二次“来电”

一、前言

静电（ESD），在EMS中不可忽视的一个板块。不管产品怎么升级迭代，对于如何进行静电防护都是比较头疼的。虽然我们有对应的静电防护器件静电管，但静电防护本身不是单个器件就能解决的，它受多种因素影响，例如PCB画板与走线、芯片方案、地阻抗平衡与接地等。

图1 静电

二、静电测试标准与方式

1.测试标准

图2 静电标准

标准中包含有标准适用的范围、术语和定义、试验等级、试验发生器、试验配置试验结果评价等内容，不同的产品可以参考已有标准来制定静电测试计划。

2.测试目的与放电方式

【目的】：试验单个设备或系统的抗静电干扰的能力。

它模拟：

（1）操作人员或物体在接触设备时的放电

（2）人或物体对邻近物体放电

【直接放电】：

直接对受试设备实施放电，包括接触放电和空气放电；

【间接放电】：

对受试设备附近的耦合板实施放电，以模拟人员对受试设备附近的物体的放电。

三、案例分享

1.案例简介

今天端上桌的案例是一个车载香氛，它的测试阻容参数是：

330pF 2KΩ，测试等级：接触8KV、空气15KV

（注：由于没有手能直接接触到的金属与座子，主针对空气放电进行整改；进行产品使用过程的静电模拟）

图3 车载香氛产品图

2.摸底测试

【放电模式】：空气放电

【放电位置】：出风口、按键缝隙

图4 放电位置

【测试现象】：

±10KV芯片内部逻辑损坏，信号指示灯常亮，重启不能恢复。

【分析原因】：

从下图的简单架构可以发现静电对按键板进行干扰，它的主要路径是从控制信号的排线进入主板，然后从主板的地线回到静电枪；次要路径就是耦合板回到静电枪。

图5 简单架构与回路

【整改思路】：

（1）在每根控制线上加静电管进行一级防护，同时串磁珠并电容来进行滤波。

（2）两块PCB板之间只通过排线上三根地线连接，同时为了组装排线比较长。更换为FPC排线，加强两块板直接的地连接，避免地阻抗不平衡。

图6 措施

3.整改后验证

产品能通过±10KV测试，在15KV放电时依旧损坏，不能达到±15KV的要求。

我们通过调整静电管、磁珠与电容的参数验证都没有任何改善，到这里其实我们也没有太多的思路，因为从我们分析的主要路径出发，我们已经在路径上进行防护与滤波，但不能完全把干扰堵住。

后面我们通过不断验证观察，发现我们忽略了一个很小的细节。通风口的过滤网正面我们用万用表点过，客户也反馈说不是金属，不导电。当我们观察测试的时候发现这个通风网明显跟按键板产生了拉弧放电。

图7 二次放电

当我们更换了塑料的外壳后验证，产品成功通过±15KV的测试。

四、总结

静电就像个不听话的捣蛋鬼，它每次都会把他的小情绪发泄在我们的电子产品上跟我们身上。从这个案例我们发现，其实二次放电的危害远远大于我们静电枪直接对对应点位的干扰，他让干扰路径变得飘忽不定，让滤波措施失效，同时还会导致干扰强度进行一个提升。最后，对于静电我们不希望有太多的“浮地”，我们需要的是一块完整充分相连的地平面去防护PCB板上的器件。