BMS靜電放電ESD測試基本知識

2021-01-17 OFweek維科網

九月多了，學生們開學了，而對我來講可以期盼十一放假回家了，嗯，要找領導商量多請幾天假。

這次總結下ESD測試方面的知識。相信大家都熟悉產品的ESD測試，也遇見過由ESD造成的各種產品故障，例如埠損壞、通信卡死、數據跳動、甚至產品燒毀；我最近就遇見過產品打ESD時冒煙的情況，咋啥都讓我遇見。（圖片來源於Nexperia官網）

ESD涉及到的常用車規測試標準如下：一共四個標準，分為了兩組；簡單來講，每一組裡面的國家標準與國際標準是對應的，並且ISO 10605來源於IEC 61000－4－2；對於車載的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的相關測試內容與背景。ESD發生器先介紹一下ESD發生器，也就是常說的靜電槍，大家應該都見過，它還是挺沉的，做ESD測試是一個體力活。

下圖為ESD發生器的原理框圖：內部的電容C1由靜電槍內部的高壓電源、經過充電開關與充電電阻（50～100MΩ）進行充電；充電完成後，斷開充電開關，然後通過放電開關進行ESD放電；其中的RC阻容網絡是可以外部人為設置的。

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累積了靜電，當人再去碰觸IC時，會產生放電。

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，會產生放電。

組件充電模型（Charged－Device Model，CDM）：是指IC內部首先積累了靜電，但未損傷，然後此IC接觸地面時，通過IC的PIN腳，產生了放電。（圖片來源於網絡）

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裡面弱化了放電模型的概念，更加務實，直接推薦單板系統層級測試ESD的RC阻容網絡，與上面模型的阻容參數也是不相同的；而放電模型的概念更多在工業或軍用的標準中，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：在發生放電之前，將ESD發生器的放電電極尖端保持與DUT接觸，通過觸發發生器內部的放電開關對DUT進行放電；接觸放電的金屬電極頂端為尖狀。

空氣放電：將發生器的電極充電到試驗電壓，然後以規定的速度接近DUT，當發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DUT存在帶電與不帶電兩種狀態；帶電狀態模擬DUT在工作時出現的ESD場景；而不帶電狀態模擬DUT在生產過程或維修過程中出現的ESD場景。一般的RC阻容網絡選取規則標準中規定，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。最後，把相關測試總結成為下面的一張圖，需要注意的是，實際上根據參考標準的不同，是有一些出入的。

總結：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，等成熟後再說，又重新開了新方向；以上所有，僅供參考。

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