基于電子通信產品的ESD防護設計方法研究

陶世懷

【摘要】 電子通信產品ESD防護設計情況直接關系著設備的質量與使用情況，會不同程度的影響著設備經銷商對產品的推廣，對于企業的經濟與社會效益都有著重要影響，這些問題都對產品在市場競爭中的地位及未來的生存與發展起到重要作用。所以，在進行電子產品設計與生產過程中，ESD防護設計是不可忽視的重要環節。因此，本研究主要介紹了ESD對電子通訊產品的危害，電子通信產品 ESD 防護設計中的缺陷，電子通信產品靜電防護設計的要求及注意事項，并探討了電子通訊產品ESD防護設計的方法。

【關鍵詞】 電子通信產品 ESD防護 危害 設計缺陷 設計方法

引言

ESD通俗來講就是指的靜電釋放，它可以實現電子通信產品中所帶電荷的快速綜合，而其電能則主要來源于靜電源，當電子元件感應到靜電源提供的電能流之后會快速放電。當一些電子通信產品直接與人身體的某部分進行密切接觸時，會使其中的電子元件產生靜電。人們為了解決這一問題，引出了ESD 防護的概念，通過ESD 防護可以有效抑制電子產品出現靜電，使其產生的靜電能夠快速的泄漏，實現靜電快速綜合，進而避免更多的靜電在電子元件中逐漸增加與積累的過程中，誘發爆炸、電擊、火災等各種安全事故。

一、ESD 對電子通信的危害

1.1 ESD 造成電子元件的損壞

ESD防護在釋放靜電的過程中，也會有部分電流的產生，而這部分電流會一定程度上使周圍的電磁場發生變化，而這會導致信號發生錯誤，因為電子元件接收的信號也會隨著這種磁場變動而發生相應的改變，有時候還會使用戶在操作電子產品時面臨產品死機或出錯等情況，這是因為這種磁場變動也會影響到電子元件內部的數字邏輯電路。

1.2 ESD 引發邏輯電路發送錯誤信息和動作

我們可以講靜電釋放簡單的理解為脈沖干擾。在進行靜電釋放時，受到脈沖干擾的影響，使得設備敏感電路與其進行藕合，因此，就會使其內部發送出錯誤信息，造成電子產品故障。高壓靜電可以吸附空氣中的塵埃顆粒，同時會污染電子通訊設備中的電子元件，使電子元件減弱其絕緣電阻能力，降低其工作效率，甚至使設備元件損壞，造成電子元件失效，無法正常工作。

二、電子通信產品 ESD 防護設計缺陷

2.1 EOS 和 ESD 的區別

ESD 實際上是 EOS 的一種，二者是一種包含與被包含的關系，但是，在進行電子通信產品 ESD 防護設計時，部分設計人員，由于自身疏忽而不能準確的對二者進行區分，就會在裝置 ESD 過程中錯誤的運用了EOS防護要求，根據EOS防護要求進行安裝，最終不能讓通信產品 ESD 防護效果得到有效發揮。

2.2 系統類型識別

因為電子通訊設備類型有所差異，其采用的靜電防護措施也相應的有所差異。所以，在進行電子通信產品 ESD 防護設計過程中，一定要首先弄清楚系統類型，根據不同的系統設備類別來確定最終的設計方案。但是，現在部分設計人員在設計過程中卻往往忽略了這一點，不能正確的識別與選擇合適的ESD 防護方案。

三、電子通信產品靜電防護設計的要求及注意事項

3.1 根據實際需求確定ESD防護標準與管理方法

因為ESD防護的具體要求是存在著明顯差異的，所以，其應用范圍也有所差異，并能夠在不同的地點合理應用。比如，在ESD防護在工業和軍事兩個領域的應用就存在著明顯的不同。

所以，各企業單位應根據其實際情況，結合具體標準與要求，提供詳細具體的ESD防護設計方案，明確電子通信產品的ESD包裝、電路設計以及操作等，并制定詳細的操作流程，提供有效的ESD防護措施。另外，還要加強ESD管理，明確需要執行的ESD防護方案情況、檢測方案是否有效可行，人員訓練情況，以及ESD防護設施維護費用等，進一步發現與改進不合理的管理辦法與措施，實現ESD防護方案優化，提高ESD防護效果。

3.2 有針對性的考慮ESD防護

在進行電子通信產品設計時，需要充分考慮到ESD防護，盡量避免在后期的生產與運營過程中，電子通信產品由于靜電釋放問題而重新設計，由此將會產生更高的生產成本，同時不能在預定的生產周期內完成既定任務。同時，當某一電子通信產品已經基本完成，并即將投入生產與運營時，再增加ESD防護設計，那么ESD防護效果也會低于其本來的防護效果，所以，在產品設計初期就應該充分考慮到ESD防護是一項十分重要的工作。

3.3 電子元器件結構及其整體設計要求

在進行電子通信產品結構設計時，為能夠防止由于金屬外露出現設備回路情況，可通過絕緣膠布將其纏裹起來。但是因為過高的靜電電位，盡管靜電的電荷量不多，也使用了絕緣涂層或是涂料外殼，仍然會使電子元件受到由于靜電釋放引起的不同程度的功能損傷，降低其工作效率。

四、電子通信產品ESD防護設計

4.1 電子通信產品機殼ESD防護設計

電子通信產品靜電的抗干擾性與自身的搭接情況存在著密切關系，如果電子通信產品的搭接效果尚佳，也會使靜電釋放的速度變快，其靜電抗干擾性也會增強。所以，在機殼的ESD防護設計中，盡量不要在金屬零件中出現尖銳的邊緣，為有效防止出現二次電弧，可以在機殼外露面涂復絕緣漆，使得內部電路與機殼之間保持相應距離。

4.2印刷電路板ESD防護設計

因為印刷電路板上的信號與地、電源與地等全部回路，對瞬時靜電電流所產生磁場的敏感性很強，所以，我們可以再適當的范圍內增加PCB上的回路面積，而結合相關標準與要求適當的縮短其引線。安裝在印制板上具有金屬外殼的電子通信產品元器件，金屬外殼需要接地。

另外，為保障安全，印刷電路板中的雙層板，采用雙列直插式封裝的集成電路，要盡量使地線與電源線靠近。由于ESD防護設計過程中產生的靜電干擾脈沖，具有較大的高頻分量，所以，為有效抑止靜電干擾，要對信號進線與電源進線之間采用濾波器進行濾波操作，對地和電源之間使用高頻的電容器去耦。

采用濾波去耦防還需要注意以下事項：一是若電源的引線長度過長，PCB雙層板要使電源線盡可能的接近地線，并在地與電源之間建立去耦電容；二是用LC網絡對功能單板中的電源輸入端進行濾波；三是在地與集成電路的電源之間設置去耦電容，并確保其在同一個芯片的接地端與電源端并接。

五、結論

綜上所述，電子通信產品的電子系統本身的復雜性與多樣性特點，以及電子通信產品的ESD防護設計廣泛的涉及面，決定兩個電子通信產品進行ESD防護設計的復雜性，需要全面考慮各方面因素。

在電子通信產品的設計初期，為保障其高質量與高效益，就要首先考慮ESD防護，并結合ESD防護要求與標準，將ESD防護作為產品設計的關鍵環節，進行有針對性的設計，選擇最佳的設計方案，達到技術與經濟等多方面的可行性要求，從而保障ESD防護效用的真正發揮。

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