静电放电测试需要知道的那些事

静电放电测试需要知道的那些事

静电放电（ESD）测试是电子电气设备安全性评估的重要环节。本文将详细介绍ESD模拟测试的基础知识，包括静电发生器放电头参数的选择、接触放电和空气放电位置的确定、试验注意事项以及试验结果的判断标准。这些内容将帮助读者更好地理解和执行ESD测试，确保设备的安全性和可靠性。

静电发生器放电头参数的选择（放电电阻和储能电容）

1. IEC61000-4-2/GBT17626.2

• 这是电子电气设备ESD模拟测试的通用标准，适用于大多数产品测试情况。有些产品有专门的产品标准，也是基于此标准。
• 选择的元件参数为150PF和330Ω。其中，150PF电容参数代表人体电容量的储能电容器标称值；330Ω电阻参数表示人体握有钥匙或金属工具等金属物时的源电阻。这种金属放电情况足以严格地表示现场的各种人员放电情况。

2. ISO10605/GBT19951

• 针对道路车辆静电放电产生的电骚扰试验方法。不同的电容、电压、电阻表征人在汽车环境下作为静电电荷源的不同特性。
• 需要用到330PF和150PF两个放电端，电阻为2000Ω。
• 对整车实验时，330PF、2000Ω用于车内可触及的全部放电点试验；150PF、2000Ω用于站在车外及进入车内过程中可方便触及的放电点试验。针对汽车电子模块（如导航）试验时，使用150PF、2000Ω放电端。

3. 人体放电模式（EIA/JESD22-A114-A）

• 模拟人体因摩擦等原因积累静电，触碰IC时产生的放电情况。不同HBM静电电压会产生不同的瞬间放电电流时间关系。

4. 机器放电模式（EIAJ-IC-121 method20）

• 模拟金属机器积累静电，触碰IC时的放电情况。由于机器为金属，等效电阻为0Ω，放电过程很快，瞬间电流比HBM大得多。

可以看出，不同的放电端参数对测试结果有影响。例如，300PF、2000Ω放电端的RC时间常数为600ns±130ns，这可能会对防护器件产生更大的破坏性。

接触放电和空气放电位置的选择

静电放电只施加在正常使用时可接触到的受试设备的点和面。具体包括：

1. 接触放电：对可触及的放电点（一般为导体，可以用万用表的二极管档进行测量）。
2. 空气放电：对不可触及的放电点（如绝缘缝隙）。

以下情况不进行测试：

1. 在维修和保养时才接触的点和表面。
2. 设备安装固定后或按照说明使用后不再能接触到的点和面。
3. 由于功能要求，对静电放电敏感并有静电警告标签的地方。
4. 外壳为金属的同轴连接器和多芯连接器可接触的点（信号脚）。该情况只对金属外壳接触放电，如果为非导电材料只进行空气放电。

试验注意事项

1. 放电头应与受试位置表面垂直，保证可重复性。
2. 接触放电必须保证放电尖端与导体面良好接触，不能有缝隙，不然会产生拉弧，严重影响测试结果。
3. 空气放电时，放电端需要距离被试设备至少15mm，闭合开关，再靠近受试点，直至放电。决不能将圆形放电头直接放在被试点上面，当放电后将放电头移开。必须形成单次放电，因为单次放电的波形符合标准波形（有些静电枪只要按下开关会一直放电）。缓慢靠近还可以减少多次放电、低电位放电、避免强电场干扰影响测试结果。
4. 当测试一个产品时应该首先确认要进行接触或空气放电的位置，先进行一个极性的测试，完成后再进行另一个极性的测试。
5. 空气放电的测试，有些绝缘点是放不出电的，这时在现测试等级下就不用测试。除非有更高的等级要求，将重复前面的步骤。
6. 对于放电点表面有涂漆的情况，应采用以下的操作程序：

• 如果设备厂家未说明涂漆为绝缘层，则需要将漆刮开，让放电头与导电层接触；
• 如果指明为绝缘层，应只进行空气放电，不应进行接触放电。

试验结果判断

1. 通用标准

• CLASS A：在制造商、委托方或购买方规定的限值内性能正常；
• CLASS B：功能或性能暂时丧失或降低，但在骚扰停止后能自行恢复，不需要操作者干预；
• CLASS C：功能或性能暂时丧失或降低，但需操作人员干预才能恢复；
• CLASS D：因设备硬件或软件损坏，或数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低。

2. 道路车辆

• A类：设备或系统暴露于干扰期间和之后，能执行预先设计的所有功能。
• B类：设备或系统暴露于干扰期间，能执行其设计的所有功能，然而一项或多项超出偏差，但在移出干扰后自行恢复。
• C类：设备或系统暴露于干扰期间，不能执行设计的一项或多项功能，但在移出干扰后自行恢复。
• D类：设备或系统暴露于干扰期间，不能执行设计的一项或多项功能，在移出干扰后通过简单的操作、复位后自行恢复。
• E类：设备或系统暴露于干扰期间和之后，不能执行设计的一项或多项功能，且如果不修理或替换，则不能恢复。