電子產(chǎn)品的靜電放電測試及其對策(參考版)
2025-03-29 02:53本頁面
【正文】 參考文獻：[1] 白同云 如何實現(xiàn)電磁兼容 [M] 中國電子學(xué)會電子產(chǎn)品戰(zhàn)略研究分會 [2] 沙 斐 機電一體化系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù) [M] 中國電力出版社 [3] 陳窮等 電磁兼容性工程設(shè)計手冊 [C] 國防工業(yè)出版社 [4] 國家標(biāo)準(zhǔn) GB/ 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗 [S] 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 作者簡介：朱文立 1968年2月出生，1989年畢業(yè)于華中理工大學(xué)，中國賽寶(總部)實驗室電磁兼容研究與測試中心高級工程師，中國電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員，從事電磁兼容研究與測試工作。從產(chǎn)品要求的整體情況來看，目前出口的電子產(chǎn)品大多數(shù)對ESD抗擾性有要求，達不到要求者被視為不合格產(chǎn)品，是被進口國禁止銷售的；國內(nèi)大多數(shù)產(chǎn)品及產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品的抗ESD特性沒有強制要求，但這并不是說ESD抗擾性不重要，電子產(chǎn)品的ESD抗擾性直接關(guān)系到該產(chǎn)品的適用環(huán)境（ESD抗擾性低的產(chǎn)品不適用于相對濕度低的環(huán)境使用），產(chǎn)品的性能（ESD抗擾性低的產(chǎn)品不可避免會影響產(chǎn)品的性能指標(biāo)），產(chǎn)品的售后服務(wù)（ESD抗擾性低的產(chǎn)品容易損壞，不可避免的增加了產(chǎn)品的售后服務(wù)成本），產(chǎn)品的品牌形象（ESD抗擾性低的產(chǎn)品容易出現(xiàn)工作失常和損壞，用戶會認為這樣的產(chǎn)品不會是好產(chǎn)品）等，所以內(nèi)銷產(chǎn)品的生產(chǎn)商也逐漸重視產(chǎn)品的ESD抗擾性，從而提高產(chǎn)品的競爭能力。：（1）在CMOS、MOS器件中加入保護二極管，對襯底作防靜電處理；（2）在傳輸線上（地線在內(nèi)）串幾十歐姆的電阻或鐵氧體磁珠；（3）使用靜電保護表面涂敷技術(shù)，使機芯難以放電，經(jīng)證明十分有效；（4）盡量使用屏蔽電纜；（5）在接口處安裝濾波器；（6）將無法安裝濾波器的敏感接口加以隔離；（7）選擇低脈沖頻率的邏輯電路；（8）保持地電流遠離敏感電路及有關(guān)線路；（9）外殼屏蔽加良好的接地；（10）保持濕度與溫度。：對于一臺電子產(chǎn)品，防止ESD損害的發(fā)生，操作者及操作環(huán)境也是非常重要的。檢查過程用于決定程序是否正確執(zhí)行，它們在一定間隔時間被激活，以確認程序是否在完成某個功能。刷新涉及到周期性地復(fù)位到休止?fàn)顟B(tài)，并且刷新顯示器和指示器狀態(tài)。：除了硬件措施外，軟件EMI方案也是減少系統(tǒng)鎖定等嚴重失常的有力方法。因此，設(shè)計時必須努力減小被保護信號線以及信號回路（地線）上的寄生電感量。保護通道中的寄生電感會產(chǎn)生電壓尖峰，量值會超過IC的引腳所能承受的極限值。為避免這種情況發(fā)生可在電路板周圍加保護環(huán)，保護環(huán)能把人手上的靜電轉(zhuǎn)移到機箱上，應(yīng)注意保護環(huán)不能和板上電路有電氣連接。