静电放电测试不解之谜:被测设备EUT摆放方式为何对测试结果有影响

电路啊 2025-05-09 07:31

ESD测试过程中,有时候会遇到EUT摆放方式对静电放电测试结果影响很大的情况,相信肯定有小伙伴遇到过,可能还百思不得其解,今天我们就来分析其原理。

对了,EUT是“Equipment Under Test”的缩写,意为“被测设备”。

一、横竖摆放方式的影响

电动洁牙器

电动牙刷、电动洁牙器使用场景是浮空,其ESD测试时可以选择横向平行桌面摆放,也可以选择竖立摆放。对于有些产品,测试工程师发现在样品竖立摆放时ESD的测试结果是Fail的,不符合标准要求;而样品横向摆放时ESD测试结果是PASS的,符合测试标准要求。

平板电容笔

笔记本电脑、平板电脑、智慧平板产品使用的电容笔、触摸笔产品独立进行静电放电测试时,也经常发现横向放置与竖立摆放时,测试结果差异巨大。

样品摆放方式造成测试结果差异的原因是:样品竖立摆放时,测试样品与静电放电测试桌上金属板之间的寄生电容(分布电容)较小,高频静电电流流过时产生的阻抗较大,静电电流无法快速有效泄放,静电电流流进敏感电路、敏感器件造成工作状态异常或损坏。

产品竖立摆放时分布电容图示

而样品横向平放于静电放电测试桌时,样品与静电放电测试桌金属之间的分布电容(寄生电容)较大,高频下的阻抗较小,静电电流可以通过此路径快速泄放,静电电流流敏感电路、敏感器件较少,则不会影响电路或器件的正常工作。    

产品平放置于静电放电测试桌面

二、正反面放置的影响分析 

纯塑胶外壳的数字视频盒、网络机顶盒等类似产品,在静电放电测试过程中发现,将品正面放置于静电放电测试桌上时,测试结果符合判定要求,顺利通过;将反过来放置于静电放电测试桌时,静电放电测试结果不符合判定要求,结论为Fail    

数字机顶盒产品

品正面放置于静电放电测试桌时,静电电流从测试点注入进入电路板参考地平面,板卡参考地平面靠近静电测试桌金属平面时,两者之间形成的寄生电容为静电电流的泄放提供了低阻抗路径。

样品正面放置于静电放电测试桌时分布电容图示

静电放电电流从寄生电容形成的低阻抗路径快速泄放,而流入敏感电路、敏感元件的静电电流较少,对敏感电路的冲击较小,故电路工作状态不受任何影响。    

产品反面放置于静电桌时静电电流泄放路径图

样品放置于静电放电测试桌时,静电电流从测试点注入进入电路板参考地平面,板卡参考地平面远离静电测试桌金属平面时,两者之间形成的寄生电容较小,静电放电电流泄放路径中的阻抗相对较大,静电电流无法快速泄放,静电电荷在电路板参考地平面上积累产生电场辐射。

电路板上敏感电路、敏感元件、敏感信号布线靠近参考平面时,产生电场耦合。电路板参考平面与静电放电测试桌金属板之间存在电场干扰,置身于电场中的敏感信号、敏感元件、敏感布线本身也容易受到感应电场干扰。

三、案例总结

EUT摆放方式影响的是EUT与参考地平面的之间分布电容,分布电容是高频电流泄放的隐形路径,为高频噪声提供低阻抗泄放路径。寄生电容在高频噪声的通断中扮演重要角色,给EMC的分析带来很大挑战,设计师们应给予关注。

本文来自“风陵渡口话EMC”,由“电路啊”审阅并精选。

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