产品ESD静电放电抗扰度测试整改相关要点

ESD,即Electro-Static discharge,静电放电的意思,是两个具有不同静电电位的物体,由于直接触或静电感应引起两物体间的静电电荷的转移。静电电场的能量达到一定程度后,击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电。

ESD在一个对地短接的物体暴露在静电场中时发生。两个物体之间的电位差将引起放电电流,传送足够的电量以抵消电位差。这个高速电量的传送过程即为ESD。在这个过程中将产生潜在的破坏电压、电流以及电磁场。ESD将产生强大的尖峰脉冲电流,这种脉冲电流中包含丰富的高频成份,其上限频率可超过1GHz,取决于电平、相对漫湿度、靠近速度和放电物体的形状。在这个频率典型的设备电缆甚至印制板上的走线会变成非常有效的接收天线。因而对于典型的模拟或数字电子设备,ESD倾向于感应出高电平的噪声,它会导致电子设备严重受损或操作失常。当ESD位置距离较近时,无论是电流还是磁场都是很强的。因此在ESD位置附近的电路一般会受到影响。   ESD对电子设备电路的干扰有两种机理:一种是静电电电流直接通过电路,对电路造成损坏;另一种是静电放电电流产生的电磁场通过电容耦合、电感耦合或空间辐射耦合等途径对电路造成干扰。

因此对于电子产品,无论是民用还是工业级产品通过进行静电放电抗扰度测试并达到相关等级要求,对产品在现场使用可靠性有着很重要的作用。

对于静电放电相关标准可参考标准《GB/T 17626.2 静电放电抗扰度试验》,其中对于测试方法整改的要点个人理解并总结如下:

1.静电放电试验采用两种方式来模拟,一为接触放电;另一种为空气放电;

2.接触放电主要针对外壳为金属材料的连接器,例如DB9串口连接器,RJ45以太网连接器,针对这些商品应该仅对金属外壳进行接触放电;

3.空气放电主要针对外壳为绝缘材料的连接器,例如常用的PCB板上用的塑料外壳接线端子,这些端子应只进行空气放电;

4.接触放电时,在按下放电开关之前应该先与被测端口接触好然后再进行放电;而空气放电则应该距离被测产品端口一段距离时按住放电开关,然后以尽可能快的速度将圆形测试头接近被测端口将静电放出,然后离开,重新进行下一次测试。

对于静电放电的整改主要从静电释放时电流放电途径来下手,通过合理的PCB布线及接地处理,让放电电流从一个阻抗最小的途径回流到大地或者通过耦合回到电源输入部分的电网中去。来防止静电放电干扰电路板上敏感元器件导致CPU死机或复位。

因此整改可以从处理电路板的“地”开始下手,直接对PCB板的相关“地”进行放电测试,找到最薄弱的环节,然后对周围的“地”进行处理,比如可以在USB接口、RJ45、DB9串口等接口周围布大面积的“地”铜皮,必要的时候增加ESD防护器件,或者通过改为多层板的方式在PCB板中间层敷大面积的Ground Plane,来为静电放电电流的泄放提供一个小阻抗的路径,减小其对电路敏感器件的干扰与危害!

 

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