切换式电源的静电放电能力防制技术

【前言】

　　切换式电源产品在做验证时，经常会遭遇到ESD的相关问题，有时处理起来需花费非常多的时间，笔者从事切换式电源电路设计多年，希望能藉由之前ESD对策的经验与ESD的相关理论基础做个整理，让目前正从事或未来想从事切换式电源设计的人员对静电防制技术能有初步的认识。

　　本文章内容包括静电的介绍，切换式电源的ESD测试法规与测试方法，切换式电源的ESD防制观念，ESD防制方法与ESD问题解决方式等。

　　静电介绍

　　多数的物体皆会储存电荷，而所谓的静电，即物体表面的电荷分布不平衡，当正电荷分布较多时带正电，当负电荷分布较多时则带负电；当一个带电的物体靠近或接触到另一个带不同电位的物体时，彼此会有电位差，就会产生电子转移的现象，此现象称为静电放电，当彼此电位差太大时，会因此产生高电流而导致组件受损。

　　只要是容易累积大量电荷的物体，皆有可能成为静电放电的来源，大至大型机台，小至电子零件，涉及的来源十分广泛，而多数的电子零件都是带电荷的组件，人体也是优良的带电荷来源（如下表所示），因此电子产品很容易因人体的静电将其损坏。

　　切换式电源电路的ESD法规与测试方法

　　因人体是良好的带电体，很容易因人体的静电放电将电子产品损坏，因此安规就定义了一些ESD的测试规范与要求，而切换式电源电路的ESD测试规范是依据IEC61000-4-2，人体放电模型可由电容及电阻所组成，人体的等效电容容值约150pF，因此IEC便依此概念，利用一个高压电源对人体的等效电容充电，而串联的高电阻（50M~100M）是为了防止充电电流过高的电磁干扰，待充电电容储存到高压电源的电压后，由静电枪的放电开关（如图一的切换开关）来控制放电，在放电时电荷会经由一串联电阻（330ohm）放电到待测物（DUT， device under test），其等效测试线路如下：

图一

　　IEC61000-4-2所规范仪器校正时的测试标准如图二所示，用一铁箱（法拉第空箱）将示波器置于箱中，并用幅射吸收材置于铁壳内以防止干扰，静电枪由外部透过一个2ohm阻抗进入到示波器，即可量测放波形，其测试图与波形图需符合下面表一所示，放电波形必需达到0.7~1ns的上升时间到第一个放电电流的最高值，在30ns后仍能保持最高值电流的一半以上，在60ns后仍能保持最高值电流的1/4以上，才能符合IEC61000-4-2的规范。