ESD 测试(IEC 61000-4-2):实用技巧与对策

静电放电(ESD)测试用于检验对人员或物体放电的抗扰度。放电的边沿非常快(纳秒级),因此电路板布局和接地对结果影响很大。

测试方法

• 接触放电:放电前,放电枪头先接触导电部位(金属外壳、螺钉、连接器外壳)。其重复性更好,因此标准优先采用。
• 空气放电:枪头靠近绝缘表面(塑料接缝、按键),通过空气放电。用于无法进行接触放电的部位。
• 间接放电:以接触模式向水平耦合板(HCP)和垂直耦合板(VCP)放电,评估附近物体放电的影响,并与直接放电一并进行。

流程与合格判据

• 从低到高逐级提升等级直至规定值;除非产品标准另有规定,基础标准要求同时满足所有较低等级。
• 按产品标准和测试计划规定的放电次数和极性进行测试(基础标准通常为每个点每种极性 10 次),并遵守放电间隔。
• 按产品标准中的判据对结果分类(保持正常运行、可自动恢复的暂时性故障、需要操作人员干预)。请在测试计划中预先定义。

板级对策

• 将 TVS 二极管直接放在连接器处,并使通往被保护引脚的走线尽可能短。走线电感会抬高钳位电压,因此接地回流路径也要保持尽量短。
• 让放电电流首先流向机壳地,避免经过敏感电路,并设计好机壳与板上地之间的路径。
• 在复位、中断等敏感信号上增加 RC 滤波器和软件消抖(计算器:RC 滤波器)。
• 外壳接缝是放电侵入的路径。可考虑使用导电衬垫或搭接结构。

现场笔记

• 在空气放电测试中,我们观察到放电从外壳缝隙进入内部。仅靠螺栓紧固并不够,关键在于在缝隙中加入导电衬垫或绝缘材料。