静电测试知多少

作者：方新杰、韦雪梅

一. 概述

电磁兼容EMC可以分为两大类，一类是我们熟悉的辐射骚扰EMI，另一类是电磁敏感度EMS，指电子设备受电磁干扰的敏感程度，静电测试就属于EMS测试项中的一项。本文将对静电测试项目与静电防护做一个简单的介绍。

二. 关于静电测试你知道哪些？

1. 静电测试的目的

静电测试是为了看在实际使用中产生的静电是否会对产品造成损坏或导致产品性能下降，人体静电是引起静电损失和发生意外爆炸的最主要和最经常的因素，因此国内外对电子产品的防静电危害都是要求以防人体静电为主，并建立了人体模型HBM。

2. 通用测试标准

标准中包含有标准适用的范围，术语和定义，试验等级，试验发生器，试验配置，试验程序和试验结果评价等内容，不同的产品可以参考已有标准来制定静电测试计划。

3. 放电方式与等级

直接放电：直接对受试设备实施放电，包括接触放电和空气放电；

间接放电：对受试设备附近的耦合板实施放电，以模拟人员对受试设备附近的物体的放电。

试验严酷度等级：

实验结果分类：

a) 在制造商、委托方或购买方规定的限值内性能正常
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；
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；
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。

三. 设计中需要考虑哪些静电防护措施

1. 静电如何干扰设备

静电放电波形如下：

由静电放电波形可知，静电放电瞬间具有很强的瞬时电压与电流，由此会在空间中激发瞬态电磁场。由此可知，静电主要以两种方式对电路产生影响，一种是线束传导干扰，另一种是空间电磁辐射干扰。线束传导干扰指的是静电能量（瞬时的高电压与大电流）在线束上传导，对路径上的负载器件造成干扰与损毁（高压击穿）；空间辐射干扰是指静电放电瞬间产生的强的电磁场能量，在电路环路中感应出的电压与电流，对电路系统造成干扰，影响电路系统的稳定性。若以静电放电上升时间Tr=1ns计算，则静电电磁场干扰频宽为：

静电放电瞬间的过压会导致电路器件损坏甚至失效，敏感电路在静电放电瞬间受到电磁干扰可能造成误动作。

2. 静电防护

为了应对可能存在的静电问题，在电路设计初期我们应该充分考虑对电路做静电防护。通常产品的金属端口引脚电路设计之初需要考虑增加静电防护管，常用的静电防护器件有：硅基TVS，高分子聚合物ESD和压敏电阻。

3. 都做防护了为啥还是有问题？

很多时候我们在电路上以经加了足够多的静电防护了，但还是可能遇到无法通过静电测试的问题。这是因为静电干扰具有相当程度的复杂性，一方面静电干扰没有固定的传播路径，我们所做的防护都是预防为主，实际静电干扰路径还需要根据测试结果进行进一步分析；另一方面，不同器件的抗干扰能力不同，有些器件过于敏感，常规的静电防护方式已经行不通，需要更进一步的优化，例如屏蔽，引脚滤波以及地隔离等。