案例1

ESD空气放电，是指静电枪头没有直接接触金属，通过空气放电的方式注入PCB板上；按照实验标准的测试方法，对于孔缝等人体无法直接接触的端口进行空气放电实验。

一、描述：

本次实验产品是一款蓝牙音箱，其外露的端口主要有AUX，以及USB金属端口；AUX端口为塑胶，按照实验标准，对其进行空气放电8KV，在测试的时候，我们发现样机很容易会出现声音异常现象，并且无法正常关机，需直接断电才能消失。重新上电后，音箱的声音已经发生了变质，判断等级为D级。换一块PCB板后样机可以重新工作。

二、整改过程：

经过审核AUX端口的结构，我们发现其内部有金属引脚延伸比较长，并且每个引脚都是直接与IC的PING脚相连；从而使得静电可以通过金属引脚直接干扰到IC引脚。所以首先在这三个引脚对地并联ASIM ESD（型号：CV0402VT6201T）,再进行空气放电的时候，发现样机没有出现之前出现的声音异常现象。如下图为整改PCB图：

再此也设计出一般AUX的静电以及EMI防护方案:

案例2

一、ESD放电分析：

在ESD放电的过程中，会产生瞬间的高电压，大电流和宽带的电磁干扰，以至于电子组件失效、损坏、降低可靠度，大至电子系统设备误动作、损毁，甚至会酿成重大灾难。

二、整改前实验现象：

此次实验对象是一款多功能蓝牙音箱，其有AUX、蓝牙、USB、TF卡等模式。在蓝牙模式充电的情况下，设备在进行空气±8KV放电的时候，机器会出现断蓝牙，复位的现象。

三、整改过程：  

由于对音箱进行接触放电的时候，发现音箱不会出现类似现象；于是先将PCB板的地定义为完整地；只要将静电导到地上就行；所以第一步措施为：将AUX信号线上串上磁珠（ASIM型号：CVB1005C152T)并且对地并联ESD器件（ASIM型号：CV0402VT6201T),如下图：

其基本原理为：

整改好后，重新对音箱进行空气±8KV测试，发现现象有所改善，但是还是没有彻底根除。于是查看PCB原理图，发现机器MCU并没有复位脚。根据实验现象，模拟出现这种现象的状态；最终确认，此状态与将电池插拔一样；于是将目光定与电源上，其中就包括了MCU供电，USB充电口和电池。并且我们发现只有是将USB充电线连接上，才会出现这种现象。所以我们就在MCU VCC上对地并联ESD器件（型号：CV0402VT6201T)并串联磁珠（ASIM型号：CVB1608E152T),并且在USB充电口对地并联ESD器件（ASIM型号：CV0402VT6201T),如下图：

再次进行实验，进行空气±8KV放电，放电次数为10次，样机无明显异常现象。整改结束！

四、整改心得：

从ESD测试配置描述可以看出，再进行ESD测试时，需要将静电枪的接地线接至参考接地板，EUT放置于参考接地板之上，静电枪放电枪头指向EUT中各种可能会被手触摸到的部位或水平耦合板和垂直耦合板，这就决定了ESD测试是一种以共模为主的抗扰度测试，因为ESD电流最终总要流向参考接地板。

从静电放电波形分析，其上升沿时间为0.7ns到1ns，根据傅里叶变换可知其频谱宽度能达到300MHZ。ESD器件的响应时间一般为PS级别，所以用ESD器件去防护静电是一种有效的措施。

从静电的脉冲宽度看出，静电的脉冲持续时间很短，其能量比浪涌小很多，所以绝大多数的小功率的ESD器件足以满足对其的泄放。

ESD器件其主要是并联在线路上，当静电事件发生的时候，ESD器件能够瞬间导通，给静电提供一条低阻抗的回路。这里需要注意几点：

一、ESD器件的泄放地一定要完整，完整地的定义为长宽比小于3的（没有缝隙、没有开孔）

二、ESD器件必须要放在信号线的主路上，不能放在支路上，不然会使得ESD器件的效果大大降低。

三、如果ESD器件是放在高速信号上，一定要考虑ESD结电容对信号的影响程度，信号速率越高，对ESD器件的结电容大小要求越低（即信号速率越高，ESD结电容越低）。

如何解决ESD不过问题

ESD测试是EMC测试一项基本的测试项目，ESD的抗扰能力不仅来自芯片的esd耐压，pcb布局，甚至和产品的工艺也是有联系的，常见的ESD实验等级为接触放电，那么如果打ESD不过是什么原因，又该如何解决这个问题呢？

对在外部的一些接口，像usb，dc，sd卡这些，在进行接触放电的时候，静电就会很容易串联到电源线上面，静电就由共模变成了差模，这时电源产生很高的尖峰，会导致死机，复位等问题。对于电源的esd保护，可以用TVS管来解决。TVS管响应速度很快，对静电有很好的泄放作用。要尽量的靠近接口的位置，阴极最好是以最近的路径街道接口的外壳地。

芯片受静电的影响也是会发生复位或者是坏掉。这种情况一般是电源的引脚受到干扰。可以对电源添加lc滤波，串联一个小电感就会得到很好地改善。

Pcb要尽量多的铺地。双面板两面都要大面积的铺铜，而且还要有足够的地过孔；如果是四层板或者是更多。可以把主要元器件临近的平面层设为地层。

想要静电得到良好的释放，就要保证良好的接地，所以从原理到pcb设计，都必须贯穿EMC的设计思想，才能合理的布线，去耦电容才能发挥作用。在抗ESD方面，敏感器件或者是信号线应该原理pcb边缘，防止空气放电干扰到器件和信号线。所以pcb边缘应该留有空隙或者是铺铜。