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ESD_关于空气放电测试方式的一些探讨

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一个人破|  楼主 | 2024-1-22 17:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
看到过别人使用2种空气放电的测试方式
1)先设置好测试电压,然后将ESD generator 圆形枪头接触到面板测试点,再开枪放电。
2)先使ESD generator 圆形枪头充电到要求的测试电压,然后按要求的速度向选定的面板测试点靠近,直到接触到面板测试点。
测试结果是:按第1种方法打,-8KV很容易造成产品运行速度变慢或直接复位。而按第2种方法打,+/-8KV是不容易产生异常。

究竟哪种打法更能反映电容补偿器的实际抗静电能力呢?让我们先看一下空气放电的标准定义,ISO-10605-2008(Road vehicles-Test methods for electrical disturbances from electrostatic discharge)定义如下:
813f4b9bc942981d49fe78958431d7ab

显然,方法2更符合空气放电标准定义。下面我们来尝试说明2种方法打静电造成不同效果的原因。
在系统级(产品)ESD测试中,直接放电采用2种方法:接触放电(首选)和空气放电(对绝缘表面都采用)。
在现实生活中,是不存在单纯的人体接触放电的。接触放电只是存在于系统级 ESD测试中,是为了提高ESD测试结果的重复性,增加可对比性而采用的一种测试方法。
实际的人体放电,是一个人体由远到近,最后接触对放电对象的过程,是一个空气放电到接触放电过程。当带电人体(空手或手持金属工具)接近放电对象时,会和放电对象之间金属(如PCB板地等)构成电容,该电容的值随着二者的靠近而增大。在人体靠近的过程中,会不停给这个电容充电,但这个充电过程电流变化速度相对较小,不会造成危害。当靠近到一定距离时,人体(通常手指或金属工具)与放电对象之间的电场达到一定强度时,会使二者之间空气电离产生火花,继续靠近,二者之间的空气或绝缘层会被击穿产生电弧,形成空气放电,最后人体接触到放电对象(当然实际过程比描述的复杂得多)。
如果产品外壳绝缘效果良好,在设定的测试静电电压下没被击穿,就不会发生空气放电。

在整个系统放电测试过程中,在8KV-10KV电压下,无论是第1种打法,还是第2种打法,都没出现过火花,更没出现过电弧,也就是说没发生空气放电。但第1种打法确实使电容补偿器频繁失效,2种打法效果迥异的原因是什么?
第1种打法,先将ESD generator 圆形枪头接触到面板测试点(此时枪头不带电),这时枪头与LCD及PCB板距离最近,二者之间的电容最大而压差为0。当枪头供电时,即使无空气放电回路,会瞬间给电容充电而形成放电,形成较大的放电电流。如果放电电流足够大足够快(加上PCB抗干扰设计缺陷),在内部电路上产生的干扰就有可能强到使MCU工作异常。
第2种打法,先将ESD generator 圆形枪头放置到离面板测试点一定距离,然后给枪头供电,这时枪头与LCD及PCB板距离最大,二者之间的电容最小而压差为0。给枪头供电时,瞬间通过给电容充电而形成放电,但放电电流相对第1种情况小很多,形成的干扰不足以使MCU工作异常。此时,ESD generator上的放电电压和二者之间的电容上电压达到新的平衡,随着ESD generator向前移动,会不停给二者之间的电容充电,直到枪头接触到测试点达到新的电压平衡而停止。这个充电电流比初始(给枪头供电时刻)的充电电流还要小,变化还要慢,产生的干扰不足以影响MCU正常运行。
在向测试对象移动过程中,由于8KV-10KV电压形成的间隙电场不能够击穿枪头和PCB之间的空气和绝缘面板,没有形成空气放电,只有电容充电电流。因此在8KV-10KV电压条件下,第2种测试法的结果是PASS的,电容补偿器工作不受静电影响。

综上所述,第一种测试方法既不符合ISO-10605-2008(或IEC61000-4-2)规范,也与实际静电放电场景不符,测试结果难以反映测试产品的真实抗静电能力。
第二种测试方法不仅符合ISO-10605-2008(或IEC61000-4-2)规范,也与实际静电放电场景相符,测试结果应该能比较真实地反映测试产品的实际抗静电能力。

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alxd| | 2024-2-4 15:10 | 显示全部楼层
MCU不用单独去做这个ESD吧,得整板做ESD才有效果

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B1lanche| | 2024-2-4 16:24 | 显示全部楼层
这是不是就属于静电检测了?

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Belle1257| | 2024-2-4 19:14 | 显示全部楼层
抗静电的比较有效的方法就是使用屏蔽罩了

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Alina艾| | 2024-2-4 20:05 | 显示全部楼层
其实用ESD元件直接对需要的IO进行保护,也是OK的

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Emily999| | 2024-2-4 21:28 | 显示全部楼层
这种测试确实挺好,可以保证整体产品的一个稳定可靠

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