标签: 静电放电esd

电路保护主要是保护电子电路中的 元器件 在受到过压、过流、浪涌、电磁干扰等情况下不受损坏，电路保护器件则是为产品的电路及芯片提供防护的，确保在电路出现异常的情况下，被保护电路的精密芯片、元器件不受损坏。过压、过流、浪涌、电磁干扰、静电放电等一直是电路保护的重点，因此，市场中的主流电路保护器件也是以防雷 /过压/过流/防静电等为主，常见的保护器件有气体放电管、固体放电管、瞬态抑制二极管、压敏电阻、自恢复保险丝以及ESD静电二极管等。工程师在选型的时候如何才能选择最佳的电路保护器件呢? 1.你要知道你想要防止的损害是什么，许多时候设计工程师会咨询有关浪涌保护器件的问题，但他们却不知道想要避免造成什么损害，因此，你必须做的第一件事是确定要防止直接的雷击、二次冲击(如IEC61000-4-5 标准描述)，还是静电放电(如IEC61000-4-2标准描述)。一旦做出决定，你就可以选择合适的电路保护器件了。 2.决定当故障情况出现时你想要什么结果。例如，你希望在运行时能够耐受故障情况，并在故障情况发生期间和之后保持运作;仅仅在关断时才耐受故障情况，然后在下一次装置上电时进入运作;或者提供保护使装置安全地失效，并在失效结束之后不需要进行运作?你所选择的电路保护器件是取决于这些问题的答案。 3.对于什么是“正常”和“异常”的运行情况，我们需作出合理设想，例如，你无法选用一个在6A下动作的过流保护器件，而期望你的设计在 5.99999A下正常运作，这根本就没有足够的余量。如果你的设计在正常运行情况下消耗6A电流，你必须选用一个在8A或更高电流下动作的过流保护器件 PTC自恢复保险丝。不仅如此，你必须了解最大工作电压、最高环境温度，以及故障电压、故障电流和故障持续时间，才能做出正确的选择。 4.必须要清楚任何保护是不可能做到100%的，如果你设计保护一个特定事件，但是总有可能发生一些更加严重的事件。例如，电信雷电规范所描述的危害比直接雷击要轻微得多，要保护产品防止直接雷击造成的危害是有可能的，但这样做却非常昂贵。 5.在设计开始时就要规划电路保护方案，虽然电路保护器件比过往小了许多，但是在PCB设计完成之后，如果没有充足的空间就不可能添加电路保护器件。 随着科学技术的发展，电力 /电子产品日益多样化、复杂化，电路结构和电子产品的物理尺寸变得越来越小，在设计周期的早期进行电路保护设计变得 更加重要。电路保护和电子保护器件的选型可能看起来优先级不高，但是应当在前期开始设计，消除设计问题并确保您的产品的性能和可靠性。

一、描述： 客户有一台 LENOVO 小雅音箱需要做 ESD 放电测试 ，按照客户的要求，此款音箱的最低标准是要能接受± 4KV 的接触放电，和± 8KV 的空气放电。但是在实际的测试中我们发现，此款样机的抗静电能力为± 1KV ，超过此电压测试的时候就会出现样机无法被平板识别 。由于产品还在开发状态不便公布其外观，下图为示意图： （图一） 二、 整改过程： （图二） 从图二中可以看出，工程师在 PCB 设计的时候已经将 ESD 元器件设计进去了，但是样机的抗静电能力还是这么差，说明 ESD 元器件并没有给静电提供一条更低的阻抗回路，使得静电并没有按照我们预期的路线泄放。 从图一中的结构中分析静电的泄放回路，当静电施加在转接口的时候，静电通过耦合的方式到线材上（ 5V,DEL,D+,D- ， GND ），在通过线材到 PCB 板上，最后通过 PCB 板与水平耦合板之间的分布电容泄放到耦合板上，再泄放到地。而我们整改 ESD 的基本思路就是改变静电的泄放路径，使得静电的泄放路径不包括敏感信号。 由分布电容的公式： C =S/d （其中 S 为分布电容的有效面积， d 为两几板间的距离）可知，通过改变分布电容的有效面积和两几板之间的距离是可以改变分布电容的容值的，从而使得回路的阻抗更低。但是由于结构的限制，我们怎么改变电容， MCU 始终都是在静电的泄放路径上，如图三中，紫色箭头为静电的泄放路径： （ 图三 ） 根据 ESD 的干扰原理，我们可知 ESD 干扰也是一种共模干扰，并且从样机表现出来的现象分析；一种是平板这边有信号发出，样机这边接受不到，一种是平板信号没有发出来。