ESD防护方法有哪些

着急的蜻蜓

2023-04-30 18:01:45

ESD防护方法有哪些？

最佳答案

糟糕的水池

2025-04-21 00:18:23

ESD是Electro Static Discharge英文的缩写，中文含义即静电放电：处于不同电位的两个物体之间，由于直接接触或静电场感应导致的电荷传输（转移）。可见，静电与静电放电（ESD）是完全不同的物理概念或物理过程。一个是“静”，一个是“动”。伴随着静电放电，往往有电量的转移、电流的产生和电磁场辐射。静电防护的措施一般有以下几种：静电耗散：主要是使用静电耗散材料，（即表面电阻在10的5次方欧姆到10的11次方欧姆之间的材料），来替代普通的材料。比如在防静电工作区使用的防静电台垫，防静电地板，防静电包装盒等等。静电泄放：通常是指设备和人员的接地，即通过截面积符合标准的金属导线将设备接地，人员则通过手环、服装、防静电鞋等措施接地。静电中和：一般是指在难以使用接地或静电耗散措施的场合，使用离子发生器制造正负离子，并将离子吹送到需要消除静电的区域，来中和产生的静电。常见的有离子风机、风蛇等等。静电屏蔽：静电屏蔽又分为主动屏蔽和被动屏蔽。主要是指利用法拉第笼原理，使用封闭导体来对静电源或需要防护的产品进行屏蔽。环境增湿：实验数据表明，环境湿度的增加可以有效降低静电放电发生的几率。但环境增湿只能作为辅助措施使用，不能代替以上措施。电子产品的ESD防护设计：即在静电敏感元器件上设置防静电电路，国内外已有设计成熟的多种保护电路，最高对上千伏的静电电压进行有效防护。保护电路可以降低元器件对ESD的敏感性，但不能完全消除。

最新回答

精明的秋天

2025-04-21 00:18:23

瓷片电容做为电子元器件，早已出现在各类电子产品中，应用极为广泛
什么是瓷片电容？瓷片电容是一种用陶瓷材料作介质，在陶瓷表面涂覆一层金属薄膜，再经高温烧结后作为电极而成的电容器
通常用于高稳定振荡回路中，作为回路、旁路的电容器及垫整电容器，按容量分为可调堦的可变电容器及和容量固定的固定电容器
瓷片电容按频率分为高频瓷片电容和低频瓷片电容
高频瓷片电容体积小、稳定性高、高频特性好、损耗小（tgδ瓷片电容有什么特点呢？高频电容，容量小；频率高；损耗小；工作稳定
低频电容，体积小；容量大；耐电压高；价格低
瓷片电容的作用瓷片电容MLCC(1类)微型化，高频化，超低损耗，低ESR，高稳定，高耐压，高绝缘，高可靠，无极性，低容值，低成本，耐高温，主要应用于高频电路中
瓷片电容MLCC(2类)微型化，高比容，中高压，无极性，高可靠，耐高温，低ESR，低成本
主要应用于中，低频电路中作隔直，耦合，旁路和滤波等电容器使用
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丰富的大白

2025-04-21 00:18:23

上海雷卯电子工程师在负责电力行业的智能采集终端项目升级时，即根据客户的新需求和国网、南网新标准对原设计进行改进。在做原产品的静电（ESD）抗扰度4级试验，即接触放电±8kV时，发现以太网会中断，直到ESD干扰消除后才能恢复正常，如图1所示，这种现象不满足国网、南网标准中“实验过程中，以太网偶尔中断，但能自行恢复”的规定，CLASS B的要求。

图1：以太网中断不能重连

有ESD设计经验的人一般都知道静电干扰途径主要为地传导、信号线+电源线+I/O线传输和空间辐射三种。针对以上三种干扰改进ESD设计的方法如下：

1）软件复位设计。增加软件看门狗，主循环坏死就reset；加状态检测判断寄存器/IO口状态是否正确，不对就reset。

2）增加保护目标ESD免疫力，即增强IC本身ESD防护能力，比如内置集成ESD。

3）降低减弱ESD放电对保护目标的冲击强度，比如在IC外围增加TVS管和防静电管等ESD防护器件，割地处理，对地并电容，及缩短走线距离等。

首先以太网芯片属于公司大批量使用的通用芯片，不应替代；其次软件看门狗/reset都已经做了处理，所以方法1和2都不可选，只能选择方法3。查看老版原理图发现原设计并未对以太网模块做所需的防ESD处理，只是在数字电源VCC和模拟电源AVCC上加了TVS管，而关键的差分信号TX+/TX-和RX+/RX-并没有设计ESD防护，所以需在差分信号端增加4个TVS管。

TVS管选型需要考虑以下因素：

1）大批量供货需考虑成本，一般而言，TVS管阵列比增加4个TVS管便宜；

2）封装小，节省Layout空间，方便布局，TVS管阵列会比4个TVS管的体积小很多；

3）ESD防护能力，必须大于国网、南网静电抗扰度4级，即接触放电±8kV，空气放电±15kV；

4）负载电容越低越好，能快速吸收ESD干扰。

经过查询资料选用

1）封装极小，16mm12mm，封装和内部结构示意图如图2所示；

2）超低负载电容，085pF，可将快速信号衰减程度降至最低水平；

3）ESD防护能力高，接触放电±15kV，空气放电±15kV，远高于国网、南网标准；

4）极低的动态电阻，提供超低箝位电压；超低漏电流，33V时最大1nA电流；

5）以太网电源AVCC设计上能节省一个TVS管；

6）价格便宜。

图2：LEIDITECH ULC0504T6封装和内部结构示意图

以太网防静电部分设计原理图如图3所示，L2、C59、C60组成π型滤波网络，C61为去耦电容，R74-R77为以太网传输信号的上拉电阻，V10为TVS管，D9为TVS管阵列。

图3：以太网防静电部分电路

增加TVS管阵列ULC0504T6后，以太网模块在Layout设计时需注意以下几点：

1）ULC0504T6、滤波电容等ESD防护器件尽量和以太网芯片放在同一层，且尽量在同一层将它们的地pin与以太网芯片的地pin，这样能减少环路面积，让所包含的场流量减小，其感应电流减小。

2）ULC0504T6、滤波电容等ESD防护器件要靠近以太网芯片放置，差分信号和电源的走线先经过ESD器件pin再到以太网芯片pin；

3）要尽量保证地平面连续，该打过孔的地方要打过孔，以增加回流路径；

4）以太网模块不要靠近整个板件的边沿，尽量往中间放，这样能增强水平和垂直耦合静电抗扰度能力。

具体PCB布局如图4所示，由于以太网差分信号从下面上来，所以ULC0504T6放在左下角，这样保证了信号线先经过TVS管阵列再到以太网芯片pin上。

图4：以太网layout设计

改进后的设计，静电实验结果如图5所示。实验过程中偶尔断一次，但能立刻恢复，满足了国网、南网静电抗扰度4级实验要求。

图5：改进设计后的静电实验结构