國內標準GB/T17626.2和國際標準IEC61000-4-2所提到的空氣放電和接觸放電是針對整機產品或PCB級別的抗ESD能力驗證。
靜電放電全名:Electrical Static Discharge ,靜電試驗簡稱為ESD。
一、靜電放電兩種放電方法
靜電放電ESD試驗包含兩種放電類型:一種是接觸放電,另一種是空氣放電。
空氣放電方法(air discharge method)將試驗發(fā)生器的充電電極靠近受試設備直至接觸到受試設備的一種試驗方法。
接觸放電方法(contact discharge method)將試驗發(fā)生器的電極保持與受試設備的接觸并由發(fā)生器內的放電開關激勵放電的一種試驗方法。
通常帶靜電物體(人體)可以直接接觸到的金屬部分采用接觸放電。帶靜電物體接觸不到的非金屬部分采用空氣放電。
如存在未明確指明的絕緣層,應將放電頭刺穿絕緣層進行接觸放電;如明確指明為絕緣層,則應采用空氣放電。
例如:一個帶塑料外殼的產品,外露的連接器需要采用接觸放電,而塑料殼的接縫需要采用空氣放電。接觸放電和空氣放電的電壓等級如下表所示,通常認為15kV的空氣放電等效于8kV的接觸放電。
二、接觸放電和空氣放電有哪些不同
1.靜電放電發(fā)生器接觸放電所用的槍頭為尖頭,而空氣放電槍頭為圓頭。
2.兩種方法除了在槍頭上的不同,在IEC內置電壓等級也有不同,如信息技術產品,接觸測試+4kV,空氣+8kV在實際的實驗操作當中也有很大的區(qū)別。
3.另外IEC標準當中明確的說到:在進行靜電放電接觸放電試驗時,槍頭對準產品后,在扣動扳機進行試驗;而在進行空氣放電試驗時,先扣動扳機再往被試產品上進行試驗。
4.接觸放電為優(yōu)先選擇試驗方法,空氣放電則為用在不能使用接觸放電的場合中。
5. 對于空氣放電試驗,試驗應按照標準規(guī)定的試驗等級逐級實施,直至達到規(guī)定的試驗等級。對于接觸放電試驗,除非產品委員會有不同的規(guī)定,按照規(guī)定的試驗等級實施。
6.接觸放電是優(yōu)先選擇的試驗方法,空氣放電則用在不能使用接觸放電的場合中。
三、防護措施
1.接觸放電防護措施
(1)低阻抗接地設計:金屬外殼、接口等導電部件通過多點接地,接地阻抗需<1Ω。
(2)瞬態(tài)電流分流: 在接口(如USB、HDMI)處并聯(lián)TVS二極管(響應時間<1ns)。
(3)電源輸入/輸出端增加ESD防護器件(如PESD、TVS陣列)。
2.空氣放電防護措施
(1)絕緣與屏蔽設計:表面絕緣處理和電磁屏蔽。
(2)減少耦合路徑:縫隙和孔徑控制,共模干擾抑制。外殼縫隙寬度<0.5mm(避免電弧穿透),或設計迷宮結構延長放電路徑。散熱孔采用蜂窩狀結構,孔徑<1mm并增加金屬網屏蔽。信號線使用共模扼流圈(CMC),抑制高頻輻射干擾。
(3)軟硬件協(xié)同防護:MCU程序增加看門狗(Watchdog)和狀態(tài)自檢,ESD觸發(fā)后自動復位。關鍵數(shù)據(jù)存儲采用ECC校驗或雙備份機制,防止數(shù)據(jù)篡改