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如何合理设计汽车电子的ESD防护?

2023-02-06 11:46
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提起静电一词,想必很多人不陌生,生活中摸个门把手,人与人之间的皮肤接触、毛衣带电等产生的静电,那个酸痛深有体会,不仅如此,静电若是处理不当,极有可能引发火灾。为避免静电,大都采用静电防护,即ESD。若如果遇上汽车电子,工程师该如何合理设计ESD防护措施?

静电放电,全称为Electro-Static Discharge,即ESD,较大的电位差将产生火花或击穿电压,从而在电子元件或设备上产生高电压脉冲,虽然很多静电放电低于人类感知的阈值,但或将对电子元件有害,所以ESD防护是非常重要的!

汽车的ESD防护设计主要是针对如下的静电放电过程:安装过程、用户维护/维修过程、乘客解除过程。静电放电的作用途径可分为直接传导、电容耦合和电感耦合,汽车电子部件中最脆弱的环节是半导体元件,而导致半导体器件失效的电压限值如图所示:

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静电放电会引起电路损坏,对临近物体的放电(间接放电)也可能通过电容或电感耦合,影响电路的工作稳定性。为了消除静电放电的危害,可采取的措施有:

1、建立完善的屏蔽结构,通过搭铁的金属壳将静电荷释放到地;

2、内部电路与金属壳的连接应采用一点搭铁方式;

3、增加注入硅瞬变电压吸收二极管(STVS)之类的快速保护元件,将高压电和泄放到地;

4、印制电路板设计中增加保护地带,将人手拔插线路板的电荷通过最短的路径泄放到地。

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专注EMC设计的研究,愿意给大家分享一些EMC相关的电子知识~

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