电工电子设备静电放电抗扰度试验以及静电防护
2024/9/9 14:51:24 阅读数：41 立即咨询
静电放电是一种自然现象，当两种不同材料相互摩擦时，由于介电强度不同，就会产生静电电荷，当其中一种材料上的静电电荷积累到一定程度，在与另一个物体接触时，就会击穿其间介质通过这个物体到大地的阻抗形成通路而进行放电。静电放电及其影响是电子设备的一个主要干扰源。由于静电的存在，使人体成为对电子设备或爆炸性材料的最大危害。一方面静电会引起电磁变化造成设备误动作，严重时损坏设备半导体器件，从而造成设备永久失效。
静电放电对电子电路的干扰有两种形式：
传导干扰方式：静电放电电流直接流过电路，通常会对电路造成损坏。由于电流总是会选择阻抗最小的路径，因此当电路的某个部分（通常是地线）与静电放电路径相连时，就为静电放电提供了一条潜在路径，就看其阻抗与其它路径相比如何。
辐射干扰方式：静电放电时产生了尖峰电流，这种电流包含了丰富的高频成分，从而产生辐射磁场和电场。磁场能够在附近电路的各个信号环路中感应出干扰电动势，从而引起电路的误动作。
静电放电对设备造成的损害：硬件损坏、软损坏、数据错误。
静电放电试验分类
静电放电测试分为：接触放电、空气放电、直接放电、间接放电，通常电子产品只要测试接触放电、空气放电即可。
直接放电主要是模拟操作人员直接触摸设备时对设备放电的现象，分为接触放电和空气放电。直接放电以接触放电为首选方式，接触放电主要针对设备表面的金属裸露部分进行的；空气放电主要针对非导电性表面的设备（如塑料机箱或表面覆有绝缘物的金属金属外壳）。
间接放电模拟操作人员在触摸邻近设备时，间接构成对设备工作的影响。操作上主要对对水平耦合板和垂直耦合板进行接触放电，耦合板通过两个470KΩ的电阻接地，所以当对耦合板放电时，耦合板上的静电不会马上泄放到地，而以耦合板为静电源形成一静电场，对设备进行干扰。模拟设备抗静电场干扰的能力。
施加方法：
接触放电： 实验发生器的电极与受试设备接触由发生器内的放电开关激励放电的一种实验方法。
空气放电：实验发生器的充电电极靠近受试设备并由火花对受试设备激励放电的一种实验方法。
直接放电：直接对受试设备进行放电。
间接放电：对受试设备周边的耦合板实施放电，模拟人员对受试设备附近的物体进行放电。
备注：接触放电使用的放电接触是尖头的，空气放电使用的接触头是圆头的。
ESD测试结果等级
A级判定(Criterion A):指产品功能在测试前后及测试过程中完全可以正常操作，无任何功能减低或异常现象出现，完全不受ESD放电影响，则称产品符合A级判定结果。
B级判定(Criterion B):指产品在测试过程中，功能会受ESD放电影响，在放电瞬间会暂时性的功能降低，但可以自动恢复，这样的产品则称符合B级判定结果。
C级判定(Criterion C)： 指产品功能在测试前可正常被操作，但测试过程中受ESD放电影响，出现功能降低或异常且功能无法自动恢复，必须经由操作人员做重置(Re-set)或重开机的动做才能恢复功能，这情形则仅符合C级判定结果。
D级判定(Criterion D):指产品功能在测试前可正常被操作，测试过程中出现异常，由操作人员做重置(Re-set)或重开机也不能恢复功能，这种情况大概产品已损伤严重，仅符合D级判定结果。
产品的静电防护设计
① 防止静电干扰需从源头上控制电荷聚集，一旦有过量电荷就及时泄放，防止危险静电源的形成，对于无法泄放的静电电荷，要将其隔离，阻止其干扰到关键电路。
② 对于非金属外壳，空隙部分加强绝缘，或者壳体内放置金属屏蔽层；对于金属外壳，静电时大部分电荷会通过接地端子流走，着重保持外壳导电连续，降低外壳各部分搭接阻抗。
③ 对于显示屏和面板，应考虑采用透明屏蔽材料进行保护，并且让屏蔽材料与外壳接地点之间有良好的电接触。
④ 对于电源线和其它信号线，可采用屏蔽、滤波、套用铁氧体磁环等方式，并且屏蔽层与外壳的大地连接，建立电荷对地泄放路径。
⑤ 对于内部电路，首先确定电流泄放路径，检查路径是否通畅，重要的信号线远离放电路径，重要的敏感电路模块也不能靠近放电路径，必要时可以给敏感电路增加屏蔽罩。
⑥ 在保护器件前并联放置放电器件，如TVS、ESD、压敏电阻等。
⑦ 在保护器件前串联阻抗。如串联电阻或磁珠来限制ESD放电电流，达到防静电的目的。
⑧增加滤波网络或EMI filter器件，用滤波器滤掉主要的能量也能达到防静电的目的。
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