連接器金屬外殼搭接不良對靜電放電抗擾度的影響

更新時間：2023-10-17 點擊次數：1077

一、現象描述

某產品在進行靜電放電抗擾度測試時，當對產品中某PCB的DB連接器外殼（如下圖所示）進行靜電放電（-4KV 接觸放電）時，出現系統復位的現象。

后來檢查該DB連接器，發現該連接器的外殼沒有和金屬外殼形成良好的搭接，用導電膠將DB連接器與外殼良好搭接后，再進行測試（-6KV接觸放電），工作正常，系統不再復位。

靜電測試的示意圖如下圖所示，想要詳細了解靜電測試的實質的話可以參考我之前的文章《EMC 測試實質之ESD抗擾度》：

究竟是什么原因導致的呢？想要分析靜電帶來的問題時可以從下面幾方面來考慮：

總之，靜電問題，一般都是接地不良或者金屬搭接不良導致的。

二、原因分析

靜電放電（如下圖所示）是一種瞬態能量高，寬頻譜的一種電磁騷擾，它主要通過以下兩種途徑來干擾EUT：

直接能量，瞬態的大電流導致內部電路損壞（如IC芯片的損壞，）或者電路出現錯誤（出現閂鎖效應）。
空間耦合，由上圖可知，ESD的前沿時間很短，約 0.7-1ns，其頻譜范圍可以達到數百MHz，所以稍微長一點的線纜，PCB中的微帶線或帶狀線都可能形成有效的耦合。

如前面所述，在測試中發現DB連接器的金屬外殼和產品外殼之間有很明顯的縫隙，從電路的角度來看，這個縫隙就等效為一個阻抗，在DB外殼上的靜電放電電流（如圖中虛線所示）的作用下，就會產生較高的壓降ΔＵ

我們知道，在圖中存在分布電容的地方有如下幾個地方：

在 ΔＵ存在的情況下，必然導致一部分靜電放電電流經分布電容Cp流向地平面，最后流向大地，如圖中虛線Ａ所示。

實際上，PCB中的地平面也并不是理想的地面，其并不完整（完整的地平面阻抗為3mΩ），存在一定的阻抗，因為一般地平面上一定有過孔，過孔的縫隙會導致阻抗不連續。

當干擾電流流經工作地平面時，由于阻抗的存在，就會出現壓降 ΔU1 ，而這個 ΔU1就是造成電路混亂的元兇。

另外，ΔＵ也是常常是引起輻射發射的超標的原因之一。

通過以上分析，我們可以認為，如果阻抗不連續，干擾信號就很難較快地泄放，這樣就會通過分布電容耦合到內部電路，從而出現損壞或者內部電路混亂。

如果搭接良好，靜電就會很快泄放到外殼上并導入到大地上（前提是外殼也接好大地）。

另外搭接良好，會使外殼具有更好的屏蔽效果，在靜電泄放過程中產生的電磁場就會被屏蔽在外殼外部，從而保證了內部電路的穩定。

三、處理措施

為了保證DB連接器金屬外殼與產品外殼良好搭接，可以將DB連接器通過螺釘固定在外殼上面，使 DB連接器與金屬面板緊密連接。

從而保持了DB連接器外殼和金屬外殼的電連續性。這樣不僅能提高整機的屏蔽效能，還能使靜電騷擾電流通過金屬外殼很快地泄放掉，問題得到了解決。

四、思考和啟示

經過上面的分析，我們可以得到如下啟示：