ESD测试与整改设计参考

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ESD测试与整改设计参考--MM

2> ESD测试设备
1)静电放电发生器, 下图是某两种设备. 一般打接触放电的用尖头,空气放电用圆头.
2)台式设备
试验配置: • 一个放在接地参考平面上的0.8m高的木桌, • 放在桌面上的水平耦合板(HCP)面积为1.6m *0.8m, • 垂直耦合板(VCP)面积为0.5m*0.5m, • 一个厚0.5mm厚的绝缘垫,将EUT电缆与HCP隔离. • 接地参考平面,应是一种最小厚度为0.25mm的铜或铝的金属薄板,其它金属材料虽可使用,但它们至少有0.65mm 的厚度.接地参考平面的最小尺寸为1平米.实际的尺寸取决于EUT的尺寸,而且每边至少应伸出EUT或耦合板之外 0.5m,并将它与保护地系统相连. • 耦合板:应采用和接地参考平面相同的金属和厚度,而且经过每端分别设置470KΩ 的电阻与接地参考平面连接
‘器件ESD测试标准，目前此类的标准划分了整机和元器件两个级别，前者通常列为EMC测试的一种，主要用于测试产品在使用和维修当中耐受静电放电的能力，典型的标准时IEC61000-4-2；后者主要用于测试元器件耐受静电的能力，划分为HBM（human-body model人体模型）、 MM（machine model机器模型）和CDM（charged device model带电器件模型）三种模型，标准规定测试电路和方法。典型的标准MIL883、ESDSTM5.1、 ESDSTM5.2、ESDSTM5.3.1、JESDD22-114等。主要的标准组织包括美*标（MIL）、美国静电放电协会（ESDA）、国际电工委员会（IEC）美国电子工业联合会（EIA/JEDEC）、汽车电子工业协会（AEC）和国际电子工程师组织（IEEE）等。早期的标准在上世纪六七十年代就已形成，主要的标准基本一致，2000年后无太大变化，目前新标准的发展以ESDA的居多 ’

笔记本电脑静电放电的整改措施

电磁干扰抑制技术912021年第2期安全与电磁兼容引言随着科技的进步，集成电路的应用越来越广泛，笔记本电脑内部的器件日趋集成化、小型化，从而产生的电磁兼容问题越发多见。

静电放电（ESD）是笔记本电脑发生故障的主要因素，严重时会导致笔记本无法正常工作，笔记本电脑的抗扰性是衡量其稳定性的重要指标之一。

ESD 所导致的产品性能降低（误动作、无故重启等）使得用户体验感变差，这对于笔记本电脑品牌终端市场的认可度影响较大。

因此ESD 测试结果的优劣，直接影响到笔记本电脑品牌的市场影响力和竞争力。

本文通过对ESD 测试出现的问题进行整改，达到通过测试法规并提高产品稳定性的效果。

1 笔记本电脑的ESD 试验方法ESD 主要通过直接传递的传导干扰和空间耦合的辐射干扰两种方式产生短时的高压、强电流和丰富的谐波电磁场，进而影响笔记本内部的模拟、数字信号处理、逻辑处理芯片的误动作或复位，使产品性能受影响甚至导致产品不可逆的损坏[1]。

本文依据 GB/T 17626.2-2006《电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验》[2]中对ESD 的试验规定，笔记本电脑ESD 测试采用静电模拟器（俗称静电枪）作为干扰源。

通过设置测试空气放电电压±15 kV，接触放电电压±8 kV，详细测试电压和产品状态见表1。

客户要求测试点为金属件进行接触和空气放电，测试点为非金属件进行空气放电。

笔记本试验分为电池模式和电源模式，电源模式通过电源适配器给笔记本电脑供电，电池模式则通过笔记本自带的电池进行供电。

试验过程中，被测笔记本电脑运行相应的软件程序，保证笔记本电脑处于全部功能开启并运行状态；通过静电枪对笔记本进行每个测试点的放电测试，考察笔记本电脑抗干扰能力，连接方式参照法规GB/ T 17626.2-2006中的图5，实际测试布置见图1。

摘要为了保证产品能够在交付给客户后稳定运行，依据GB/T 17626.2/IEC61000-4-2的规定对笔记本电脑产品进行静电放电测试中，产品出现死机、重启、花屏等现象，导致测试结果不合格。

ESD测试与整改设计参考(精)

