静电放电分享

静电放电是两个具有不同电势的物体靠近时，电荷会瞬间从一个物体转移到另一个物体，这种电荷传递的过程就是静电放电。接触放电和空气放电是IEC 61000-4-2标准中定义的两种主要测试方法，它们模拟了现实中两种不同的静电放电场景。

     接触放电模拟的是放电体（如人的手指、金属工具）直接接触到被测设备金属部件时的放电情况。放电电极直接接触到设备的导电表面（如金属外壳、螺丝、连接器外壳等）。

      空气放电模拟的是放电体接近但尚未接触到被测设备时，击穿空气而产生的放电。空气放电有电弧的存在，在纳秒级的时间内，ESD的电流脉冲高达几十安培。ESD空气放电并不需要直接接触金属，它可以通过多种耦合途径将能量传入设备内部，干扰甚至损坏PCB上的元器件。主要有以下几种机制：

      直接传导是最直接的路径，如果放电点靠近USB、HDMI、网线接口等，放电电弧可以直接击中端口的金属外壳或引脚。巨大的瞬态电流和高压会沿着电缆和接口电路直接到PCB上的芯片，造成芯片损坏。即使设备外壳是塑料的，如果外壳有缝隙（如散热孔），电弧可能通过这些缝隙直接击中内部的PCB或导线。

      容性耦合（电场耦合），当ESD电弧发生时，在放电点和设备内部电路之间会形成一个瞬态的、强度很高的电场。这个快速变化的电场会在放电点与附近的PCB走线、元器件引脚之间形成一个寄生电容。

      ESD产生的高压会通过这个电容，以位移电流的形式耦合到内部的电路上。对高阻抗电路和高速信号线影响尤为显著。即使电弧没有直接击中，附近的时钟线、模拟信号线等都可能感应出很高的电压脉冲，可能导致设备故障。

      感性耦合（磁场耦合），ESD放电是一个极大的瞬态电流变化，这个变化的电流会产生一个强大的瞬态磁场。这个变化的磁场会穿过PCB上的任何环路（比如电源/地环路、长的信号返回路径），在环路中感应出电压，感应的电压会叠加在正常的电源或信号上，造成电源噪声等。

      电磁辐射耦合，一次强烈的ESD放电本身就是一个宽带电磁脉冲，其频谱成分可以从几十MHz延伸到几百MHz。设备内部的PCB走线、电缆等会成为天线，接收这些辐射能量。所像是射频电路、高频数字电路，会造成严重的电磁干扰。

      可采用以下措施来降低ESD带来的干扰，使用完整、导电良好的金属外壳并良好接地；减小外壳缝隙，避免放电点直接对准内部敏感电路；对必要的开口（如散热孔）进行电磁屏蔽设计；将易受干扰的电路（如模拟、射频）与噪声源（如数字、I/O端口）分开；使用低阻抗的接地平面，为ESD电流提供泄放路径；电源和信号回路面积尽可能小，以减少感性耦合。