電子產品的靜電放電對策及改進要點
有很多辦法減小esd產生的電磁干擾（emi）影響電子產品或設備：*阻止esd產生，阻止emi（本文中專指因esd產生的emi）耦合到電路或設備以及通過設計工藝增加設備固有的esd抗擾性。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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esd通常發生在產品自身暴露在外的導電物體，或者發生在鄰近的導電物體上。對設備而言，容易產生靜電放電的部位是：電纜、鍵盤及暴露在外的金屬框架以及設備外殼上的孔、洞、縫隙等。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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常用的改進方法是在產品esd發生或侵入危險點，例如輸入點和地之間設置瞬態保護電路，這些電路僅僅在esd感應電壓超過極*發揮作用。保護電路可以包括多個電流分流單元。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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有多種電路可以達到esd干擾的特點決定的；能應付大的電流通過；考慮瞬態電壓會在正、負極性兩個方向發生；對信號增加的電容效應和電阻效應控制在允許范圍內；考慮體積因素；考慮產品成本因素。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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我們可以人以下幾種抑制esd干擾的方法中選擇適用的對策：syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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外殼設計： syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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外殼在人手和內部電路間建立隔離層，阻止esd的發生，金屬外殼同時也是阻止esd間接放電形成的輻射及傳導耦合的關鍵。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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一個完整的封閉金屬殼能在輻射噪聲中屏蔽電路，但由于從電路到屏蔽殼體的esd副級電弧可能產生傳導耦合，因而一些外殼設計使用絕緣體，在絕緣殼中，放置一個金屬的屏蔽體。這種設計的好處是既可以防止因操作者對金屬外殼的直接接觸放電造成干擾，又可以防止操作者對周圍物體放電時形成的emi耦合到內部形成干擾，同時在操作者對外殼的孔、洞、縫隙放電時給放電電流一個泄放通道，防止對內部電路直接放電。這種做法的簡化是在設備金屬外殼上涂絕緣漆或貼一層絕緣物質，使絕緣能力大于20kvsyh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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因為靜電會穿過孔洞、縫隙放電，所以絕緣外殼的孔洞、縫隙與內部電路間應留有足夠的空間，2cm左右的空氣隙可以阻止靜電放電的發生。對外殼上的孔、洞、排氣口等，用幾個小孔代替一個大孔，從emi抑制的角度來說更好。為減小emi噪聲，縫隙邊沿每隔一定距離處使用電連接。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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對金屬外殼而言，外殼各部分之間的搭接非常重要，若機箱兩部分之間的搭接阻抗較高，當靜電放電電流流過搭接點時，會產生電壓降，這可能會影響電路的正常工作。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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解決這個問題的方法有兩個：1）盡量使外殼保持導電連續，減少搭接阻抗。2）在電路與機箱之間增加一層屏蔽，減小電路與機箱之間的電容耦合。內層屏蔽要與外殼連接起來。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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如果是塑料外殼，則要求對電路的接地進行仔細布置，以防止放電電流感應到電路上去。塑料外殼的優點是不會產生直接放電現象。如果塑料外殼上沒有大的開孔，則塑料外殼能對電路起到保護作用，但塑料外殼對防止操作者對周圍物體放電時耦合到內部形成干擾無抑制能力。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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接地設計：syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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一旦發生了靜電放電，應該讓其盡快旁路人地，不要直接侵入內部電路。例如內部電路如用金屬機箱屏蔽，則機箱應良好接地，接地電阻要盡量小，這樣放電電流可以由機箱外層流入大地，同時也可以將對周圍物體放電時形成的騷擾導入大地，不會影響內部電路。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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對金屬機箱，通常機箱內的電路會通過1/0電纜、電源線等接地，當機箱上發生靜電放電時，機箱的電位上升，而內部電路由于接地，電位保持在地電位附近。這時，機箱與電路之間存在著很大的電位差。這會在機箱與電路之間引起二次電弧。使電路造成損壞。通過增加電路與外殼之間的距離可以避免二次電弧的發生。當電路與外殼之間的距離不能增加時，可以在外殼與電路之間加一層接地的金屬擋板，擋住電弧。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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如果電路與機箱連在一起，則只應通過一點連接。防止電流流過電路。線路板與機箱連接的點應在電纜入口處。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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對塑料機箱，則不存在機箱接地的問題。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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電纜設計：syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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一個正確設計的電纜保護系統可能是提高系統esd非易感性的關鍵。作為大多數系統中的zui大的“天線”-1/0電纜特別易于被esd干擾感應出大的電壓或電流。從另一方面，電纜也對esd干擾提供低阻抗通道，如果電纜屏蔽同機殼地連接的話。通過該通道esd*量可從系統接地回路中釋放，因而可間接地避免傳導耦合。為減少esd干擾輻射耦合到電纜，線長和回路面積要減小，應抑制共摸耦合并且使用金屬屏蔽。對于輸入/輸出電纜可采用使用屏蔽電纜、模扼流圈、過壓箝位電路及電纜旁路濾波器措施。在電纜的兩端，電纜屏蔽必須與殼體屏蔽連接。在互聯電纜上安裝一個共模扼圈可以使靜電放電造成的共模電壓降在扼流圈上，而不是另一端的電路上。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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兩個機箱之間用屏蔽電纜連接時，通過電纜的屏蔽層將兩個機箱連接在一起，這樣可以使兩個機箱之間的電位差盡量小。這里，機箱與電纜屏蔽層之間的搭接方式很重要。強烈建議在電纜兩端的機箱與電纜屏蔽層之間360°搭接。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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鍵盤和面板：syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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鍵盤和控制面板的設計必須保證放電電流能夠直接流到地，而不會經過敏感電路。