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【現(xiàn)象描述】

某產(chǎn)品采用金屬外殼，對(duì)其進(jìn)行ESD測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)一螺釘位置對(duì)ESD及其敏感，對(duì)螺釘進(jìn)行接觸放電4kV，就會(huì)發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品中的某一PCB出現(xiàn)復(fù)位現(xiàn)象。經(jīng)過觀察分析，靠近敏感螺釘位置有一芯片，芯片上有約2.5cm高的散熱器，該散熱器并沒有采取任何接地措施。在測(cè)試中，將散熱器臨時(shí)去掉后，該落螺釘位置的抗靜電干擾能力達(dá)到了±6kV。

【原因分析】

靜電放電時(shí)，在很短的時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生幾十安的電流，而放電電流脈沖的上升在小于1ns之內(nèi)完成，根據(jù)脈沖波最高諧振頻率計(jì)算公式：

   (Tr為脈沖上升時(shí)間)

可知，靜電放電的過程是一個(gè)高頻能量的釋放與傳輸過程，在傳輸?shù)穆窂街幸磺忻舾械木€路或器件都將受到干擾，引起設(shè)備的誤動(dòng)作。

在此案例中，由于靜電放電信號(hào)的高頻譜特性使一些因結(jié)構(gòu)特性形成的寄生電容不能忽略不計(jì)。圖1是靜電干擾傳輸路徑及原理圖。

圖1中，C0表示測(cè)試點(diǎn)與散熱器之間的寄生電容，C2表示散熱器與芯片之間的寄生電容。靜電干擾將從測(cè)試點(diǎn)同桂平C0，再經(jīng)過C2進(jìn)入芯片內(nèi)部電路，從而從產(chǎn)品系統(tǒng)中表現(xiàn)出干擾現(xiàn)象。散熱器的存在將大大增加測(cè)試點(diǎn)與芯片之間的容性耦合度，因?yàn)橐环矫嫔崞饔兄刃酒蟮谋砻娣e；另一方面散熱器的存在縮短了與測(cè)試點(diǎn)表面積的距離。因此去掉散熱器后，產(chǎn)品抗ESD能力增強(qiáng)。

圖1靜電干擾傳輸路徑與原理圖

【處理措施】

經(jīng)過以上的分析，只要將散熱器接至地平面就可以了改變ESD干擾的傳輸路徑，從而使芯片受到保護(hù)。圖2箭頭曲線表示散熱器接地后的ESD傳輸路徑。

圖1改進(jìn)后的靜電干擾傳輸路徑與原理圖

【思考與啟示】

對(duì)于PCB上的金屬體，一定要直接或間接地接到地平面上，不要懸空。另外，對(duì)于較敏感的電路或芯片，在PCB布局時(shí)盡量遠(yuǎn)離ESD放電點(diǎn)。

　結(jié)束語

　　EMC問題三要素和了解EMC三個(gè)規(guī)律，會(huì)使得EMC問題變的有規(guī)可循，堅(jiān)持EMC的規(guī)律使得解決EMC問題省時(shí)省力，事半功倍。

EMC寄語：隨著時(shí)代的發(fā)展，越來越多的電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)產(chǎn)品都需要進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)，其中EMC測(cè)試是必備的檢驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)之一。但EMC測(cè)試項(xiàng)目費(fèi)用較貴，EMC實(shí)驗(yàn)室造價(jià)昂貴，絕大部分測(cè)量設(shè)備又需要采用進(jìn)口設(shè)備，導(dǎo)致很少檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)有能力建造EMC實(shí)驗(yàn)室。產(chǎn)品的EMC性能是設(shè)計(jì)階段賦予的，一般電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)如果不考慮EMC因素，就會(huì)很容易導(dǎo)致EMC測(cè)試失敗，以致不能通過相關(guān)EMC法規(guī)的測(cè)試或認(rèn)證。例如，產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)工程師們根據(jù)需求，設(shè)計(jì)出效果良好的濾波電路，置入產(chǎn)品I/O(輸入/輸出）接口的前級(jí)，可使因傳導(dǎo)而進(jìn)入系統(tǒng)的干擾噪聲消除在電路系統(tǒng)的入口處；設(shè)計(jì)出隔離電路（如變壓器隔離和光電隔離等）解決通過電源線、信號(hào)線和地線進(jìn)入電路的傳導(dǎo)干擾，同時(shí)阻止因公共阻抗、長(zhǎng)線傳輸而引起的干擾；設(shè)計(jì)出能量吸收回路，從而減少電路、器件吸收的噪聲能量；通過選擇元器件和合理安排的電路系統(tǒng)，使干擾的影響減少。