常見的ESD試驗等級為接觸放電：1級——2KV;2級——4KV;3級——6KV;4級——8KV;空氣放電：1級——2KV;2級——4KV;3級——8KV;4級——15KV。本人所處的醫療電子行業
，產品的ESD試驗一般要達到第3等級
，即接觸6KV，空氣8KV。在整機ESD試驗方麵，本人也搞過了幾台不同型號的產品，也算搞出了一點眉目，總體的解決思想是把靜電流向地，現總結如下。

 

1. 電源加TVS管

 

特別是對於裸露在外的一些接口，比如USB、VGA
、DC、SD卡等，對這些接口進行接觸放電時，靜電很容易就會“串”到dao電dian源yuan線xian上shang
，靜jing電dian由you本ben來lai的de共gong模mo變bian成cheng了le差cha模mo，此ci時shi電dian源yuan上shang就jiu會hui產chan生sheng一yi個ge很hen高gao的de尖jian峰feng，很hen多duo芯xin片pian都dou承cheng受shou不bu了le，發fa生sheng死si機ji，複fu位wei等deng問wen題ti。對dui於yu電dian源yuanVCC的ESD保護，可以並接TVS管來解決。TVS管與穩壓二極管很相似
，都有一個額定的電壓，不同的是它的響應速度特別快，對靜電有很好的泄放作用。例如對於USB接口(見圖1.1、圖1.2)，VCC和外殼地之間並接5V的TVS管。相當於把電源和地鉗位在5V以內
，這樣可以有效地把靜電電流導向地，達到效果很明顯。要注意的是布局布線的時候，TVS管要盡量靠近接口的位置，TVS的陰極以最近的路徑接到接口的外殼地(如果有的話)。

 

圖1.1

 

圖1.2

 

2. 對外接口信號線ESD保護

 

對外接口的信號線同樣需要保護，否則靜電經過信號線直接到達芯片IO管腳
，雖然芯片的IO都有二極管保護，一般可以抵禦+-2KV的靜電，但是對於+-6KV的ESD接觸放電，就會遭遇損壞的風險。同樣是USB接口，如圖2.1，差分信號線D+和D-接了個ESD器件TPD4S012，實際上是與USB電源和地並接反向二極管
，把電流導向USB電源或者地。

 

圖2.1

 

3. 敏感器件電源添加LC濾波

 

有些IC特別容易受靜電影響


，進行ESD試驗時

，總是發生複位或者死掉。究其原因
，一般都是電源引腳受到幹擾。對此可以對其電源添加LC濾波。一般芯片的VDD管腳旁邊都會有一個去耦電容
，但是這個去耦電容是沒有辦法有效攔截靜電的，甚至是幾十uF的de鉭tan電dian容rong並bing接jie小xiao電dian容rong，效xiao果guo仍reng舊jiu不bu佳jia。這zhe時shi候hou，如ru果guo再zai串chuan一yi個ge小xiao電dian感gan，情qing況kuang就jiu得de到dao很hen好hao的de改gai觀guan。靜jing電dian放fang電dian會hui產chan生sheng一yi個ge尖jian峰feng，同tong屬shu於yu高gao頻pin幹gan擾rao，LC可以很好地將高頻濾除，使通過電感之後的尖峰大大減弱
，IC就不容易死機或者複位。

 

本人有一次對整機EMC整改，ESD試驗時
，按鍵控製板的MCU老是複位。後來用示波器進行追蹤，發現是外部看門狗芯片發生複位，導致MCU複位。於是先在電源上並接TVS管
，還是會複位;再在看門狗芯片VCC管腳旁並接22uF鉭電容，情況好一些

，但還是會複位;最後再串接一個0.47uH的貼片電容
，組成LC濾波(如圖3.1所示)。在+-6KV的ESD接觸放電下
，就再也不會複位
，而且工作正常。

 

圖3.1

 

4. PCB鋪地要求

 

PCB要盡可能多的鋪地。如果是雙麵板，兩麵都要大麵積鋪銅

，而且還要有足夠的地過孔;如果是四層板或以上
，主要元件層的臨近平麵層要設置成地層。比如四層板
，如果主要元件在頂層，那麼分層為：頂層->地層->電源層->底層;如果主要元件在底層
，分層為：頂層->電源層->地層->底層。

 

5. 接地要求

 

jingdianyaodedaoyouxiaoshifang
，jiuyaobaozhenglianghaodejiedi。duiyuyiliaodianzi
，yibandeyiliaodianzichanpinbirujianhuyi，jishenhoumiandouhuiyouyigedengdianweijiediduan。zaizuoESD試驗的時候，這個接地端也是要接大地的，這樣就有了一個靜電快速泄放的途徑。如圖5.1，假如主電路板分為三個模塊：dianyuanban，zhukongbanhejiekouban，jiekoubandejiekouwaikediyaohexinhaodifenkai，ranhoujiekoubandewaikedihedengdianweiduanyongcudaoxianxianglian。xitongdexinhaodikeyicongdianyuanbandewaikediyuxinhaodixianglianranhougongyongyigencudaoxianyudengdianweiduanxianglian。zhisuoyimeiyoucaiyongmeikuaibandoufenbiejiedaodengdianweiduandexingxingjiedifangfa
，shiyinweixingxingjiedihuixingchengjiedihuanlu
，congerzengjiashepinzaoshengherongyishoudianciganrao。

 

圖5.1

 

6. PCB布局布線

 

從原理圖的設計到PCB的布局布線，EMC的設計思想就應該在深深的腦海裏。設計出了好的原理圖，如果PCBbujubuxianbudang，namechulaidebanzishishibaide。ruguoxinpiandequoudianronglixinpiandeguanjiaohenyuan

，nayejiushiqulequoudezuoyong。ruguominganxinhaodezouxiantaichang
，jiuhuiyinruyixiangbudaodedianciganrao。zaikangESD方麵

，敏感的器件或者信號線(如reset)應該遠離PCB邊緣，防止空氣放電直接幹擾到器件和信號線。PCB邊緣應該留有一定寬度的空隙或者鋪銅。

 

 

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