ESD測試與整改設計
目錄
1> 名詞解釋 2> ESD測試設備 3> ESD標準檔 4> ESD測試要求 5> ESD設計思路與經驗 6> ESD整改思路與經驗 7> ESD生活小提示
1> 名詞解釋
ESD = Electro Static Discharge EUT = Equipment under test EMC = Electro-Magnetic Compatibility = EMI+EMS EMI=Electronic-Magnetic Interference =Conducted Emissions (AC/DC)+Radiated Emission）+（Harmonics/Flicker）諧波電流測試 EMS=Electronic-Magnetic Susceptibility=輻射（Radiated Immunity）+（RF Conduct Immunity） +靜電放電（ESD)+電快速瞬變脈衝（BURST)+浪湧（Surge)+電壓變化、突降/中斷（Voltage dips and interruptions）+…
2> ESD測試設備
1)靜電放電發生器, 下圖是某兩種設備. 一般打接觸放電的用尖頭,空氣放電用圓頭.
2)臺式設備
試驗配置: • 一個放在接地參考平面上的0.8m高的木桌, • 放在桌面上的水準耦合板(HCP)面積為1.6m *0.8m, • 垂直耦合板(VCP)面積為0.5m*0.5m, • 一個厚0.5mm厚的絕緣墊,將EUT電纜與HCP隔離. • 接地參考平面,應是一種最小厚度為0.25mm的銅或鋁的金屬薄板,其它金屬材料雖可使用,但它們至少有0.65mm 的厚度.接地參考平面的最小尺寸為1平米.實際的尺寸取決於EUT的尺寸,而且每邊至少應伸出EUT或耦合板之外 0.5m,並將它與保護地系統相連. • 耦合板:應採用和接地參考平面相同的金屬和厚度,而且經過每端分別設置470KΩ 的電阻與接地參考平面連接

X043EMC案例分析及接口电路设计-ESD案例整改

（4）在措施（3）的基础上，将单板顶层进行屏蔽处理：单板顶层通过铜箔包裹屏蔽;
司
公
限
有
术
测试结果：
技
盛
赛样机空气放电±8KV（20 次）有较大改善，出现重启现象的测试点减少；
市
圳
深结果分析：图 6 出 Nhomakorabea死机或重启现象的测试点
单板内部走线不合理，较长的走线环路较大，且没有进行滤波控制，极易空间耦合外部干扰（ESD 干扰），导致系统复位；
（5）在措施（4）的基础上，将扬声器接口、摄像头接口增加多孔珠进行滤波：测试结果：
样机空气放电±8KV（20 次），接触放电±6KV（20 次），未出现重启/死机现象；结果分析：
扬声器接口、摄像头接口滤波处理不当，导致静电干扰通过接口进入单板内部；在后续原理图设计中，建议完善信号接口的滤波电路；
司公限有术技盛赛市圳深图 12 顶底层重合走线
【问题改善建议】顶底层走线投影避免产生重合，要求交叉走线；
4. 产品回归验证结果
经过改板后的产品，满足标准 GB/T 17626.2 中的 ESD 测试要求（接触放电：正负 6KV；空气放电：正负 8KV）。赛盛技术专注与 EMC 设计、整改、仿真、培训、测试等技术服务，可关注“深圳市赛盛技术有限公司”公众号，了解最新资讯。
司
公限性能判据：判据 B ,不允许出现重启、死机等现象；
测试参数设置
有术
盛技试验电压：接触放电：正负 6KV；空气放电：正负 8KV;
市赛放电次数：每放电点不少于 20 次（正/负各 10 次）
深圳测试现象与结果
图 1 出现死机或重启现象的测试点面板处（FAIL）：

蓝牙音箱电磁兼容ESD整改案例

蓝牙音箱电磁兼容ESD整改案例案例1ESD空气放电，是指静电枪头没有直接接触金属，通过空气放电的方式注入PCB板上；按照实验标准的测试方法，对于孔缝等人体无法直接接触的端口进行空气放电实验。

一、描述：本次实验产品是一款蓝牙音箱，其外露的端口主要有AUX，以及USB金属端口；AUX端口为塑胶，按照实验标准，对其进行空气放电8KV，在测试的时候，我们发现样机很容易会出现声音异常现象，并且无法正常关机，需直接断电才能消失。

重新上电后，音箱的声音已经发生了变质，判断等级为D级。

换一块PCB板后样机可以重新工作。

二、整改过程：经过审核AUX端口的结构，我们发现其内部有金属引脚延伸比较长，并且每个引脚都是直接与IC的PING脚相连；从而使得静电可以通过金属引脚直接干扰到IC引脚。

所以首先在这三个引脚对地并联ASIM ESD（型号：CV0402VT6201T）,再进行空气放电的时候，发现样机没有出现之前出现的声音异常现象。

如下图为整改PCB图：再此也设计出一般AUX的静电以及EMI防护方案:案例2一、ESD放电分析：在ESD放电的过程中，会产生瞬间的高电压，大电流和宽带的电磁干扰，以至于电子组件失效、损坏、降低可靠度，大至电子系统设备误动作、损毁，甚至会酿成重大灾难。

