靜電不能被消除，隻能被控製。

 

控製ESD的基本方法：

 

 

從機構上做好靜電的防護，用絕緣的材料把PCB板密封在外殼內，不論有多少靜電都不能到釋放到PCB上。

 

有了ESD，迅速讓靜電導到PCB板的主GND上，可以消除一定能力的靜電。

 

對於金屬外殼接地的產品我來分析一下ESD問題。

 

先來分析金屬外殼的整機係統的ESD的設計，參考如下結構：

 

 

1
、靜電釋放於機殼，由於沒有理想的接地，會在機殼上建立電壓V。

 

電壓的幅度與接地線阻抗、機殼與大地的電容、機殼與內部電路的電容有關。

 

dv／dt也主要與電容有關。

 

2
、係(xi)統(tong)地(di)與(yu)機(ji)殼(ke)地(di)分(fen)離(li)的(de)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)，內(nei)部(bu)電(dian)路(lu)也(ye)不(bu)會(hui)設(she)計(ji)成(cheng)與(yu)機(ji)殼(ke)連(lian)通(tong)，所(suo)以(yi)幹(gan)擾(rao)進(jin)入(ru)內(nei)部(bu)電(dian)路(lu)主(zhu)要(yao)是(shi)耦(ou)合(he)方(fang)式(shi)。通(tong)過(guo)耦(ou)合(he)方(fang)式(shi)進(jin)入(ru)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)內(nei)部(bu)的(de)情(qing)況(kuang)，與(yu)機(ji)殼(ke)上(shang)建(jian)立(li)的(de)dv／dt，接地線上建立的di／dt有關
，與機殼上建立的電壓絕對值不直接相關。這也是大機箱的電子設備不易受幹擾幹擾的原因，對地電容比較大，不易建立較大的dV／dt和di／dt。

 

建立電壓的絕對值與絕緣強度不夠造成間隙放電有關。

 

3
、如(ru)果(guo)耦(ou)合(he)是(shi)幹(gan)擾(rao)的(de)主(zhu)要(yao)路(lu)徑(jing)

，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)采(cai)取(qu)一(yi)些(xie)措(cuo)施(shi)，措(cuo)施(shi)可(ke)以(yi)是(shi)很(hen)多(duo)不(bu)同(tong)的(de)方(fang)法(fa)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)耦(ou)合(he)路(lu)徑(jing)會(hui)比(bi)較(jiao)多(duo)
，有(you)一(yi)些(xie)還(hai)不(bu)易(yi)察(cha)覺(jiao)，直(zhi)接(jie)采(cai)取(qu)阻(zu)斷(duan)耦(ou)合(he)路(lu)徑(jing)的(de)方(fang)法(fa)不(bu)易(yi)實(shi)現(xian)，除(chu)非(fei)通(tong)過(guo)結(jie)構(gou)分(fen)析(xi)

、幹gan擾rao分fen析xi發fa現xian了le明ming確que的de結jie構gou問wen題ti或huo者zhe路lu徑jing。拉la開kai距ju離li可ke以yi減jian小xiao耦ou合he電dian容rong
，間jian隙xi襯chen墊dian聚ju四si氟fu乙yi烯xi等deng材cai料liao也ye可ke以yi減jian小xiao電dian容rong，從cong而er減jian少shao耦ou合he強qiang度du。

 

實際我有看到客戶的電子產品有這樣的問題：

 

A．內部電路有連接線走線時直接貼住機殼了

，這就會存在設計結構的問題。

 

B．一根高阻抗的輸入線與一根本來沒有幹擾的導線捆紮走線，而這個根本沒有幹擾的導線有一段比較靠近機殼，這也會有耦合ESD的問題。

 

4、或多或少總有一部分幹擾經耦合進入內部電路，是否能處理好這些耦合進來的幹擾；係統接地是關鍵。

 

連續的
、靠得住的係統接地，可以承載內部電路不受外部幹擾，不管係統地是否實際接大地。參考上圖中的耦合路徑分析箭頭路徑分析。

 

在我進行ESD的內部結構電路的PCB分析時，我們可以看到在IO線端口見到電阻電容的設計，這些電容可以把耦合過來的幹擾導入係統地。

 

當幹擾源阻抗比較低時，同時信號允許的情況下

，可以串電阻或者磁珠改善。

 

注意：對於高頻電路，電容對幹擾和有用信號同時起作用，所以不能用於高頻信號電路。但使用TVS器件時（較小的結電容）電壓高於信號電壓，基本對有用信號沒有影響。

 

