国务院例行吹风会，检测认证行业得实惠，真的呀！
政府监管力度空前大，德普华从不说空话，必须靠谱！
【国家标准化管理委员会主任田世宏在9月8日国务院政策例行吹风会上说：国务院常务会议确定推进质量认证体系建设的措施，加强事中事后监管，提升中国制造品质。加快推动检验检测认证机构与政府部门脱钩，严厉打击假认证、买证卖证等行为。】
这无疑是给检测认证行业带来了又一次春天，德普华始终把“做真、做实”放在首要地位，深刻践行党的政策指挥方针。
打完了广告就进入我们今天的正题，小德说事第三期之静电测试与电路防护。
静电测试
什么是静电？
静电就是指物体表面滞留的静止电荷。因为没有电子回路，不会产生电流。电荷一直滞留在物体之上。静电放电简称ESD, 它是通过接触摩擦的方式来进行放电的。
静电测试标准
所有电子产品出口到欧盟国家都要强制执行静电测试，并符合IEC61000-4-2测试标准。静电测试可分为接触性放电和空气放电试验：
接触放电试验
凡设备的外壳具有导电特性以及设备对外连接电缆金属接口，手可触摸到的位置都需要做接触放电测试试验。比如，金属外壳，螺丝钉，USB接口，音视频接口等。测试电压±4K。
空气放电试验
凡设备非导电结构材料的结合处缝隙或结构件材料上的开槽通风孔都需要做空气放电试验。测试电压±8K。
静电测试场地介绍
静电测试对设备的影响
静电测试是验证电子设备对静电的敏感度和忍耐力。在测试过程中，静电对设备的工作状态不产生任何的影响，我们认为是符合要求的。反复的静电测试对设备的电气性能是具有破坏性的，设备的对静电会越来越敏感。
通过接触和空气直接对设备进行静电放电测试，不同的电路会表现不同的反应。比如，模拟电路ESD测试会引起元器件的损坏，还数字电路ESD测试经常会引起设备的自动关机，死机，花屏，黑屏无图像，无声音或功能丧失等！
下面一个例子就是一款电源产品在接触放电试验中引起的芯片损坏。
（接触放电±4K芯片已烧毁）
抗静电防护设计
结构设计
空气放电是测试产品的缝隙，通过缝隙直接放电到设备内部的导电体上，路径就是缝隙。因此，对结构与结构件的连接方式和控制缝隙的大小显得非常重要，下面是一些常用的设计方法。
缝隙的大小直接影响了空气放电到设备内部导电体的距离，下面举例说明。
距离越近越容易发生空气放电。为了避免空气放电所带来的问题，设计者需要注意，尽可能的在缝隙的正下方不要放置印刷线路板或者远离。用绝缘体新型耐高压聚烯亚胺材料来隔离静电通过空气放电到PCB，如下图；
(高压绝缘胶带可耐±8KV)
电源防护电路设计
电源接口ESD设计要点是要保证电路的低阻抗特性，释放静电回路最小化。下面是典型的应用电路设计模型。
信号接口防护电路设计
USB通信接口防护电路设计
USB2.0高速数字信号接口传输信号速率达到480M/bps。防护电路的设计要求非常高，信号线路对GND必须做到低容值。下面是典型的应用电路设计模型。
按键阵列防护电路设计
按键开关是MCU的指令输入，ESD问题可能导致输入指令错误，造成设备工作状态的改变或自动关机。下面是典型的应用电路设计模型。
传感器防护电路设计
传感器是数字信号处理器的感应装置，通过采样，前置放大，A/D转换成数字信号给数字处理器分析并输出结果。下面是典型的应用电路设计模型。
静电防护接地设计
静电整改案例
一款海航音频功率放大器，测试静电接触放电±4KV出现无声现象。此产品外壳为全金属设计，外置DC12V输入，测试员对电源和信号端子以及外壳进行接触静电放电试验均会发生无声的现象。产品信号处理方框图如下所示：
分析
依据这个原理框图，可以判断当MCU受到ESD干扰时，输出了控制指令，关闭了放大器工作状态。
解决方法
打开设备外壳，发现电源接口处没有放置滤波器件，用万用表测量发现金属外壳也没有做接地处理。参考电源接口防护电路设计和外壳接地设计指南做了如下处理，请参考实物整改图片：
整改结果： 整改之后，重复ESD测试OK . 接触放电测试±6KV也未出现无声现象。
此光纤设备采用全金属外壳设计，外置两通道光感应器，DC12V供电。测试接触放电会出现光信号传输中断。并且，光信号处理器会发热烫手。下面是该产品的原理方框图：
分析
光纤数字处理器受到ESD静电干扰都会中断光信号传输，光纤处理器发热是不正常的。分析PCB布线已经将数字和模拟地分开，分别通过0电阻连接电源的地。
从这个参考PCB设计平面图片（图1）可以看到，模拟地和数字地是完全分开的，我们尝试采用多点连接方式，用磁珠来跨接模拟与数字之间的GND。重复测试ESD接触放电，静电从外壳和接口注入，光纤处理器不再发热，但是，光信号还是会中断。外壳接地良好。那是什么原因呢？
（PCB没做地平面铺铜处理）
整改结果
这个ESD问题较复杂，抓住问题线索是关键。
皮肤加湿器是应用传感器技术，通过对信号采样，放大传送给处理器分析皮肤的干燥度，通过控制雾化器向皮肤喷洒水分子。皮肤加湿器原理方框图如下：
分析
对此设备电源充电接口和传感器做接触放电试验设备会自动关机。
电源接口发生ESD问题，说明ESD静电无法得到有效释放，干扰电压通过串扰耦合到系统电路所引起的。整改时，只需要在电源接口增加滤波就可以了，参考实物整改图1：
浏览产品原理图，发现传感器端口没有任何的保护电路设计，整改时，在传感器上增加TVS管，信号线穿入300欧姆磁珠问题解决，参考图2：
（图一）
（图二）
分析
这个ESD问题较简单，故障部位很明确。
ESD问题通常会引起产品功能性问题，我们可以把它当成功能性问题来处理。但是，对整改工程师来说要求比较高，对产品的工作原理和电路图要非常的熟悉。
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