表1 静电放电试验等级

图4 静电放电发生器的放电电极

三、静电的危害

静电放电主要会对设备产生损坏，主要可以分为设备永久失效和暂时失效两种。

由于静电放电会产生瞬间大电流，因此能量可能会对电路造成损害，直接破坏器件的正常使用，这就使设备被烧毁，引起永久性的失效。

另一方面，由于静电中还会存在高频脉冲，这些脉冲引起的磁场通过耦合、辐射等方式，对周围的场造成电磁干扰，通过缝隙、电路等对器件产生干扰，导致设备的暂时性失效。

四、静电防护

既然知道静电造成的危害，就要在设计产品的时候想办法去规避危害。

在处理静电问题的时候，主要遵从两大方法：堵和疏。既然静电无法避免产生，那么我们就要对他进行处理。

1、堵

堵，顾名思义，就是严防死守。虽然你有静电，但是我不让它进入到我的设备中，这就是堵。这个问题主要是结构工程师完成的。让壳体匹配度更高。

主要有两点方法：

1> 尽量减小壳体的缝隙。让外边的静电没有缝隙进到设备内部造成伤害。

2> 拉大外壳到内部电路的间距。经验表明，8kv左右的静电经过5mm的距离后可完全衰减。

3> 软件上做处理。我们经常会碰到，ESD把屏打花的情况，这时候就要软件来做更改防止花屏。针对这个问题，刚入行的时候并不理解。ESD明明是硬件问题，为什么软件处理之后能好。以花屏问题为例，可以看出这是暂时失效的问题。ESD可能导致屏幕的控制脚引入噪声，从而引起中断。这样，通过优化软件代码（比如将中断口的触发条件进行判断，对中断信号设置持续时间等），一些不可自动恢复的故障可以被避免，可恢复的故障概率也可以降低。

2、疏

疏则是让静电找到合适的泄放路径，而不会从器件内部泄放。

主要可以采取如下方法：

1> 要尽量保证完整的地平面。完整的地平面不但可以降低噪声干扰等辐射之外，还可以增强ESD性能。大的地平面有助于静电泄放，同时降低静电场产生的影响。

2> 增大表层地的露铜区域。这样有利于外部静电通过表面露出的地直接导入板子主地，完成大面积泄放。

3> 减小电源层与地平面的距离。我们知道，静电无非是能量，而能量可以通过储能元件来吸收。平板电容器的公式如下：

其中，ε为介电常数，d为两个平行板之间的距离，S为平行板的面积。

由公式可以看出，减小两个平行板之间的距离，就是增大电容器的电容值。

电源层和地平面可以构成一个平行板电容器，减小之前的距离，则可以增大主板的分布电容。当静电进来之后，这些分布电容就可以吸收静电能量，从而达到防护作用。

4> 增加ESD防护器件。对于裸露在外接口电路，ESD器件是很必要的。像USB口、电源口、电池连接器等，都是要重点防护的地方。这些地方增加ESD防护器件是必要的。也可以预留位置，在需要的时候贴上去。主要就是对ESD能量进行泄放。ESD器件主要包括TVS管、稳压管、压敏电阻等。相对来讲，ESD静电管性能最佳，响应速度最快，近几年也被大面积使用。而在一些接口处，对电流要求不高，比如ADC/GPIO等，可以通过串电阻的方式来增强ESD性能。

ESD问题，在设计之初就要考虑进去，这样在后期才能有的放矢的解决。即便出于成本考虑，设计初不想添加ESD器件，也要在必要的部位预留位置，以便后边做优化。因为ESD带来的问题，大部分是不可恢复的，对重要器件产生的伤害，成本要远高于静电器件的处理。切记，在设计之初能规避的问题，成本是最小的！

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