二、整改前实验现象：此次实验对象是一款多功能蓝牙音箱，其有AUX、蓝牙、USB、TF卡等模式。

在蓝牙模式充电的情况下，设备在进行空气±8KV放电的时候，机器会出现断蓝牙，复位的现象。

三、整改过程：由于对音箱进行接触放电的时候，发现音箱不会出现类似现象；于是先将PCB板的地定义为完整地；只要将静电导到地上就行；所以第一步措施为：将AUX信号线上串上磁珠（ASIM型号：CVB1005C152T)并且对地并联ESD器件（ASIM型号：CV0402VT6201T),如下图：其基本原理为：整改好后，重新对音箱进行空气±8KV测试，发现现象有所改善，但是还是没有彻底根除。

ESD 标准参考

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esd阻抗的检测标准值

esd阻抗的检测标准值一、概述ESD（ElectroStaticDischarge）是静电的简称，是一种常见的物理现象，特别是在电子设备中，ESD干扰可能会对电路造成不良影响。

因此，对电子设备的ESD阻抗进行检测和评估是非常重要的。

本文将介绍ESD阻抗的检测标准值及其应用。

二、检测标准值1.电阻率：ESD阻抗的最基本标准值是电阻率。

在理想情况下，ESD电流应该被限制在泄放路径上，而不会对设备造成损害。

电阻率的大小取决于设备表面处理、材料以及工作环境等因素。

一般来说，表面处理工艺越先进、材料越纯正，电阻率就越低。

2.电容率：ESD阻抗还受到电容率的影响。

在静电放电情况下，ESD电流会在导体和大地之间形成一个等效电容，这个电容的大小取决于导体和地之间的距离以及周围环境的介电常数。

因此，为了提高ESD阻抗，需要减小这个电容的大小。

3.分布参数：ESD阻抗还受到分布参数的影响，包括电感、电容和电阻等。

这些参数的大小取决于设备的结构、材料以及工作频率等因素。

因此，在检测ESD 阻抗时，需要考虑到这些因素。

三、检测方法1.模拟测试：使用静电发生器对电子设备进行模拟测试，通过测量静电放电时的电压和电流来评估ESD阻抗。

这种方法需要一定的专业知识和技能，需要使用专门的测试设备和仪器。

2.实际应用测试：在实际应用中，通过观察电子设备在ESD干扰下的表现来评估ESD阻抗。

这种方法需要有一定的实践经验和对电子设备的了解。

四、应用ESD阻抗的检测标准值在电子设备的设计、生产和维护中都有重要的应用。

首先，它可以帮助设计人员优化电子设备的结构和材料，提高ESD防护能力。

其次，它可以帮助生产人员评估电子设备的品质和性能，确保其符合标准要求。

最后，它可以帮助维护人员及时发现和解决ESD问题，保证电子设备的正常运行。

总之，ESD阻抗的检测标准值是评估电子设备ESD防护能力的重要指标，需要对其进行科学合理的评估和应用。

只有掌握了这些标准值及其应用方法，才能更好地保证电子设备的正常运行和使用安全。

ESD问题整改案例分析

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

考虑改善内壳的链接。利用扁铜带改良其链接

显示屏周围为敏感地带，由液晶显示和控制电路两部分组成，电路复杂逐一整改不可取。在间隙中填充绝缘材料，提高放电介质强度，两板平行可视为电容器，电容定义为C=εS/d，其中ε为极板间介质的介电常数，S为极板面积，d为极板间的距离,电容电压为

Q U= C

（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分的输入口到地，静电放电电流无法直接通过地线流出设备，而消除静电放电电流的影响。DJGZ22-GY200型电力集中器是三相四线式工作方式，其工作供电内部不存在常规供电的地线，属于典型的无接地系统。由于它内部没有接地，所以静电放电时便不存在直接而快速的泄流途径，外壳上聚集的大量电荷会产生一定的冲击电流直接进入电子电路，经线路损耗和元器件损耗而最终被消耗掉。但是集成电路所采用的大部分元器件都是低压小电流工作模式，其耐压等级较低，因而对于大的冲击电流特别敏感，过大的电流会导致设备电路内部的一些敏感器件无法正常工作，甚至遭到损坏。静电放电对无接地系统的危害较大，主要因为无接地系统没有静电地，然而静电地是静电放电电流疏导的主要手段，放电电流得不到有效疏导将会严重影响电力电子器件，因而缺乏静电地的无接地系统是静电放电的重点防护对象。