如果不得不將敏感引線連接到連接器的引出端，那么應(yīng)在上述引線上增加串聯(lián)電阻、分流或電壓箝位措施，或者采用對靜電放電敏感度較低的邏輯電路進行隔離使其得到保護。使用多層板或柵格減小耦合，也能抑制共模輻射噪聲。為了把這些天線的耦合降低，線長要求盡可能的短，包圍的面積盡可能的小。這些特點決定了它有廣泛的適用范圍，尤其在高檔便攜設(shè)備的接口電路中有很好的使用價值。但同時必須注意，結(jié)面積大造成結(jié)電容增大，因而不適合高頻信號電路的保護。TVS二極管是和被保護電路并聯(lián)的，當(dāng)瞬態(tài)電壓超過電路的正常工作電壓時，二極管發(fā)生雪崩，為瞬態(tài)電流提供通路，使內(nèi)部電路免遭超額電壓的擊穿或超額電流的過熱燒毀。這是最近發(fā)展起來的一種固態(tài)二極管，適用用于ESD保護。將這2只穩(wěn)壓管制作在同一硅片上就制成了穩(wěn)壓管對，使用更加方便。背對背串接的穩(wěn)壓管對瞬態(tài)抑制電路的工作原理是顯而易見的。使用壓敏電阻保護電路的特點是簡單、經(jīng)濟、瞬態(tài)抑制效果好、對電路帶來的負面影響甚微，且可以獲得較大的保護功率。當(dāng)施加在其兩端的電壓小于閥值電壓時，器件呈現(xiàn)無窮大的電阻；當(dāng)施加在其兩端的電壓大于閥值電壓時，器件呈現(xiàn)很小電阻值。(2) 壓敏電阻保護電路。利用現(xiàn)有電源的電壓范圍作為瞬態(tài)電壓的抑制范圍，二極管的正向?qū)娏骱痛?lián)電阻的阻值決定了該電路的保護能力。圖4箝位二極管保護電路使用2只二極管的目的是為了同時抑制正、負極性的瞬態(tài)電壓。常用的瞬態(tài)抑制保護電路有以下幾種：(1) 箝位二極管保護電路。如果電源電壓的變化率dV／dt比較高，可能發(fā)生“閉鎖”現(xiàn)象。CMOS的襯底有寄生的PNPN器件。而脈沖邊沿觸發(fā)輸入方式對靜電放電引起的瞬變很敏感，不宜采用。在電路設(shè)計及電路板布線方面，應(yīng)采用門電路和選通脈沖。靜電放電的電壓可以高達數(shù)千伏。為了避免這種情況的發(fā)生，可以在旁路電容與線路板之間安裝一只鐵氧體磁珠，增加流向線路板的路徑的阻抗。在I/O信號線上安裝一個對地的電容能夠?qū)⒔涌陔娎|上感應(yīng)的靜電放電電流分流到機箱，避免流到電路上。TTL管輸人端串接22～100Ω電阻，輸出端串接22～47Ω電阻。對于直接傳導(dǎo)的靜電放電干擾，可以在I/O接口處串接電阻或并聯(lián)二極管至正負電源端。如果輸入阻抗低，使用一系列鐵氧體可以提供最好的濾波器，這些鐵氧體也應(yīng)盡可能接近輸入端。濾波器（分流電容或一系列電感或兩者的結(jié)合）必須用在電路中以阻止EMI耦合到設(shè)備。：一般來說，與外部設(shè)備連接的接口電路都需要加保護電路，其中也包括電源線，這一點往往被硬件設(shè)計所忽視。另外，現(xiàn)在大多數(shù)鍵盤的按鍵內(nèi)部均有由耐高壓的絕緣薄膜構(gòu)成的襯墊，可有效防止ESD的干擾。采用絕緣軸和大旋鈕可以防止向控制鍵或電位器放電。當(dāng)然，用較大的旅鈕（增加操作者到內(nèi)部線路的距離）能夠直接防止靜電放電。對于絕緣鍵盤，在鍵與電路之間要安裝一個放電防護器（如金屬支架），為放電電流提供一條放電路徑。在電路系統(tǒng)中使用一些大面積的金屬結(jié)構(gòu)是有益處的，它既可以作為靜電放電電流的參考電位，也可以作為低感抗回路。因此，采用安全地線，其高頻接地效果會受到一定的影響。屏蔽層搭接方式 信號線對地之間的電壓無屏蔽層或屏蔽層與機箱不連接 ＞500V屏蔽層用導(dǎo)線與機箱連接
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