ESD问题整改案例分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
放电。
一、静电放电简介
3 静电危害对象
精密芯片：芯片越来越集成、微小，抗击电压也越来越小， 极易受到静电电流影响。
MOS器件：MOS器件每条路径都有自己的放电特性，电位 差超过路径间的绝缘物的介电强度，会发生介质击穿，从而 损坏电路。
PCB板：ESD电流会直接通过电路板烧毁PCB上对ESD敏感 的电路元件。
1.测试方法 直接接触放电(尖电极头)：直接接触放电端安装在ESD模
拟器上，并对可触及的放电点直接接触放电试验，试验电 压采用表B.1规定的接触放电电压等级。 空气放电(半圆电极头)：空气放电端安装在ESD模拟器上， 距离被试设备至少15mm。放电端垂直(±15°)对准放电位 置，以速度不大于5 mm/s缓慢靠近，直至放电。按照表 B.1中空气放电电压等级测试各点。如无放电产生，则继 续移动放电端直至放电端与放电点接触。如仍无放电产生， 则此位置及此电压等级下的试验停止。 垂直耦合板、水平耦合板放电
（2）无接地系统
对外无接地的电力电子系统被称为无接地系统，没有外部接地的
电力电子产品，ESD电流的泄流路径一般是通过产品具有最大电容部
三、传导型静电放电问题整改案例
某电子产品接触式静电放电问题整改
ESD发生器采用苏州泰斯特电子科技有限公司生产的型号为ESD20静电放电测试仪器，其性能满足IEC61000-4-2标准要求，电子产品 抗击电压为4.7KV，超过4.7KV就会出现蜂鸣器报警，死机现象。实 验布置图如下：
问题分析
静电放电问题案例分析
主讲人：刘勇 江苏省电气装备电磁兼容工程实验室
南京师范大学
一、静电放电简介
1.静电放电概述
自然界中的物质，可经由某种过程而获得或失去电子(例如摩擦或感 应起电)，这类的电荷即称为静电。当这些正电荷或是负电荷逐渐累 积时，会与周围环境产生电位差，电荷若是经由放电路径而产生在不 同电位之间移转现象，即称此为静电放电现象，简称为ESD (Electro Static Discharge)。例如某绝缘的导体（螺丝起子）带有足够高电 荷,当它靠近有相反电势的集成电路（IC，Integrated Circuit）时 ，电荷“跨接”，引起静电放电。
某型号商用电力集中器静电放电问题整改
根据静电放电抗扰度试验国家标准GB17626.2-2006规定，静电放电的测 试方法主要分为三种：①空气放电方法②接触放电方法③间接放电即耦合板 放电方法。针对某型号商用电力集中器，它可以完全通过前两种试验，试验 条件为：空气放电15KV，接触放电8KV；但是当采用如图2-1所示的耦合板 放电试验方法测试时，放电电压为8KV，试验过程中电力集中器会自动重启 ，该现象说明其不能通过该项测试。显然，此产品的静电放电问题属于辐射 性ESD，其静电放电威胁主要通过空间电磁场的耦合导致系统运行异常。
地线：ESD电流经过地线，若接百度文库材质不良会产生高阻抗， 形成高干扰电压，会是接地线路对正常工作电路造成干扰。
对ESD敏感的器件还有有微电子器件，分立半导体器件，电 阻器基片，压电晶体以及薄膜电路等。
一、静电放电简介
4.静电放电分析 ESD是一种高能量、宽频谱的电磁干扰，干扰途径主要
有两种： 传导性ESD：主要是瞬间接触的大电流造成产品内部电路 的误动作或损坏。 辐射性ESD ：空间电磁场耦合，其上升时间短，约为 0.7~1ns，频谱高达数百MHz，静电放电电流会激烈一定频 谱宽度的脉冲能量在空间，产生的电磁场通过寄身电感或 电容耦合进敏感电路。
案例分析
（1）非金属绝缘体外壳
电力电子设备根据外壳的导电性分为金属外壳和非金属绝缘体外
壳。具有金属外壳的设备有一个非常显著的优点，它的金属外壳可以
作为ESD电流的一个泄流路径，但同时它也促进了静电放电；对于非
金属绝缘体外壳设备，它的优点是阻止了静电放电的发生，但是除非
