切換式電源的靜電放電能力防制技術(shù)

【前言】

　　切換式電源產(chǎn)品在做驗證時(shí)，經(jīng)常會(huì )遭遇到ESD的相關(guān)問(wèn)題，有時(shí)處理起來(lái)需花費非常多的時(shí)間，筆者從事切換式電源電路設計多年，希望能藉由之前ESD對策的經(jīng)驗與ESD的相關(guān)理論基礎做個(gè)整理，讓目前正從事或未來(lái)想從事切換式電源設計的人員對靜電防制技術(shù)能有初步的認識。

　　本文章內容包括靜電的介紹，切換式電源的ESD測試法規與測試方法，切換式電源的ESD防制觀(guān)念，ESD防制方法與ESD問(wèn)題解決方式等。

　　靜電介紹

　　多數的物體皆會(huì )儲存電荷，而所謂的靜電，即物體表面的電荷分布不平衡，當正電荷分布較多時(shí)帶正電，當負電荷分布較多時(shí)則帶負電；當一個(gè)帶電的物體靠近或接觸到另一個(gè)帶不同電位的物體時(shí)，彼此會(huì )有電位差，就會(huì )產(chǎn)生電子轉移的現象，此現象稱(chēng)為靜電放電，當彼此電位差太大時(shí)，會(huì )因此產(chǎn)生高電流而導致組件受損。

　　只要是容易累積大量電荷的物體，皆有可能成為靜電放電的來(lái)源，大至大型機臺，小至電子零件，涉及的來(lái)源十分廣泛，而多數的電子零件都是帶電荷的組件，人體也是優(yōu)良的帶電荷來(lái)源（如下表所示），因此電子產(chǎn)品很容易因人體的靜電將其損壞。

　　切換式電源電路的ESD法規與測試方法

　　因人體是良好的帶電體，很容易因人體的靜電放電將電子產(chǎn)品損壞，因此安規就定義了一些ESD的測試規范與要求，而切換式電源電路的ESD測試規范是依據IEC61000-4-2，人體放電模型可由電容及電阻所組成，人體的等效電容容值約150pF，因此IEC便依此概念，利用一個(gè)高壓電源對人體的等效電容充電，而串聯(lián)的高電阻（50M~100M）是為了防止充電電流過(guò)高的電磁干擾，待充電電容儲存到高壓電源的電壓后，由靜電槍的放電開(kāi)關(guān)（如圖一的切換開(kāi)關(guān)）來(lái)控制放電，在放電時(shí)電荷會(huì )經(jīng)由一串聯(lián)電阻（330ohm）放電到待測物（DUT， device under test），其等效測試線(xiàn)路如下：

圖一

　　IEC61000-4-2所規范儀器校正時(shí)的測試標準如圖二所示，用一鐵箱（法拉第空箱）將示波器置于箱中，并用幅射吸收材置于鐵殼內以防止干擾，靜電槍由外部透過(guò)一個(gè)2ohm阻抗進(jìn)入到示波器，即可量測放波形，其測試圖與波形圖需符合下面表一所示，放電波形必需達到0.7~1ns的上升時(shí)間到第一個(gè)放電電流的最高值，在30ns后仍能保持最高值電流的一半以上，在60ns后仍能保持最高值電流的1/4以上，才能符合IEC61000-4-2的規范。