九月多了,学生们开学了,而对我来讲可以期盼十一放假回家了,嗯,要找领导商量多请几天假。

 

这次总结下 ESD 测试方面的知识,首先看一个视频,了解下什么是 ESD。(视频来源于 TI 官网)

 

 

相信大家都熟悉产品的 ESD 测试,也遇见过由 ESD 造成的各种产品故障,例如端口损坏、通信卡死、数据跳动、甚至产品烧毁;我最近就遇见过产品打 ESD 时冒烟的情况,咋啥都让我遇见。(图片来源于 Nexperia 官网)

 

 

ESD 涉及到的常用车规测试标准如下:一共四个标准,分为了两组;简单来讲,每一组里面的国家标准与国际标准是对应的,并且 ISO 10605 来源于 IEC 61000-4-2;对于车载的 BMS 来讲,我们主要参考的标准为 ISO 10605。

 

 

下面就以 ISO 10605-2008 作为主要对象,来整理 ESD 的相关测试内容与背景。

 

ESD 发生器

先介绍一下 ESD 发生器,也就是常说的静电枪,大家应该都见过,它还是挺沉的,做 ESD 测试是一个体力活。

 

 

下图为 ESD 发生器的原理框图:内部的电容 C1 由静电枪内部的高压电源、经过充电开关与充电电阻(50~100MΩ)进行充电;充电完成后,断开充电开关,然后通过放电开关进行 ESD 放电;其中的 RC 阻容网络是可以外部人为设置的。

 

 

放电模型

人体放电模型(Human-Body Model ,HBM):是指因人在地上走动摩擦或其他因素在人体上已经累积了静电,当人再去碰触 IC 时,会产生放电。

 

 

机器放电模型(Machine Model ,MM):是指机器(例如机械手臂)本身积累了静电,当它接触 IC 时,会产生放电。

 

 

组件充电模型(Charged-Device Model,CDM):是指 IC 内部首先积累了静电,但未损伤,然后此 IC 接触地面时,通过 IC 的 PIN 脚,产生了放电。(图片来源于网络)

 

 

除此之外,还有其他的几个模型,就不展开了,因为理解的也不深入。

 

其实我感觉在 IEC 61000-4-2 和 ISO 10605 里面弱化了放电模型的概念,更加务实,直接推荐单板系统层级测试 ESD 的 RC 阻容网络,与上面模型的阻容参数也是不相同的;而放电模型的概念更多在工业或军用的标准中,针对对象为元件,此处当做了解吧。

 

ESD 试验方案

下图列出了 ESD 的测试方案,首先分为直接放电与间接放电两个大方向,直接放电又包括了空气放电与接触放电两种测试方法,而间接放电只做接触放电。

 

 

直接放电:直接对 DUT 实施放电的试验方法。

 

间接放电:对 DUT 附近的耦合板实施放电,一般用来模拟人体对 DUT 附近的物体进行放电。

 

接触放电:在发生放电之前,将 ESD 发生器的放电电极尖端保持与 DUT 接触,通过触发发生器内部的放电开关对 DUT 进行放电;接触放电的金属电极顶端为尖状。

 

 

空气放电:将发生器的电极充电到试验电压,然后以规定的速度接近 DUT,当发生器的放电尖端足够接近 DUT 时,放电尖端和试验点之间的电介质材料被击穿,通过电弧进行放电;空气放电的金属电极顶端为圆形。

 

 

DUT 的状态

DUT 存在带电与不带电两种状态;带电状态模拟 DUT 在工作时出现的 ESD 场景;而不带电状态模拟 DUT 在生产过程或维修过程中出现的 ESD 场景。

 

一般的 RC 阻容网络选取规则

标准中规定,使用 2KΩ电阻,模拟人体直接通过皮肤放电;而使用 330Ω电阻,模拟人体通过金属部分(例如钥匙)放电。

 

DUT 安装在车辆上容易接触的位置时,电容选取 330pF,否则选取 150pF。

 

最后,把相关测试总结成为下面的一张图,需要注意的是,实际上根据参考标准的不同,是有一些出入的。

 

 

总结:

这几天更新的比较慢,原因是本来在写另外一个题材,写到一半感觉理解不透彻,所以就先搁置了,等成熟后再说,又重新开了新方向;以上所有,仅供参考。