做到绝对的绝缘，否则通过接缝和隙缝静电放电就可能发生。 DJGZ22-GY200型电力集中器实物如上图所示，它的外壳为塑料材料，
5.8kv
2、考虑提高PCB板接地， 将PCB板接地与外壳和地
改善电子线路的接地
线相连，使电荷能首先通
过地线导出
电子产品抗压提高到 7.9kv
3、对打击部分的敏感电 路RS232串口电路改良
对敏感点线路利用TVS管
接地防护，提高其抗静电 能力
电子产品抗压提高到了 9.3kv
四、辐射型静电放电问题整改案例
静电放电的产生有两个基本条件，一是电荷的积累，电荷的积累是前 提，然后是“跨接”，电荷的剧烈流动就是放电。所以从这两个方面 就行控制就能有效地防护静电放电的产生。
静电放电及其影响是电子设备的一个主要干扰源。
一、静电放电简介
2.静电放电产生的三个条件：
电荷的积累，静电荷积累在绝缘体上； 静电荷通过接触或感应转移到导体上； 充满静电的导体接近一个金属器件，产生
一、静电放电简介
5.防护静电的一般方法 减少静电的积累； 使产品绝缘，防止静电发生； 对敏感线路提供支路分流静电电流； 对放电区域的电路进行屏蔽； 减少环路面积以保护电路免受静电放电产生磁场的影响； 前三条是针对直接放电，后两条是针对关联场的耦合。
二、静电放电的测试方法
属于非金属绝缘体。当采用水平耦合板或者垂直耦合板进行放电试验
时，电力集中器的塑料外壳会聚集大量同极性的放电电荷，属于金属 导体的电路板支架连接着外壳和集中器内部的PCB电路板，聚集在外
壳上的大量静电电荷通过该支架和空间电磁场耦合进入电子电路，产
生静电放电，从而严重影响了电路中敏感的电力电子器件的正常工作。 这是具有非金属绝缘体外壳的电力电子设备的一种常见静电放电模型。
判定RS232串口9号脚为敏感点。9号脚点都有长导线引出 ，在工作状态下施加微弱电压，就会报警。选择有效地方 式利用TVS管对其进行保护：
所用TVS管型号为：P6KE6.8CA
问题分析
问题
措施
结果
1、考虑电荷的泄流，改 改两线供电为三线供电， 电子产品抗压提高到
善电子产品的整体接地 增加接地线路。
一、静电放电简介
3 静电危害对象
精密芯片：芯片越来越集成、微小，抗击电压也越来越小， 极易受到静电电流影响。
MOS器件：MOS器件每条路径都有自己的放电特性，电位 差超过路径间的绝缘物的介电强度，会发生介质击穿，从而 损坏电路。
PCB板：ESD电流会直接通过电路板烧毁PCB上对ESD敏感 的电路元件。
1.测试方法 直接接触放电(尖电极头)：直接接触放电端安装在ESD模
拟器上，并对可触及的放电点直接接触放电试验，试验电 压采用表B.1规定的接触放电电压等级。 空气放电(半圆电极头)：空气放电端安装在ESD模拟器上， 距离被试设备至少15mm。放电端垂直(±15°)对准放电位 置，以速度不大于5 mm/s缓慢靠近，直至放电。按照表 B.1中空气放电电压等级测试各点。如无放电产生，则继 续移动放电端直至放电端与放电点接触。如仍无放电产生， 则此位置及此电压等级下的试验停止。 垂直耦合板、水平耦合板放电
（2）无接地系统
对外无接地的电力电子系统被称为无接地系统，没有外部接地的
电力电子产品，ESD电流的泄流路径一般是通过产品具有最大电容部
三、传导型静电放电问题整改案例
某电子产品接触式静电放电问题整改
ESD发生器采用苏州泰斯特电子科技有限公司生产的型号为ESD20静电放电测试仪器，其性能满足IEC61000-4-2标准要求，电子产品 抗击电压为4.7KV，超过4.7KV就会出现蜂鸣器报警，死机现象。实 验布置图如下：
问题分析
静电放电问题案例分析
主讲人：刘勇 江苏省电气装备电磁兼容工程实验室
南京师范大学
一、静电放电简介
1.静电放电概述
自然界中的物质，可经由某种过程而获得或失去电子(例如摩擦或感 应起电)，这类的电荷即称为静电。当这些正电荷或是负电荷逐渐累 积时，会与周围环境产生电位差，电荷若是经由放电路径而产生在不 同电位之间移转现象，即称此为静电放电现象，简称为ESD (Electro Static Discharge)。例如某绝缘的导体（螺丝起子）带有足够高电 荷,当它靠近有相反电势的集成电路（IC，Integrated Circuit）时 ，电荷“跨接”，引起静电放电。
