电子通讯产品的ESD防护设计及方法浅析

【摘 要】随着我国通讯事业的不断发展，电子通讯设备获得了广阔的市场，在电子通讯设备的设计、生产和使用的过程中，由于其中产生的静电作用会使得产品的正常工作受到干扰，同时也会造成电子元件的损坏，甚至产生严重的事故。随着技术的不断发展，电子通讯产品在使用过程中的防静电放电设计变得越来越重要。本文主要针对ESD所产生的危害以及设计中的防护缺陷进行了分析，提出了相对应的设计方法。

【关键词】ESD 电子通讯产品 设计方法

一、ESD产生的危害

在电子设备的使用中，产生的静电对于设备的使用有着十分严重的影响，主要表现在：

（一）使得电子设备中的元件失效

在器件的使用过程中，如果由带电物体通过，就会形成放电通路或者电气产品的器件中本身就带有放电通路，在器件中就会产生静电而使得器件的正常运转受到影响。在造成的影响中有突发性的完全失效和缓慢失效两种不同的状态，其中突发性的完全失效是指器件在使用过程中，芯片受到损坏电参数受到影响产生波动，同时也会失去规定的使用功能，其外在的表现为元件的开路或短路，显示的电参数产生漂移。在使用的过程中这种情况产生的概率为百分之十。缓慢失效通常为潜在性的，主要是由于器件在使用的过程中受到静电影响产生轻微的损伤，使用性能渐渐劣化，参数指标出现下降，为电子设备的使用买下隐患，随着使用时间的加长，裂化程度逐渐加重，最终导致系统失效，其发生的概率为百分之九十。

（二）使的信息出现错误

在逻辑电路产生误动作的实验证明：静电能够对设备的使用产生干扰，在使用中对某电子通讯设备进行静电接触放电设置，能够在电子设备中的检测到数值较大的干扰脉冲，干扰脉冲的存在能够使得信息出现错误，逻辑电路产生翻转，从而使得产品在使用过程中产生故障。静电能够产生较大的电磁脉冲干扰，如果电磁脉冲和敏感电路产生连接，也会使得信息受到影响，产生错误，电子产品就会出现故障。

（三）高压静电容易吸附尘埃颗粒

在电子通讯设备的使用过程中如果产生的静电为高压静电，容易吸附空气中的尘埃和颗粒物质，对PCB板和其中的芯片造成污染，降低其绝缘电阻，使得整体的系统器件的工作受到影响，日积月累就会造成器件产生较严重的故障。

二、电子通讯产品的ESD防护设计

ESD和电子线路连接的方式主要有以下几种：首先是直接传到，其次是电容耦合，也就是电场耦合，最后是电感耦合，也就是磁场耦合，因此在进行电子设备的防静电设计的过程中，要重点对着三种不同的耦合方式制定出相应的防护方法，将其进行概括，则为：对产生的静电进行有效屏蔽，对产生的电波和干扰进行过滤，同时对其进行绝缘设置，对于其中存在的电波可以使用接地的方法进行排放，对线路进行搭接，并对其产生的瞬间状态进行有效的控制。

首先是PCB的ESD防护设计，其中包括：

（一）在PCB中要对引线长度进行有效控制，尽量将其长度进行缩减，尤其是较为敏感的信号线和电源信号线要尽可能地保证其使用长度较短。

（二）在进行设计时，要保证PCB上的回路保持较小的面积，这是由于其对于产生的瞬态静电电流形成的磁场的感应度较为灵敏。在回路面积中主要包括电源和地面之间产生的回路，还包括信号和地面之间产生的回路。

（三）如果元器件在使用的过程中要安装在印制板中，其其外表安装有金属外壳，一定要将金属外壳进行接地设置，如：复位按钮、晶振等元器件。

（四）如果外部为双层板，在安全使用的前提下，要保证使用中的电源线要和地线保持最大程度上地接近，对于DIP封装的集成电路，在进行走线和地线的布置过程中要保证其在引脚之间进行平等分布。

（五）对于PCB中没有进行使用的部分要使用地平面进行填满。

（六）要做好相应的静电屏蔽设置。对于设备使用过程中中产生的干扰源和高频电路以及对于静电反应较敏感的电路要进行屏蔽设置，在屏蔽时可以采用局部屏蔽或整体屏蔽的方式，在进行屏蔽的过程中要保证屏蔽的完善性，同时也要做到接地功能的良好。对于屏蔽的效果要使用屏蔽效能进行测量。

（七）试验结果充分表明：在静电产生放电的过程中形成的干扰脉冲能够按照产生的指数规律进行调制，其在运行的过程中含有大量的高频分量。针对这种情况，应使用滤波器对电源和信号的接收线路进行滤波设置，同时使用高频电容器对电源和地面之间产生的耦合状况进行消除。

其次是对于金属部件和金属外壳插件进行防静电防护设计，在以往的试验中，总结出了对其进行接地设计的有效措施，其中包括：

1、绝缘隔离

在产生静电时通过电路的电流流量较大。在操作面板上，对于一些使用中容易产生接触的部件要使用绝缘物体进行设置或者使用薄膜开关面板进行设置。在必须要使用金属的部件要在金属的外部添加绝缘层，保证绝缘效果，在进行设置时要保证其和内部的电路保持一定的距离。

2、在静电电流经过的地方要设置泄放通道，从而保证电流的有效转移。在设置时，要对金属的外壳进行外接插件，在元件中，金属外壳和信号线的距离较近，在金属外壳中产生的静电很有可能通过信号线和内部电路相连。因此，在对干扰信号进行控制时，可以使用接地泄放的方式，保证内部的静电电荷能够释放到外部的具有较大的电容量的器件中。

最后是机壳的静电防护设计，试验证明，电子产品的静电抗干扰能力受到设备整体连接状况的影响较大。设备的机壳具有较高的导电性能，连接程度越高，静电的排放速度就越快，同时对于产品造成的影响也就越小。

三、结束语

电子系统具有复杂性的显著特点，因此在进行防护设计的过程中要对系统的情况进行全面考虑，根据其敏感类型和防护要求进行设计，只有这样才能够保证ESD防护的有效性，提高产品的使用效果。

参考文献：

[1]徐金华，刘光斌，余志勇.ESD的防护策略[J].电子产品可靠性与环境试验，2005（5）.

[2]李东奎.电子通讯产品的ESD防护设计[J].广东科技，2008（12）.