輕松解除ESD之靜電干擾

1、如何省錢、有效又可靠的解決靜電干擾，一直是企業(yè)比較頭疼的問題。靜電防護實際就是通過解決方案讓靜電釋放途徑可控，在靜電釋放時避免損壞器件。本文通過探究靜電生成機理，解析靜電分析原理，提出防護靜電的有效方法，并給出針對傳導性ESD和輻射性ESD的具體解決方案。找對方法，讓靜電沿著設定的路徑走可以變的很輕松！靜電生成機理電荷經(jīng)由放電路徑而產(chǎn)生在不同電位之間移轉(zhuǎn)現(xiàn)象，即稱此為靜電放電現(xiàn)象，簡稱ESD 。例如某絕緣的導體（螺絲起子）帶有足夠高電荷,當它靠近有相反電勢的集成電路（IC）時，電荷“跨接”，引起靜電放電。靜電放電產(chǎn)生的三個條件：    * 電荷的積累，靜

2、電荷積累在絕緣體上；    * 靜電荷通過接觸或感應轉(zhuǎn)移到導體上；    * 充滿靜電的導體接近一個金屬器件，產(chǎn)生放電。靜電危害對象   精密芯片：芯片越來越集成、微小，抗擊電壓也越來越小，極易受到靜電電流影響。   MOS器件：MOS器件每條路徑都有自己的放電特性，電位差超過路徑間的絕緣物的介電強度，會發(fā)生介質(zhì)擊穿，從而損壞電路。   PCB板：ESD電流會直接通過電路板燒毀PCB上對ESD敏感的電路元件。 

3、60; 地線：ESD電流經(jīng)過地線，若接地材質(zhì)不良會產(chǎn)生高阻抗，形成高干擾電壓，會是接地線路對正常工作電路造成干擾。   對ESD敏感的器件還有有微電子器件，分立半導體器件，電阻器基片，壓電晶體以及薄膜電路等。靜電分析原理解析   ESD是一種高能量、寬頻譜的電磁干擾，干擾途徑主要有兩種：傳導性ESD：主要是瞬間接觸的大電流造成產(chǎn)品內(nèi)部電路的誤動作或損壞。輻射性ESD：空間電磁場耦合，其上升時間短，約為0.71ns，頻譜高達數(shù)百MHz，靜電放電電流會激烈一定頻譜寬度的脈沖能量在空間，產(chǎn)生的電磁場通過寄身電感或電容耦合進敏感電路

4、。傳導性ESD分析原理對靜電電流在電路中防護主要使用一些保護器件，在敏感器件前端構(gòu)成保護電路，引導或耗散電流。此類保護器件有：陶瓷電容，壓敏電阻，TVS管等，下圖給出一個保護電路圖。輻射性ESD分析原理對于靜電產(chǎn)生的場對敏感電路產(chǎn)生影響，防護方法主要是盡量減少場的產(chǎn)生和能量，通過結(jié)構(gòu)的改善增加防護能力，對敏感線路實施保護。對場的保護通常比較困難，在改良實踐中探索出了一種叫做等位體的方法。通過有效地架接，是殼體形成電位相同體，抑制放電。事實證明此種方式有效易于實施。非接地、非導體外殼ESD解決方法：制造ESD地平面和電磁屏蔽。防護靜電的一般方法    *

5、減少靜電的積累（如FPC或者閃存）；    * 使產(chǎn)品絕緣，防止靜電發(fā)生；    * 對敏感線路提供支路分流靜電電流；    * 對放電區(qū)域的電路進行屏蔽；    * 減少環(huán)路面積以保護電路免受靜電放電產(chǎn)生的磁場的影響。前三條是針對直接放電，后兩條是針對關聯(lián)場的耦合。人體模型（HBM）對于企業(yè)產(chǎn)品的靜電實驗發(fā)生器采用人體模型，下圖為人體電容和阻抗示意圖，以及人體模型結(jié)構(gòu)示意圖，可知：等效電容：50-250pF，等效電阻：500-10K，

6、放電電壓：0-20kV傳導性ESD問題描述與解決方案某電子產(chǎn)品接觸式靜電放電的接地改良電子產(chǎn)品抗擊電壓為4.7KV，超過4.7KV就會出現(xiàn)蜂鳴器報警，死機現(xiàn)象。實驗布置圖如下：問題                                 措施  

7、60;                                  結(jié)果1、考慮電荷的泄流，改            改兩線供電為三線供電，&#

8、160;             電子產(chǎn)品抗壓提高到    善電子產(chǎn)品的整體接地          增加接地線路。                  

9、        5.8kv 2、考慮提高PCB板接地，        將PCB板接地與外殼和地線相連，     電子產(chǎn)品抗壓提高到    改善電子線路的接地             使電荷能首先通過地線導出 &

10、#160;           7.9kv 3、對打擊部分的敏感               對敏感點線路利用TVS管接地防       電子產(chǎn)品抗壓提高到了     電路RS232串口電路改良 &#

11、160;      護，提高其抗靜電能力                 9.3kv RS232串口電路改良判定RS232串口9號腳為敏感點。9號腳點都有長導線引出，在工作狀態(tài)下施加微弱電壓，就會報警。選擇有效地方式利用TVS管對其進行保護：    * 所用TVS管型號為：P6KE6.8CA  &#

12、160; * 如圖對九號腳引出的長導線進行了接地改良。抗壓大幅提高。輻射性ESD問題描述與解決方案某皮帶秤的靜電改良某皮帶秤在進行電磁兼容抗干擾測試靜電放電項目中失敗，其測試要求為接觸放電6kv，空氣放電8kv。現(xiàn)象是進行接觸放電打擊時存在放電，顯示屏有異樣，持續(xù)打擊時會死機，有時可恢復?？諝夥烹姇r顯示屏也會有少許放電，然后死機。機體如下圖所示：在防護靜電時，被測物體的外部結(jié)構(gòu)常常起到至關重要的作用。封閉的外殼能有效地對抗靜電，使內(nèi)部電路較少的受到影響。皮帶秤外殼為封閉結(jié)構(gòu)，完全通過測試。內(nèi)殼部分結(jié)構(gòu)松散，內(nèi)殼抗壓能力為：接觸3kV，空氣4kV。由于內(nèi)殼的結(jié)構(gòu)不良，引起各種放電，劇烈的放電電流會影響參考地電位，使得數(shù)字電路邏輯失控，強烈的電磁場會耦合到敏感的信號線，引起信號錯位?？紤]改善內(nèi)殼的鏈接。利用扁銅帶改良其鏈接。顯示屏周圍為敏感地帶，由液晶顯示和控制電路兩部分組成，電路復雜逐一整改不可取。在間隙中填充絕緣材料，提高放電介質(zhì)強度，兩板平行可視為電容器，電容定義為C=S/d，其中為極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，S為極板面積，d為極板間的距離,電容電壓為電