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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對于絕緣鍵盤，在鍵與電路之間要安裝一個放電防護器（如金屬支架），為放電電流提供一條放電路徑。放電防護器要直接連接到機箱或機架上，而不能連接到電路地上。當然，用較大的旋鈕（增加操作者到內部線路的距離）能夠直接防止靜電放電。鍵盤和控制面板的設計應能使放電電流不經過敏感電路而直接到地。采用絕緣軸和大旋鈕可以防止向控制鍵或電位器放電。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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現在，較多的電子產品面板采用薄膜按鍵和薄膜顯示窗，由于該薄膜由耐高壓的絕緣材料構成，可有效防止esd通過按鍵和顯示窗進入內部電路形成干擾。另外，現在大多數鍵盤的按鍵內部均有由耐高壓的絕緣薄膜構成的襯墊，可有效防止esd的干擾。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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電路設計：syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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設備中不用的輸入端不允許處于不連接或懸浮狀態，而應當直接或通過適當電阻與地線或電源端相連通。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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一般來說，與外部設備連接的接口電路都需要加保護電路，其中也包括電源線，這一點往往被硬件設計所忽視。以微機為例來講，應該考慮安排保護電路的環節有：串行通信接口、并行通信接口、鍵盤接口、顯示接口等。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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濾波器（分流電容或一系列電感或兩者的結合）必須用在電路中以阻止emi耦合到設備。如果輸入為高阻抗，一個分流電容濾波器zui有效，因為它的低阻抗將有效地旁路高的輸入阻抗，分流電容越接近輸入端越好。如果輸入阻抗低，使用一系列鐵氧體可以提供的濾波器，這些鐵氧體也應盡可能接近輸入端。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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在內部電路上加強防護措施。對于可能遭受直接傳導的靜電放電干擾的端口，可以在1/0接口處串接電阻或并聯二極管至正負電源端。mos管的輸入端串接100kω電阻，輸出端串接1kω電阻，以限制放電電流量。ttl管輸入端串接22~100ω電阻，輸出端串接22~47kω電阻。模擬管輸入端串接100ω~100kω，并且加并聯二極管，分流放電電流至電源正或負極，模擬管輸出端串接100ω的電阻。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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在1/0信號線上安裝一個對地的電容能夠將接口電纜上感應的靜電放電電流分流到機箱，避免流到電路上。但這個電容也會將機殼上的電流分流到信號線上。為了避免這種情況的發生，可以在旁路電容與線路板之間安裝一只鐵氧體磁珠，增加流向線路板的路徑的阻抗。需要注意的是，電容的耐壓一定要滿足要求。靜電放電的電壓可以高達數千伏。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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用一個瞬態防護二極管也能夠對靜電放電起到有效的保護，但需要注意，用二極管雖然將瞬態干擾的電壓限制住了，但高頻干擾成分并沒有減少，該電路中一般應有瞬態防護二極管并聯的高頻旁路電容抑制高頻干擾。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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在電路設計及電路板布線方面，應采用門電路和選通脈沖。這種輸入方式只有在靜電放電和選通同時發生時才能造成損壞。而脈沖邊沿觸發輸入方式對靜電放電引起的瞬變很敏感，不宜采用。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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pcb設計：syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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良好的pcb設計可以有效地減少esd干擾對產品造成的影響，這也是電磁兼容設計中esd設計部分的一個重要的內容，大家可以從那部分課程中得到詳細的指引。對一個成品進行電磁兼容對策時，很難再對pcb進行重新設計（改進成本太高），此處不再加以介紹。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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軟件：syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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除了硬件措施處，軟件抑制方案也是減少系統鎖定等嚴重失常的有力方法。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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軟件esd抑制措施分為兩種常用的類別：刷新、檢查并且恢復。刷新涉及到周期性地復位到休止狀態，并且刷新顯示器和指示器狀態。只需進行一次刷新然后假設狀態是正確的，其它的事就不用做了。檢查/恢復過程用于決定程序是否正確執行，它們在一定間隔時間被激活，以確認程序是否在完成某個功能。如果這些功能沒有實現，一個恢復程序被激活。syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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一般esd對策準則：syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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（1）在易感cmos、mos器件中加入保護二極管；syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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（2）在易感傳輸線上（地線在內）串幾十歐姆的電阻或鐵氧體磁珠；syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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（3）使用靜電保護表面涂敷技術，使esd難以機芯放電，經證明十分有效；syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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（4）盡量使用屏蔽電纜；syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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（5）在易感接口處安裝濾波器；并將無法安裝濾波器的敏感接口加以隔離；syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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（6）選擇低脈沖頻率的邏輯電路；syh電磁兼容之家（eetemc.cn）
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（7）外殼屏蔽加良好的接地。