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6> ESD整改思路与经验
1）软件（与设计思路差不多），把不用的IO口设置为低电平; 加看门狗;对保护目标的状态位进行检测; 协助硬件工程师分析哪些模块发生异常。 2）硬件，先通过各种手段分析ESD对保护目标冲击的源头+ 途径+具体位置，然后设法加以措施改善，并且优先使用合理的容易实现的措施。源头：找出哪个端子打ESD容易发生问题，空气放电还是接触放电容易发生问题，然后抓住问题点增加测试次数或增加放电电压，让EUT出故障；保留现场，多多分析一下故障，比如可以debug一下，操作一下按键遥控等等，以便于得到更多的信息。
途径：分清楚ESD的冲击是从哪种途径干扰到了保护目标:地的传导/信号线+电源线+IO线上的传输/空间的辐射。这个分析很重要，比如，如果ESD冲击是空间辐射过去的，那么再怎么割地也没有用的。
具体位置：分清楚是图象 or 伴音 or memory 出问题？如果是图象，搞清楚是AFEC/VD /COMB/SCALER /MEMORY /TCON 等等，哪一个模块出问题；分清楚保护目标的哪个部位感应到了ESD 冲击？电源pin脚／地pin脚／reset/信号的 ip&op/io口／悬空的pin都有可能是ESD冲击的目标。
ESD放电波形（来源于GBT 17626-2)
5> ESD设计思路与经验
ESD现象在日常生活中经常发生, 售后反馈里也有不少ESD 的质量问题，所以开发人员要搞好ESD，提升产品可靠性。如果产品ESD特性不好，问题反馈不断，一定不是大家所希望的。一）ESD设计一般的三个方向:降低减弱ESD放电对保护目标的冲击强度;增加保护目标ESD免疫力(Robust); Software 看门狗/reset。怎样降低减弱ESD放电对保护目标的冲击强度？一般是割地/串电阻磁珠/加esd器件/对地并电容/减短目标器件的pin脚引线；怎样增加保护目标的抗ESD强度(Robust)？一般是增加目标的参考地的完整性/减小供电电源的高频电流环路的面积/降低输入端子子对参考地的高频输入阻抗 /IC设计时在内部集成esd/外加接地屏蔽罩；怎样加看门狗/reset？软件看门狗，就是主循环死掉就reset；加状态检测是看寄存器/io口状态对不对，不对就reset。
ESD测试与整改设计
目录
1> 名词解释 2> ESD测试设备 3> ESD标准文件 4> ESD测试要求 5> ESD设计思路与经验 6> ESD整改思路与经验 7> ESD生活小提示
1> 名词解释
ESD = Electro Static Discharge EUT = Equipment under test EMC = Electro-Magnetic Compatibility = EMI+EMS EMI=Electronic-Magnetic Interference =Conducted Emissions (AC/DC)+Radiated Emission）+（Harmonics/Flicker）谐波电流测试 EMS=Electronic-Magnetic Susceptibility=辐射（Radiated Immunity）+（RF Conduct Immunity） +静电放电（ESD)+电快速瞬变脉冲（BURST)+浪涌（Surge)+电压变化、突降/中断（Voltage dips and interruptions）+…
4> ESD测试要求
一般一个端子>=10次单次放电, 每次放电的时间间隔>=1秒。能接触到的端子打接触放电;不能直接接触的端子, 比如按键,打空气静电;但是有些厂家也要求接触到的端子也打空气放电。各厂家要求的放电等级不同,国标ESD等级参考下一页的图表;接触放电一般的要求系统能够自动恢复的电压值：海尔/Skyworth : 8kv; Hisense / TCL :6kv; Konka/Xoceco:4kv; Changhong内销好象不打。
DM53 BAV99
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4 ] 视频端子输入的信号线上尽量预留bav99/压敏电阻,串接电阻, 或其他的esd器件。 5 ] 若有vga 的在线升级设计，RX、TX 上可以分别串接 100R电阻和分别增加bav99(或压敏电阻)来增强esd特性。 6 ] e2prom的I2C上可以分别串接100R电阻和增加bav99或电容来增强e2prom的抗esd特性。