某型号商用电力集中器静电放电问题整改
根据静电放电抗扰度试验国家标准GB17626.2-2006规定，静电放电的测 试方法主要分为三种：①空气放电方法②接触放电方法③间接放电即耦合板 放电方法。针对某型号商用电力集中器，它可以完全通过前两种试验，试验 条件为：空气放电15KV，接触放电8KV；但是当采用如图2-1所示的耦合板 放电试验方法测试时，放电电压为8KV，试验过程中电力集中器会自动重启 ，该现象说明其不能通过该项测试。显然，此产品的静电放电问题属于辐射 性ESD，其静电放电威胁主要通过空间电磁场的耦合导致系统运行异常。
地线：ESD电流经过地线，若接百度文库材质不良会产生高阻抗， 形成高干扰电压，会是接地线路对正常工作电路造成干扰。
对ESD敏感的器件还有有微电子器件，分立半导体器件，电 阻器基片，压电晶体以及薄膜电路等。
一、静电放电简介
4.静电放电分析 ESD是一种高能量、宽频谱的电磁干扰，干扰途径主要
有两种： 传导性ESD：主要是瞬间接触的大电流造成产品内部电路 的误动作或损坏。 辐射性ESD ：空间电磁场耦合，其上升时间短，约为 0.7~1ns，频谱高达数百MHz，静电放电电流会激烈一定频 谱宽度的脉冲能量在空间，产生的电磁场通过寄身电感或 电容耦合进敏感电路。
案例分析
（1）非金属绝缘体外壳
电力电子设备根据外壳的导电性分为金属外壳和非金属绝缘体外
壳。具有金属外壳的设备有一个非常显著的优点，它的金属外壳可以
作为ESD电流的一个泄流路径，但同时它也促进了静电放电；对于非
金属绝缘体外壳设备，它的优点是阻止了静电放电的发生，但是除非
做到绝对的绝缘，否则通过接缝和隙缝静电放电就可能发生。 DJGZ22-GY200型电力集中器实物如上图所示，它的外壳为塑料材料，
5.8kv
2、考虑提高PCB板接地， 将PCB板接地与外壳和地
改善电子线路的接地
线相连，使电荷能首先通
过地线导出
电子产品抗压提高到 7.9kv
3、对打击部分的敏感电 路RS232串口电路改良
对敏感点线路利用TVS管
接地防护，提高其抗静电 能力
电子产品抗压提高到了 9.3kv
四、辐射型静电放电问题整改案例
静电放电的产生有两个基本条件，一是电荷的积累，电荷的积累是前 提，然后是“跨接”，电荷的剧烈流动就是放电。所以从这两个方面 就行控制就能有效地防护静电放电的产生。
静电放电及其影响是电子设备的一个主要干扰源。
一、静电放电简介
2.静电放电产生的三个条件：
电荷的积累，静电荷积累在绝缘体上； 静电荷通过接触或感应转移到导体上； 充满静电的导体接近一个金属器件，产生
一、静电放电简介
5.防护静电的一般方法 减少静电的积累； 使产品绝缘，防止静电发生； 对敏感线路提供支路分流静电电流； 对放电区域的电路进行屏蔽； 减少环路面积以保护电路免受静电放电产生磁场的影响； 前三条是针对直接放电，后两条是针对关联场的耦合。
二、静电放电的测试方法
属于非金属绝缘体。当采用水平耦合板或者垂直耦合板进行放电试验
时，电力集中器的塑料外壳会聚集大量同极性的放电电荷，属于金属 导体的电路板支架连接着外壳和集中器内部的PCB电路板，聚集在外
壳上的大量静电电荷通过该支架和空间电磁场耦合进入电子电路，产
生静电放电，从而严重影响了电路中敏感的电力电子器件的正常工作。 这是具有非金属绝缘体外壳的电力电子设备的一种常见静电放电模型。
判定RS232串口9号脚为敏感点。9号脚点都有长导线引出 ，在工作状态下施加微弱电压，就会报警。选择有效地方 式利用TVS管对其进行保护：
所用TVS管型号为：P6KE6.8CA
问题分析
问题
措施
结果
1、考虑电荷的泄流，改 改两线供电为三线供电， 电子产品抗压提高到
善电子产品的整体接地 增加接地线路。