干擾的方法大致有以下幾種：：外殼在人手和內部電路間建立隔離層，阻止ESD的發(fā)生，金屬外殼同時也是阻止EMI輻射及傳導耦合的關鍵。一個完整的封閉金屬殼能在輻射噪聲中屏蔽電路，但由于從電路到屏蔽殼體的ESD副級電弧可能產生傳導耦合，因而一些外殼設計使用絕緣體，在絕緣殼中，放置一個金屬的屏蔽體。這種設計的好處是既可以防止因操作者對金屬外殼的直接接觸放電造成干擾，又可以防止操作者對周圍物體放電時形成的EMI耦合到內部形成干擾，同時在操作者對外殼的孔、洞、縫隙放電時給放電電流一個泄放通道，防止對內部電路直接放電。這種做法的簡化是在設備金屬外殼上涂絕緣漆或貼一層絕緣物質，使絕緣能力大于20kV。因為靜電會穿過孔洞、縫隙放電，所以絕緣外殼的孔洞、縫隙與內部電路間應留有足夠的空間，2cm左右的空氣隙可以阻止靜電放電的發(fā)生。對外殼上的孔、洞、排氣口等，用幾個小孔代替一個大孔，從EMI抑制的角度來說更好。為減小EMI噪聲，縫隙邊沿每隔一定距離處使用電連接。對金屬外殼而言，外殼各部分之間的搭接非常重要，若機箱兩部分之間的搭接阻抗較高，當靜電放電電流流過搭接點時，會產生電壓降，如果電路利用這個機箱作為公共地，則意味著不同電路的參考電位會不同，這可能會影響電路的正常工作；即使不共地，而是電路與金屬外殼隔離，金屬殼上的電位差通過電路與殼體之間的寄生電容會在電路上產生電位差，從而影響電路的工作。為了避免這種情況的發(fā)生，可以采取兩個辦法，一是減小機箱兩部分之間的搭接阻抗，另一個辦法是采用單點接地。這里還要注意的是，靜電放電電流的頻率很高，普通連接方式絕不意味著在這樣高的頻率下具有較低的阻抗。一定要按照搭接的規(guī)范進行搭接設計，才能夠保證對靜電放電具有真正低的阻抗。解決這個問題的方法有兩個：1）盡量使外殼保持導電連續(xù)，減少搭接阻抗。2）在電路與機箱之間增加一層屏蔽，減小電路與機箱之間的電容耦合。內層屏蔽要與外殼連接起來。如果是塑料外殼，則要求對電路的接地進行仔細布置，以防止放電電流感應到電路上去。塑料外殼的優(yōu)點是不會產生直接放電現象。如果塑料外殼上沒有大的開孔，則塑料外殼能對電路起到保護作用，但塑料外殼對防止操作者對周圍物體放電時形成的EMI耦合到內部形成干擾無抑制能力。：一旦發(fā)生了靜電放電，應該讓其盡快旁路人地，不要直接侵入內部電路。例如內部電路如用金屬機箱屏蔽，則機箱應良好接地，接地電阻要盡量小，這樣放電電流可以由機箱外層流入大地，同時也可以將對周圍物體放電時形成的EMI導入大地，不會影響內部電路。對金屬機箱，通常機箱內的電路會通過I/O電纜、電源線等接地，當機箱上發(fā)生靜電放電時，機箱的電位上升，而內部電路由于接地。電位保持在地電位附近。這時，機箱與電路之間存在著很大的電位差，這會在機箱與電路之間引起二次電弧。由于沒有電阻限流，這個電弧產生的電流可能很大，使電路造成損壞。當外殼沒有接地時，機箱上的電位更高，可達到與靜電源相當的程度。因此屏蔽機箱應接地。通過增加電路與外殼之間的距離可以避免二次電弧的發(fā)生。對于外殼接地的場合，間隙耐壓要達到1500伏，對于未接地的場合，間隙耐壓要達到25000伏。當電路與外殼之間的距離不能增加時，可以在外殼與電路之間加一層接地的擋板，檔住電弧。如果電路與機箱連在一起，則只應通過一點連接。防止電流流過電路。當機箱上發(fā)生靜電放電時，機箱的電位升高，由于線路板與機箱連接在一起，電路板的電位也同時升高。線路板與機箱連接的點應在電纜人口處。對塑料機箱，則不存在機箱接地的問題。接地對I/O接口、保護電路等均很重要，這些內容在相關部分將詳細描述。：一個正確設計的電纜保護系統(tǒng)可能是提高系統(tǒng)ESD非易感性的關鍵。作為大多數系統(tǒng)中的最大的“天線”— I/O電纜特別易于被EMI感應出大的電壓或電流。從另一方面
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