近在做電子產(chǎn)品的ESD測試，從不同的產(chǎn)品的測試結果發(fā)現，這個(gè)ESD是一項很重要的測試：如果電路板設計的不好，當引入靜電后，會(huì )引起產(chǎn)品的死機甚至是元器件的損壞。以前只注意到ESD會(huì )損壞元器件，沒(méi)有想到，對于電子產(chǎn)品也要引起足夠的重視。

ESD，也就是我們常說(shuō)的靜電釋放(Electro-Static discharge)。從學(xué)習過(guò)的知識中可以知道，靜電是一種自然現象，通常通過(guò)接觸、摩擦、電器間感應等方式產(chǎn)生，其特點(diǎn)是長(cháng)時(shí)間積聚、高電壓(可以產(chǎn)生幾千伏甚至上萬(wàn)伏的靜電)、低電量、小電流和作用時(shí)間短的特點(diǎn)。對于電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，如果ESD設計沒(méi)有設計好，常常造成電子電器產(chǎn)品運行不穩定，甚至損壞。

在做ESD放電測試時(shí)通常采用兩種方法：接觸放電和空氣放電。接觸放電就是直接對待測設備進(jìn)行放電;空氣放電也稱(chēng)為間接放電，是強磁場(chǎng)對鄰近電流環(huán)路耦合產(chǎn)生。這兩種測試的測試電壓一般為2KV-8KV，不同地區要求不一樣，因此在設計之前，先要弄清楚產(chǎn)品針對的市場(chǎng)。

以上兩種情況是針對人體在接觸到電子產(chǎn)品時(shí)，因人體帶電或其他原因引起電子產(chǎn)品不能工作而進(jìn)行的基本測試。下圖是一些地區在一年中不同月份的空氣濕度統計。從圖中可以看出Lasvegas全年的濕度  少，該地區的電子產(chǎn)品要特別注意ESD的保護。

各地的濕度情況不一樣，但是同時(shí)在一個(gè)地區，若空氣濕度不一樣，產(chǎn)生的靜電也不相同。下表是搜集到的數據，從中可以看出靜電隨著(zhù)空氣濕度的減小而變大。這也間接的說(shuō)明北方的冬天，脫毛衣時(shí)產(chǎn)生的靜電火花很大的原因。

既然靜電這么大的為危害，我們如何進(jìn)行防護呢?我們在進(jìn)行靜電防護設計時(shí)通常分三步走：防止外部電荷流入電路板而產(chǎn)生損壞;防止外部磁場(chǎng)對電路板產(chǎn)生損壞;防止靜電場(chǎng)產(chǎn)生的危害。

在實(shí)際電路設計中我們會(huì )采用以下幾種方法的一種或幾種來(lái)進(jìn)行靜電保護：

1、雪崩二極管來(lái)進(jìn)行靜電保護

這也是設計中經(jīng)常用到的一種方法，典型做法就是在關(guān)鍵信號線(xiàn)并聯(lián)一雪崩二極管到地。該法是利用雪崩二極管快速響應并且具有穩定鉗位的能力，可以在較短的時(shí)間內消耗聚集的高電壓進(jìn)而保護電路板。

2、使用高壓電容進(jìn)行電路保護

該做法通常將耐壓至少為1.5KV的陶瓷電容放置在I/O連接器或者關(guān)鍵信號的位置，同時(shí)連接線(xiàn)盡可能的短，以便減小連接線(xiàn)的感抗。若采用了耐壓低的電容，會(huì )引起電容的損壞而失去保護的作用。

3、采用鐵氧磁珠進(jìn)行電路保護

鐵氧磁珠可以很好的衰減ESD電流，并且還能抑制輻射。當面臨著(zhù)兩方面問(wèn)題時(shí)，一個(gè)鐵氧磁珠會(huì )時(shí)一個(gè)很不錯的選擇。

4、火花間隙法

這種方法是在一份材料中看到的，具體做法是在銅皮構成的微帶線(xiàn)層使用  相互對準的三角銅皮構成，三角銅皮一端連接在信號線(xiàn)，另一個(gè)三角銅皮連接地。當有靜電時(shí)會(huì )產(chǎn)生  放電進(jìn)而消耗電能。

5、采用LC濾波器的方法進(jìn)行保護電路

LC組成的濾波器可以有效的減小高頻靜電進(jìn)入電路。電感的感抗特性能很好的抑制高頻ESD進(jìn)入電路，而電容有分流了ESD的高頻能量到地。同時(shí)，該類(lèi)型的濾波器還可以圓滑信號邊緣而較小RF效應，性能方面在信號完整性方面又有了進(jìn)一步的提高。

6、多層板進(jìn)行ESD防護

當資金允許的情況下，選擇多層板也是一種有效防止ESD的一種手段。在多層板中，由于有了一個(gè)完整的地平面靠近走線(xiàn)，這樣可以使ESD更加快捷的耦合到低阻抗平面上，進(jìn)而保護關(guān)鍵信號的作用。

7、電路板外圍留保護帶的方法保護法

這種方法通常是在電路板周?chē)��?huà)出不加組焊層的走線(xiàn)。在條件允許的情況下將該走線(xiàn)連接至外殼，同時(shí)要注意該走線(xiàn)不能構成一個(gè)封閉的環(huán)，以免形成環(huán)形天線(xiàn)而引入更大的麻煩。

8、采用有鉗位二極管的CMOS器件或者TTL器件進(jìn)行電路的保護

這種方法是利用了隔離的原理進(jìn)行電路板的保護，由于這些器件有了鉗位二極管的保護，在實(shí)際電路設計中減小了設計的復雜度。

9、多采用去耦電容

這些去耦電容要有低的ESL和ESR數值，對于低頻的ESD來(lái)說(shuō)，去耦電容減小了環(huán)路的面積，由于其ESL的作用使電解質(zhì)作用減弱，可以更好的濾除高頻能量。

總之，ESD雖然可怕，甚至會(huì )帶來(lái)嚴重后果，但是，只有保護好電路上電源和信號線(xiàn)，那么就能有效的防止ESD的電流流入PCB中。其中，我老大經(jīng)常說(shuō)的一句“一個(gè)板子的良好接地才是王道”，希望這句話(huà)也能給大家帶來(lái)打破天窗的效果。