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BMS靜電放電ESD測試的基本知識

電子設(shè)計 ? 來源:電子設(shè)計 ? 作者:電子設(shè)計 ? 2020-12-24 15:01 ? 次閱讀

九月多了,學(xué)生們開學(xué)了,而對我來講可以期盼十一放假回家了,嗯,要找領(lǐng)導(dǎo)商量多請幾天假。

這次總結(jié)下ESD測試方面的知識。相信大家都熟悉產(chǎn)品的ESD測試,也遇見過由ESD造成的各種產(chǎn)品故障,例如端口損壞、通信卡死、數(shù)據(jù)跳動、甚至產(chǎn)品燒毀;我最近就遇見過產(chǎn)品打ESD時冒煙的情況,咋啥都讓我遇見。(圖片來源于Nexperia官網(wǎng))

ESD涉及到的常用車規(guī)測試標準如下:一共四個標準,分為了兩組;簡單來講,每一組里面的國家標準與國際標準是對應(yīng)的,并且ISO 10605來源于IEC 61000-4-2;對于車載的BMS來講,我們主要參考的標準為ISO 10605。

下面就以ISO 10605-2008作為主要對象,來整理ESD的相關(guān)測試內(nèi)容與背景。ESD發(fā)生器先介紹一下ESD發(fā)生器,也就是常說的靜電槍,大家應(yīng)該都見過,它還是挺沉的,做ESD測試是一個體力活。

下圖為ESD發(fā)生器的原理框圖:內(nèi)部的電容C1由靜電槍內(nèi)部的高壓電源、經(jīng)過充電開關(guān)與充電電阻(50~100MΩ)進行充電;充電完成后,斷開充電開關(guān),然后通過放電開關(guān)進行ESD放電;其中的RC阻容網(wǎng)絡(luò)是可以外部人為設(shè)置的。

放電模型人體放電模型(Human-Body Model ,HBM):是指因人在地上走動摩擦或其他因素在人體上已經(jīng)累積了靜電,當人再去碰觸IC時,會產(chǎn)生放電。

機器放電模型(Machine Model ,MM):是指機器(例如機械手臂)本身積累了靜電,當它接觸IC時,會產(chǎn)生放電。

組件充電模型(Charged-Device Model,CDM):是指IC內(nèi)部首先積累了靜電,但未損傷,然后此IC接觸地面時,通過IC的PIN腳,產(chǎn)生了放電。(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))

除此之外,還有其他的幾個模型,就不展開了,因為理解的也不深入。其實我感覺在IEC 61000-4-2和ISO 10605里面弱化了放電模型的概念,更加務(wù)實,直接推薦單板系統(tǒng)層級測試ESD的RC阻容網(wǎng)絡(luò),與上面模型的阻容參數(shù)也是不相同的;而放電模型的概念更多在工業(yè)或軍用的標準中,針對對象為元件,此處當做了解吧。ESD試驗方案下圖列出了ESD的測試方案,首先分為直接放電與間接放電兩個大方向,直接放電又包括了空氣放電與接觸放電兩種測試方法,而間接放電只做接觸放電。

直接放電:直接對DUT實施放電的試驗方法。間接放電:對DUT附近的耦合板實施放電,一般用來模擬人體對DUT附近的物體進行放電。接觸放電:在發(fā)生放電之前,將ESD發(fā)生器的放電電極尖端保持與DUT接觸,通過觸發(fā)發(fā)生器內(nèi)部的放電開關(guān)對DUT進行放電;接觸放電的金屬電極頂端為尖狀。

空氣放電:將發(fā)生器的電極充電到試驗電壓,然后以規(guī)定的速度接近DUT,當發(fā)生器的放電尖端足夠接近DUT時,放電尖端和試驗點之間的電介質(zhì)材料被擊穿,通過電弧進行放電;空氣放電的金屬電極頂端為圓形。

DUT的狀態(tài)DUT存在帶電與不帶電兩種狀態(tài);帶電狀態(tài)模擬DUT在工作時出現(xiàn)的ESD場景;而不帶電狀態(tài)模擬DUT在生產(chǎn)過程或維修過程中出現(xiàn)的ESD場景。一般的RC阻容網(wǎng)絡(luò)選取規(guī)則標準中規(guī)定,使用2KΩ電阻,模擬人體直接通過皮膚放電;而使用330Ω電阻,模擬人體通過金屬部分(例如鑰匙)放電。DUT安裝在車輛上容易接觸的位置時,電容選取330pF,否則選取150pF。最后,把相關(guān)測試總結(jié)成為下面的一張圖,需要注意的是,實際上根據(jù)參考標準的不同,是有一些出入的。

總結(jié):這幾天更新的比較慢,原因是本來在寫另外一個題材,寫到一半感覺理解不透徹,所以就先擱置了,等成熟后再說,又重新開了新方向;以上所有,僅供參考。

審核編輯:符乾江

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