静电原理及整改建议
时间：2023-06-05 阅读：848
一、静电放电
具有不同静电电位的物体相互靠近或直接接触引起的电荷转移。(见GB/T 4365-2003)
二、ESD抗扰度测试实质
从ESD测试配置可以看出，在进行ESD测试时，需要将静电枪的接地线接至参考接地板(参考接地板接安全地)，EUT放置于参考接地板之上(通过台面或0.1m高的支架)，静电放电枪头指向EUT中各种可能会被手触摸到的部位或水平耦合板和垂直耦合板，就决定了ESD测试时一种以共模为主的抗扰度测试，因为ESD最终总要流向参考接地板。
ESD干扰原理也可以从两方面来讲。首先，当静电放电现象发生在EUT中被测部位时，伴随着ESD放电电流也将产生，分析这些ESD放电电流波形的上升沿时间会在1ns以下，这意味着ESD是一种高频现象。ESD 电流路径与大小不但由EUT内部实际连接关系(这部分连接主要在电路原理图中体现)决定，而且还会受这种分布参数的影响。
事实上，在施加静电的过程中，会产生多种电容，比如放电点与内部电路之间的寄生电容、电缆与参考接地板之间的电容、和EUT壳体与参考接地板之间的电容等等。这些电容的大小都会影响各条路径上的ESD电流大小。设想一下，如果有一条ESD电流路径包含了产品内部工作电路，那么该产品在进行ESD测试时受ESD的影响就会很大；反之则更容易通过ESD测试。可见，如果产品的设计能够避免ESD共模电流流过产品内部电路，那么这个产品的抗ESD干扰的设计是成功的，ESD抗扰度测试实质上包含了一个瞬态共模电流(ESD电流)流过产品。
三、静电放电可能产生的损坏和故障
①穿透元器件内部薄的绝缘层，损毁MOSFET和CMOS的元器件栅极；
②CMOS器件中的触发器锁死；
③短路反偏的PN结；
④短路正向偏置的PN结；
⑤熔化有源器件内部的焊接线或铝线。
四、防护建议
(1)PCB周围的做一圈环地作为电源地(如下图所示)，其它走线在内侧。
(2)数字地和电源地进行隔离处理(加10nF电容)。
(3)地尽量完整，如果条件允许的话，主芯片的地尽量不要分割，接地导体的电连续性设计对提高系统的抗ESD能力极为重要。
(4)对于PCB上的金属体，一定要直接或间接地接到地平面上，不要悬空。另外，对于较敏感的电路或芯片，在布局时尽量远离ESD放电点。
(5) 针对比较敏感的电路或芯片，在信号线上加瞬态抑制保护器件进行保护，可以先预留保护器件的位置。
①：USB口(两根信号线和一根电源线一根地线)
防护方案：
封装SOT-143，电压5V。
②：DC 5V电源口
正对地加双向保护器件(电压6V，封装SOD-214AA，功率720W)
③：复位芯片：复位信号对地加超低容值ESD(电压5V，容值小于1pF，封装0402)，上拉3.3V对地加低容值ESD(电压5V，容值10pF，封装0402)。
④：Flash芯片：1、2、3、5、6、7脚对地加超低容值ESD(电压5V，容值小于1pF，封装0402)，8脚(电源脚)对地加低容值ESD(电压5V，容值10pF，封装0402)
⑤：触摸IC：9、10、17、18脚对地加超低容值ESD(电压5V，容值小于1pF，封装0402)
⑥：旋钮：信号口对地加低容值ESD(电压5V，容值10pF，封装0402)
⑦：显示部分：信号口对地留ESD位置(电压5V，容值10pF，封装0402)
⑧：温度采集IC：信号口对地加超低容值ESD(电压5V，容值小于1pF，封装0402)