‘器件ESD测试标准，目前此类的标准划分了整机和元器件两个级别，前者通常列为EMC测试的一种，主要用于测试产品在使用和维修当中耐受静电放电的能力，典型的标准时 IEC61000-4-2；后者主要用于测试元器件耐受静电的能力，划分为HBM（human-body model人体模型）、MM （machine model机器模型）和CDM（charged device model带电器件模型）三种模型，标准规定测试电路和方法。典型的标准MIL883、ESDSTM5.1、ESDSTM5.2、 ESDSTM5.3.1、JESDD22-114等。主要的标准组织包括美*标（MIL）、美国静电放电协会（ESDA）、国际电工委员会（IEC）美国电子工业联合会（EIA/JEDEC）、汽车电子工业协会（AEC）和国际电子工程师组织（IEEE）等。早期的标准在上世纪六七十年代就已形成，主要的标准基本一致，2000年后无太大变化，目前新标准的发展以 ESDA的居多 ’
EOS=Electrical Overstress (EOS) ,指所有的过度电性应力。超过其最大指定极限后，器件功能会减弱或损坏。Esd是造成Eos的原因之一，但是不一定造成EOS，很多其他的原因也造成Eos。国际电工委员会/IEC:International Electro technical Commission, is the international standards and conformity assessment body for all fields of electro technology. 耦合板=coupling plane, 一块金属片或金属板, 对其放电用来模拟对EUT附近的物体放电, 做间接放电实验. 个人感觉这个板还有作为EUT的参考地的作用,所以做ESD实验的时候, EUT要求放在水平耦合板的板边0.1米以内, 如果EUT过大,需要增加耦合板. 保护目标：ESD容易发生问题的元件或模块，需要提供ESD保护措施。比如主ic,memeory,flash,etc.。
此图为Layout放置电容的一个例子
2] 尽量保证主ic 的每个i/o 脚、信号脚附近有个串接的限流电阻，大小从10R-10K，具体的值视信号要求而定。 3] 尽量保证主ic 的每个adc 脚、ir 脚附近有个下地的电容，大小从10p-100n，具体的值视信号而定。
此原理图为按键+遥控的ESD设计参考
二) ESD对保护目标的冲击一般有三个途径:地的传导，信号线+电源线+I/O线上的传输，空间的辐射。都控制好了，就可从冲击路径上解决ESD问题。三〉电子产品的结构工程师、软硬件工程师在设计初始就能互相配合, 让结构&SCHPCB&软件在设计前就考虑到了 ESD，使产品能顺利通过ESD试验，让市场反馈无ESD 问题,就算是成功的ESD设计了。具体的一些设计办法： 1) 结构的ESD设计. 必须打ESD的结构件离主IC不要太接近；对LCD, 信号板上要有一定数量的接地螺丝孔通到LCD铁板上，电源板离信号板不能太远; 2) 软件ESD设计. 把不用的IO口接地;加看门狗;增加对保护目标的状态位的检测;注意写保护的控制正确；
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7] i/o脚、信号脚串接的防静电限流电阻要放在ic附近，大概在4 排或5 排以内都会有很好的效果。这种layout方法可以有效的抑制辐射过来冲击电流，对esd、打火都有效，对emi 也有一定的好处。 8] 视频信号的bav99 或其他esd器件要靠近插座。 9] flash和spi信号上的排阻都要靠近主ic。这种 layout方法对esd、emi和图像干扰都有好处，也是改善flash丢程序问题的有效措施之一。 10] 静电电流通向电源模块的地要足够大和宽，通道要直接和通畅。一般要保证>=3mm，而且越宽越好。 11] 合理的割地，但是割地一般是和EMI等特性矛盾的，所以割地要合理，一般要在割开的缝隙之间留个可以焊回去的option.
5Vstb VDDP RM72 5.6K RM54 5.6K IR_SYNC SAR3 SAR2 CM85 47pF CM86 1000pF CM83 CM126 CM122 CM114 1000pF 33pF 33pF 33pF CM136 100nF RM53 1K RM58 1K RM59 1K IR KEY1 KEY2 DM52 BAV99 5Vstb RM55 5.6K RM64 1K5 XM8 1 2 3 4 SIP4 DM54 BAV99 3 2 1 3 2 1 CN4-20A-S CN3-25A XM5 SIP3
3) 硬件ESD设计. 1] 尽量保证主ic的每个电源脚就近有个瓷片去藕电容，大小一般为100n,当然如果两个电源脚电压相同,性质相接近,可以考虑两个脚共用一个电容,可以节省空间 ; 在Layout的方法上, 建议电源脚附近的去藕电容要尽量靠近主ic;如果有可能，电源的走线是先经过电容，后到主ic的电源脚, 这种layout方法不仅对esd 有效，对emi的特性也有非常有效; 如果电源脚的临近的pin是该电源的地,去藕电容放在top层,那么请尽量在top层就近把该电容的地连到ic的接地pin。这样的走法可以减少环路面积,让所包含的场流量减小，其感应电流减小。