本文主要介紹連接器金屬外殼和金屬外殼搭接不良對(duì)靜電放電抗擾度測(cè)試的影響。

Part 1

現(xiàn)象描述

某產(chǎn)品在進(jìn)行靜電放電抗擾度測(cè)試時(shí)，當(dāng)對(duì)產(chǎn)品中某PCB的DB連接器外殼（如下圖所示）進(jìn)行靜電放電（-4KV 接觸放電）時(shí)，出現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位的現(xiàn)象。

后來(lái)檢查該DB連接器，發(fā)現(xiàn)該連接器的外殼沒(méi)有和金屬外殼形成良好的搭接，用導(dǎo)電膠將DB連接器與外殼良好搭接后，再進(jìn)行測(cè)試（-6KV接觸放電），工作正常，系統(tǒng)不再?gòu)?fù)位。

靜電測(cè)試的示意圖如下圖所示，想要詳細(xì)了解靜電測(cè)試的實(shí)質(zhì)的話可以參考我之前的文章《EMC 測(cè)試實(shí)質(zhì)之ESD抗擾度》：

究竟是什么原因?qū)е碌哪兀肯胍治鲮o電帶來(lái)的問(wèn)題時(shí)可以從下面幾方面來(lái)考慮：

首先判斷測(cè)試位置是連接器還是縫隙，連接器是金屬的還是其它的材料的，產(chǎn)品外殼是金屬還是其它材料。

如果是金屬材料，分析產(chǎn)品是否接大地（也稱為PE），如果是浮地系統(tǒng)，則看是否接了功能地。

查看金屬連接器或者金屬按鍵等是否和金屬外殼搭接良好，金屬外殼是否接大地。

總之，靜電問(wèn)題，一般都是接地不良或者金屬搭接不良導(dǎo)致的。

Part 2

原因分析

靜電放電（如下圖所示）是一種瞬態(tài)能量高，寬頻譜的一種電磁騷擾 ，它主要通過(guò)以下兩種途徑來(lái)干擾EUT：

直接能量，瞬態(tài)的大電流導(dǎo)致內(nèi)部電路損壞（如IC芯片的損壞，）或者電路出現(xiàn)錯(cuò)誤（出現(xiàn)閂鎖效應(yīng)）。

空間耦合，由上圖可知，ESD的前沿時(shí)間很短， 約 0.7-1ns， 其頻譜范圍可以達(dá)到數(shù)百M(fèi)Hz，所以稍微長(zhǎng)一點(diǎn)的線纜，PCB中的微帶線或帶狀線都可能形成有效的耦合。

如前面所述，在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)DB連接器的金屬外殼和產(chǎn)品外殼之間有很明顯的縫隙，從電路的角度來(lái)看，這個(gè)縫隙就等效為一個(gè)阻抗，在DB外殼上的靜電放電電流（如圖中虛線所示）的作用下，就會(huì)產(chǎn)生較高的壓降ΔＵ

我們知道，在圖中存在分布電容的地方有如下幾個(gè)地方：

DB連接器外殼及機(jī)殼與內(nèi)部電路的地平面

DB連接器外殼及機(jī)殼與信號(hào)線之間

其中DB連接器外殼及機(jī)殼與PCB中地平面之間的分布電容最大，如圖中Cp所示，該分布電容在靜電放電高頻干擾的情況下影響也最大。

在 ΔＵ 存在的情況下，必然導(dǎo)致一部分靜電放電電流經(jīng)分布電容Cp流向地平面， 最后流向大地，如圖中虛線 Ａ 所示。

實(shí)際上，PCB中的地平面也并不是理想的地面，其并不完整（完整的地平面阻抗為3mΩ），存在一定的阻抗，因?yàn)橐话愕仄矫嫔弦欢ㄓ羞^(guò)孔，過(guò)孔的縫隙會(huì)導(dǎo)致阻抗不連續(xù)。

當(dāng)干擾電流流經(jīng)工作地平面時(shí)，由于阻抗的存在， 就會(huì)出現(xiàn)壓降 ΔU1 ， 而這個(gè) ΔU1就是造成電路混亂的元兇。

另外，ΔＵ也是常常是引起輻射發(fā)射的超標(biāo)的原因之一。

通過(guò)以上分析，我們可以認(rèn)為，如果阻抗不連續(xù)，干擾信號(hào)就很難較快地泄放，這樣就會(huì)通過(guò)分布電容耦合到內(nèi)部電路，從而出現(xiàn)損壞或者內(nèi)部電路混亂。

如果搭接良好，靜電就會(huì)很快泄放到外殼上并導(dǎo)入到大地上（前提是外殼也接好大地）。

另外搭接良好，會(huì)使外殼具有更好的屏蔽效果，在靜電泄放過(guò)程中產(chǎn)生的電磁場(chǎng)就會(huì)被屏蔽在外殼外部， 從而保證了內(nèi)部電路的穩(wěn)定。

Part 3

處理措施

為了保證DB連接器金屬外殼與產(chǎn)品外殼良好搭接，可以將DB連接器通過(guò)螺釘固定在外殼上面，使 DB連接器與金屬面板緊密連接。

從而保持了DB連接器外殼和金屬外殼的電連續(xù)性。這樣不僅能提高整機(jī)的屏蔽效能，還能使靜電騷擾電流通過(guò)金屬外殼很快地泄放掉， 問(wèn)題得到了解決。

Part 4

思考和啟示

經(jīng)過(guò)上面的分析，我們可以得到如下啟示：

防止靜電干擾直接耦合進(jìn)PCB的一個(gè)有效方法是將靜電干擾信號(hào)通過(guò)導(dǎo)體直接接到大地上。

要保持靜電放電點(diǎn)的阻抗連續(xù)。