电子通讯产品的ESD防护设计及方法浅析

王轶 帅树新

摘要：随着我国通信产业的不断发展，电子通信设备获得了广阔的市场，电子通信设备在设计、生产和使用过程中发生的静电干扰导致产品正常运行，对电子元器件的损坏是一个严重的问题。随着科技的不断进步，电信产品的防静电设计变得越来越重要。本文主要分析ESD引起的危害和保护设计缺陷，并提出相应的设计方法。

关键词：ESD电子通讯产品设计方法

一、ESD产生的危害

在一些电子电器设备的正常使用中，产生的大量静电对于电子设备的正常使用性能有着十分严重的不良影响，主要表现：

1.使得电子设备中的元件失效

在这些器件的正常使用工作过程中，如果由一些带电荷的物体电路通过，就可能会直接形成一些放电物体通路或者说在电气电子产品的一些器件中本身就可能带有一些放电物体通路，在这些器件中就不仅会直接产生大量静电而且会使得整个器件的正常工作运转效率受到很大影响。在器件造成的物理影响中通常有突发性的完全快速失效和缓慢快速失效两种不同的表现状态，其中突发性的完全快速失效一般是在泛指一个器件在正常使用处理过程中，芯片电路受到较大损坏或在电电路参数的值受到较大影响时会产生较大波动，同时也可能会直接失去正常规定的器件使用处理功能，其外在的影响表现是因为一个元件的芯片开路或器件短路，显示的损坏电电路参数也会产生较大漂移。在我们使用的软件过程中这种特殊情况可能产生的错误概率大约为百分之十。缓慢系统失效通常为具有潜在性的，主要原因是由于电子器件在正常使用的整个过程中都会受到外部静电场的影响从而产生轻微的裂化损伤，使用性能渐渐出现劣化，参数值及指标性能出现明显下降，为影响电子电器设备的正常使用安全买下重大隐患，随着人们使用器件时间的不断加长，裂化损坏程度逐渐出现加重，最终可能导致系统缓慢失效，其最终发生的死亡概率大约为百分之九十。

2.使的信息出现错误

在逻辑电路中会产生误动作的原因实验结果证明：这种静电干扰能够对电子设备的正常使用过程产生放电干扰，在正常使用中对某一种电子无线通讯设备信号进行一种静电干扰接触时的放电干扰设置，能够在对某电子通讯设备使用中的静电检测中得到一种数值较大的静电干扰开关脉冲，干扰开关脉冲的正确存在从而能够直接使得讯号信息传输出现自动错误，逻辑电路能够产生自动翻转，从而能够使得电子产品在正常使用中的过程中不会产生严重故障。静电电路能够同时产生较大的敏感电磁脉冲敏感干扰，如果敏感电磁脉冲和敏感干扰电路不能产生相互连接，也可能会因此使得电子信息传输受到较大影响，产生错误，电子产品就可能会因此出现严重故障。

3.高压静电容易吸附尘埃颗粒

在一些电子器件通讯设备的日常使用处理过程中如果直接产生的空气静电主要为空气高压下的静电，容易直接吸附存在空气环境中的金属尘埃和化学颗粒尘等物质，对应的PCB板和其中的电子芯片也会造成空气污染，降低其内部绝缘层的电阻，使得一个整体的通讯系统电子器件的正常工作效率受到较大影响，日积月累就可能会直接造成系统器件性能产生较严重的性能故障。

二、电子通讯产品的ESD防护设计

ESD与电子电路的连接方式主要有两种：一是直接传输，二是电容耦合，即电场耦合，最后是电感耦合，即磁场耦合。在设备中，我们使用相应的保护方法来制定，我们需要重点关注三种不同的耦合方法并概括为：对产生的静电的有效屏蔽，对产生的电磁波和干扰的过滤和隔离设置，以及在无线电的情况下，如何将其中存在的波接地。可用于放电，重叠线路，并有效控制生成的瞬时状态。

首先是PCB 的 ESD防护设计，其中包括：

1. 在PCB中，要有效控制引线长度，尽量减少长度，特别是敏感信号线和电源信号线要尽量短。

2. 设计应尽量保持小面积，因为 PCB 上的电路对瞬态静电电流形成的磁场更敏感。环路区域主要包括电源与地之间的环路和信号与地之间的环路。

3. 如果这些元器件在实际使用的生产过程中不需要直接安装在印制板中，其其它的外表所要安装的只有一个金属外壳，一定首先要将其在金属外壳内部进行自动接地按钮设置，如：自动复位接地按钮、晶振等元器件。

4. 如果外置板是双层板，在使用中，电源线和地线要尽量靠近地线，以保证使用安全。对于DIP封装的集成电路，要保证它们之间均匀分布布线和接地工艺引脚。

5. 必须进行适当的静电屏蔽设置。对干扰源、高频电路、对设备使用过程中产生的静电反应比较敏感的电路都需要屏蔽，可以采用部分或全屏蔽进行屏蔽，在屏蔽过程中保证屏蔽的完美，同时也具有良好的接地功能。屏蔽效能应使用屏蔽效能来衡量。

6. 试验设计结果充分验证表明：在各种静电干扰产生和充放电的工作过程中对其形成的静电干扰信号脉冲函数能够按照静电产生的干扰指数滤波规律实时进行自动调制，其在运行的过程中含有大量的高频分量。针对这种复杂情况，应考虑使用高频滤波器对由于电源和线路信号的高频接收端和线路信号进行高频滤波消除设置，同时也可使用高频耦合电容器对由于电源和信号地面之间振动产生的高频耦合振动状况信号进行滤波消除。

三、防静电防护设计

总结以往实验中接地设计的有效措施包括：

1.当产生静电时，电路中流动的电流很大。操作面板在使用时必须在容易触及的部位安装绝缘体或薄膜开关面板。对于需要使用金属的零件，必须在金属的外面加一层绝缘层，起到绝缘的作用，安装时必须与内部电路保持一定的距离。

2、应在静电电流流动的地方设置放电通道，以确保有效的电流传输。 设置时，金属外壳需要外接插件，但金属外壳与信号线的距离在部分比较近，金属外壳产生的静电极有可能被连接。通过信号线的内部电路。因此，在控制干扰信号时，可以采用对地放电的方式将内部静电耗散到电容较大的外部设备上。

结束语

电子系统具有明显的复杂性，因此在保护设计过程中，必须充分考虑系统的情况，根据敏感类型和保护要求进行设计。它可以确保ESD保护并提高产品的性能有效性。

参考文献

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