靜電放電過程中靜電干擾主要通過三種間接耦合方式干擾敏感源，即電場(chǎng)耦合、磁場(chǎng)耦合、地彈。前文已經(jīng)深入分析了靜電放電過程中的電場(chǎng)耦合，今天就談?wù)勳o電放電過程中的磁場(chǎng)耦合，也可以理解環(huán)路耦合。

熟話說的好〝人往高處走，水往低處流〞，靜電電流也會(huì)選擇阻抗最低的路徑返回到源端。靜電電流流會(huì)源端的路徑實(shí)際上就構(gòu)成了電流環(huán)路，當(dāng)敏感信號(hào)形成的電流環(huán)路與靜電電流環(huán)路存在共環(huán)路時(shí)，就會(huì)將靜電放電干擾耦合到敏感信號(hào)環(huán)路內(nèi)，干擾敏感信號(hào)。

靜電放電電流環(huán)路存在高頻變化的電流噪聲，敏感信號(hào)電流環(huán)路靠近靜電放電環(huán)路時(shí)，也會(huì)在敏感信號(hào)環(huán)路產(chǎn)生感應(yīng)噪聲電流，噪聲電流流入敏感器件內(nèi)，則會(huì)造成其損毀或者使其誤觸發(fā)。

靜電電流環(huán)路與敏感信號(hào)電路環(huán)路共同流過一段阻抗，靜電放電電流則會(huì)在共同的那段阻抗上產(chǎn)生高頻電壓，此高頻電壓噪聲也會(huì)通過共同的阻抗將靜電放電產(chǎn)生的高頻電壓疊加的敏感信號(hào)上，干擾敏感信號(hào)。

一、靜電放電電流環(huán)路分析

ESD調(diào)試就是找出靜電電流泄放路徑中的敏感信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行ESD防護(hù)，提高其抗靜電能力。在無法提高敏感信號(hào)抗靜電能力的情況下，則想辦法改變靜電電流泄放路徑，使其返回到源端時(shí)不經(jīng)過敏感信號(hào)區(qū)域，從而避免或最大限度減小對(duì)敏感信號(hào)的影響。

靜電放電電流泄放路徑受結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、接地設(shè)計(jì)、輔助設(shè)備、輔助設(shè)備接地等影響，Ⅰ類設(shè)備與Ⅱ類設(shè)備靜電電流泄放路徑也完全不同。靜電電流泄放路徑分析必須有前提條件，接下來分別對(duì)I類設(shè)備和II類靜電電流泄放路徑進(jìn)行深入分析。

1.1 I類設(shè)備靜電電流泄放路徑分析

對(duì)于使用3Pin線芯電源線的設(shè)備，其中PE地線通常連接到系統(tǒng)的金屬殼體上，金屬殼體由于具有低阻抗特性，為靜電電流泄放提供低阻抗路徑。靜電電流從靜電放電測(cè)試點(diǎn)到達(dá)金屬殼體的路徑所經(jīng)過的路徑，往往容易被工程師忽略。

電路板通過接地螺絲鎖附在金屬殼體上，金屬殼體通過PE地線連接到參考地平面上，對(duì)外部端子進(jìn)行靜電放電時(shí)，靜電從外部端子進(jìn)入電路板，并通過接地螺絲到金屬殼體上，再通過PE地線回流到靜電槍接地端構(gòu)成靜電電流環(huán)路。

由于接地孔及接地螺絲寄生電感的存在，靜電高頻噪聲電流不一定全部從靠近外部端子最近的接地螺絲流入金屬殼體，可能部分靜電電流通過遠(yuǎn)端的接地螺絲孔流入金屬殼體，流過遠(yuǎn)端螺絲孔到金屬殼體的靜電電流則會(huì)經(jīng)過電路1與電路2，造成兩個(gè)電路收到靜電放電噪聲干擾。

此時(shí)在外部端子側(cè)面增加金屬擋板，并將外部端子的金屬外殼通過螺絲或者導(dǎo)電襯墊連接到金屬擋板上，金屬擋板通過螺絲鎖附于金屬殼體上。對(duì)外部端子金屬外殼進(jìn)行靜電放電時(shí)，靜電高頻噪聲電流大部分通過外部端子金屬外殼導(dǎo)流到金屬擋板，再經(jīng)過金屬擋板導(dǎo)流到金屬殼體，通過PE地線回流到靜電槍接地端，靜電電流不會(huì)流經(jīng)電路1與電路2，也不會(huì)干擾這個(gè)電路。

1.2 II類設(shè)備靜電電流泄放路徑分析

II類設(shè)備由于沒有PE地線，靜電放電干擾泄放存在兩條路徑:一條路徑是靜電放電噪聲通過外部端子金屬電路板，再經(jīng)過接地螺絲進(jìn)入金屬殼體，通過金屬殼體與PE地之間的分布電容耦合流回靜電槍接地端構(gòu)成靜電電流路徑。另一條路徑則是通過L、N線上的Y電容將金屬殼體上的靜電放電高頻噪聲耦合到電網(wǎng)，再通過電網(wǎng)端PE地回流到靜電槍接地端溝通電流環(huán)路。

II類設(shè)備靜電電流泄放路徑選擇實(shí)際上是由金屬殼體與PE地之間寄生電容與路徑中的寄生電感構(gòu)成的串聯(lián)阻抗與電源泄放路徑中的阻抗比較，哪條路徑中的阻抗小，靜電電流從哪條路徑泄放的就多。不管從那條路徑泄放，都應(yīng)該使其避免經(jīng)過敏感電路。

二、靜電放電電流環(huán)路的干擾機(jī)理分析

2.1 靜電放電噪聲與敏感信號(hào)共阻抗耦合

電路1傳輸信號(hào)給電路2，信號(hào)回流路徑經(jīng)過電路2參考地平面回流電路1構(gòu)成電流環(huán)路；靜電電流從外部端子進(jìn)入電路板參考地平面，假設(shè)遠(yuǎn)端接地螺絲進(jìn)入殼體后，再經(jīng)過PE地線回流到靜電槍接地端，兩個(gè)路徑有一段共用地阻抗，靜電放電高頻電流流過共用地阻抗產(chǎn)生高頻噪聲電壓疊加到信號(hào)傳輸環(huán)路，噪聲信號(hào)傳輸受到干擾而傳輸中斷，甚至損壞器件。

2.2 靜電放電環(huán)路與敏感信號(hào)環(huán)路感應(yīng)耦合

靜電放電電流環(huán)路靠近信號(hào)傳輸環(huán)路時(shí)，靜電放電環(huán)路中的高頻電流噪聲則在臨近的信號(hào)環(huán)路產(chǎn)生感應(yīng)電壓噪聲，當(dāng)噪聲電壓超過信號(hào)電壓容限時(shí)，就會(huì)干擾其工作狀態(tài)。

三、靜電放電電流泄放路徑ESD問題案例

3.1 外部端子金屬外殼搭接ESD案例

問題現(xiàn)象描述：

對(duì)RS-232端子金屬外殼進(jìn)行接觸放電±4KV測(cè)試時(shí)，出現(xiàn)RJ45網(wǎng)絡(luò)信號(hào)斷連的情況，分析問題原因是RS-232金屬外殼與金屬擋板之間接觸不良，靜電電流無法通過金屬擋板導(dǎo)流到金屬殼體，再通過PE線回流到靜電槍接地端構(gòu)成電流環(huán)路。靜電電流流入板卡內(nèi)部干擾敏感信號(hào)，導(dǎo)致RJ45網(wǎng)路斷連現(xiàn)象出現(xiàn)。

審核編輯：湯梓紅