有必要說明一下：當信號電平為0時，從0電(dian)平(ping)開(kai)始(shi)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)就(jiu)需(xu)要(yao)消(xiao)耗(hao)能(neng)量(liang)給(gei)電(dian)容(rong)充(chong)電(dian)
，適(shi)當(dang)電(dian)容(rong)量(liang)可(ke)以(yi)吸(xi)收(shou)掉(diao)幹(gan)擾(rao)能(neng)量(liang)，使(shi)幹(gan)擾(rao)電(dian)平(ping)達(da)不(bu)到(dao)邏(luo)輯(ji)動(dong)作(zuo)電(dian)平(ping)
，電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)電(dian)路(lu)不(bu)受(shou)幹(gan)擾(rao)。TVS在這個過程中基本不起作用，即便幹擾電平已經達到邏輯動作電平。

 

很多時候由於幹擾能量是吸收不完會穿過PCB
，會通過CPU／MCU，如上圖中的箭頭所示路徑。

 

所以後麵我再分析電子產品內部ESD的問題設計時知道：一方麵我們要規劃幹擾在PCB上的路徑（注意這是在布板PCB板時需要提前規劃）；另一方麵要盡量控製幹擾幅度。

 

5、kongqifangdianzhuyaoshikongjiandefushechengfen，yimeiyoumingquedelujing，duiyurongxingouheqingkuang，shouraobuweihuiyoujiaodamianjiyijijiaojindejuli
，butairongyishibielujing
，suoyicongminganbuweirushoubijiaorongyi。

 

實際的ESD都是非常高電壓的空氣放電模式
，空間放電於接縫、插座、按鍵等。

 

相對接觸放電，空氣放電幹擾情況要複雜很多。

 

 

最常見的是金屬殼與按鍵
、顯示屏的縫隙；也很容易出現顯示的故障。

在對金屬殼體做接觸放電通過的前提下
，需要對這些縫隙做空氣放電，可能出現幹擾情況如：顯示閃爍、誤讀按鍵、機器重啟複位等。

 

我們要首先排除放電火花直接進入電子產品或設備的情況，幹擾過程相對簡單

，我們可以尋找一下放電怎麼會繞過殼體。

 

處理也簡單：縮小縫隙，內部電路控製好絕緣間距。

 

比較常見的是放電火花落在金屬殼體上出現幹擾。

 

接觸與空氣放電於殼產生的幹擾是不同的。

 

接觸放電於金屬殼體，產生比較大的di／dt，在結構件接地良好的情況下，僅有微弱的dv／dt。空氣放電於金屬殼體，槍頭有較大dv／dt

，槍前部高壓部分體積越大，這個dv／dt越強
；這個dv／dt很可能超過接觸放電在接地不良金屬構件上產生的大的電壓V。

 

同時火花有較大的di／dt，yejiushishuoyoutubiandianchangyucichang。tubiandianchangyijinchangrongxingouhedefangshicongjueyuangoujianbuweiouhedaoneibudianlu，tubiancichangyijinchangganxingouhefangshichuantoujueyuanjianjinruneibudianlu。

 

我在進行電子產品整機ESD設計時通常建議分三步走：

 

（1）防止外部電荷流入電路板而產生瞬態耦合幹擾；

 

（2）防止外部磁場對電路板產生瞬態耦合幹擾；

 

（3）防止靜電場產生的瞬態耦合幹擾。

 

在發生 ESD 問題時，解決方案有：

 

－ 改進係統的接地設計（包括機箱機櫃、控製麵板、通信電纜連接）。

 

－ 改進電路板的接地設計
，對外接口 ESD 接地的設計。

 

－ 發現係統死機

、複位或通信錯誤的根本原因，在PCB 板進行相應信號處理和在軟件上進行處理， 也是解決 ESD 問題 的最好辦法

，費用最低，但難度較大、較為耗時。

 

我再總結一下，對於電子產品／設備－整機級的堵和導

 

1、外殼和結構件：金屬以及可導電的電鍍材料等
，屬於容易吸引和聚集靜電的材料
；ESD要求很高的項目要盡可能避免使用這些材料。

 

2、必須使用導體材料時：結構上要事先預留有效而布局均勻的接地點

；一般來說，頂針或者金屬彈片的接地效果優於導電泡棉和導電布。

 

3、無法做接地處理的例如電鍍側鍵等，需要重點在主板上做特別處理。包括：

 

（1）增加壓敏電阻、TVS或者電容等器件；

 

（2）預留GND管腳；

 

（3）板邊露銅吸引靜電放電
；

 

4、外殼上的金屬件，距離器件和走線必須大於2．2mm以上距離。

 

5、堆疊上避免器件裸露於孔、縫邊
；如果無法避免的話，則要在組裝上想辦法堵

；常見的做法有粘貼高溫膠帶或者防靜電膠帶等阻隔；所有結構設計需要留有增加隔離片的空間。

 

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