基于电子通信产品的ESD防护设计方法研究

陶世怀

【摘要】 电子通信产品ESD防护设计情况直接关系着设备的质量与使用情况，会不同程度的影响着设备经销商对产品的推广，对于企业的经济与社会效益都有着重要影响，这些问题都对产品在市场竞争中的地位及未来的生存与发展起到重要作用。所以，在进行电子产品设计与生产过程中，ESD防护设计是不可忽视的重要环节。因此，本研究主要介绍了ESD对电子通讯产品的危害，电子通信产品 ESD 防护设计中的缺陷，电子通信产品静电防护设计的要求及注意事项，并探讨了电子通讯产品ESD防护设计的方法。

【关键词】 电子通信产品 ESD防护 危害 设计缺陷 设计方法

引言

ESD通俗来讲就是指的静电释放，它可以实现电子通信产品中所带电荷的快速综合，而其电能则主要来源于静电源，当电子元件感应到静电源提供的电能流之后会快速放电。当一些电子通信产品直接与人身体的某部分进行密切接触时，会使其中的电子元件产生静电。人们为了解决这一问题，引出了ESD 防护的概念，通过ESD 防护可以有效抑制电子产品出现静电，使其产生的静电能够快速的泄漏，实现静电快速综合，进而避免更多的静电在电子元件中逐渐增加与积累的过程中，诱发爆炸、电击、火灾等各种安全事故。

一、ESD 对电子通信的危害

1.1 ESD 造成电子元件的损坏

ESD防护在释放静电的过程中，也会有部分电流的产生，而这部分电流会一定程度上使周围的电磁场发生变化，而这会导致信号发生错误，因为电子元件接收的信号也会随着这种磁场变动而发生相应的改变，有时候还会使用户在操作电子产品时面临产品死机或出错等情况，这是因为这种磁场变动也会影响到电子元件内部的数字逻辑电路。

1.2 ESD 引发逻辑电路发送错误信息和动作

我们可以讲静电释放简单的理解为脉冲干扰。在进行静电释放时，受到脉冲干扰的影响，使得设备敏感电路与其进行藕合，因此，就会使其内部发送出错误信息，造成电子产品故障。高压静电可以吸附空气中的尘埃颗粒，同时会污染电子通讯设备中的电子元件，使电子元件减弱其绝缘电阻能力，降低其工作效率，甚至使设备元件损坏，造成电子元件失效，无法正常工作。

二、电子通信产品 ESD 防护设计缺陷

2.1 EOS 和 ESD 的区别

ESD 实际上是 EOS 的一种，二者是一种包含与被包含的关系，但是，在进行电子通信产品 ESD 防護设计时，部分设计人员，由于自身疏忽而不能准确的对二者进行区分，就会在装置 ESD 过程中错误的运用了EOS防护要求，根据EOS防护要求进行安装，最终不能让通信产品 ESD 防护效果得到有效发挥。

2.2 系统类型识别

因为电子通讯设备类型有所差异，其采用的静电防护措施也相应的有所差异。所以，在进行电子通信产品 ESD 防护设计过程中，一定要首先弄清楚系统类型，根据不同的系统设备类别来确定最终的设计方案。但是，现在部分设计人员在设计过程中却往往忽略了这一点，不能正确的识别与选择合适的ESD 防护方案。

三、电子通信产品静电防护设计的要求及注意事项

3.1 根据实际需求确定ESD防护标准与管理方法

因为ESD防护的具体要求是存在着明显差异的，所以，其应用范围也有所差异，并能够在不同的地点合理应用。比如，在ESD防护在工业和军事两个领域的应用就存在着明显的不同。

所以，各企业单位应根据其实际情况，结合具体标准与要求，提供详细具体的ESD防护设计方案，明确电子通信产品的ESD包装、电路设计以及操作等，并制定详细的操作流程，提供有效的ESD防护措施。另外，还要加强ESD管理，明确需要执行的ESD防护方案情况、检测方案是否有效可行，人员训练情况，以及ESD防护设施维护费用等，进一步发现与改进不合理的管理办法与措施，实现ESD防护方案优化，提高ESD防护效果。

3.2 有针对性的考虑ESD防护

在进行电子通信产品设计时，需要充分考虑到ESD防护，尽量避免在后期的生产与运营过程中，电子通信产品由于静电释放问题而重新设计，由此将会产生更高的生产成本，同时不能在预定的生产周期内完成既定任务。同时，当某一电子通信产品已经基本完成，并即将投入生产与运营时，再增加ESD防护设计，那么ESD防护效果也会低于其本来的防护效果，所以，在产品设计初期就应该充分考虑到ESD防护是一项十分重要的工作。

3.3 电子元器件结构及其整体设计要求

在进行电子通信产品结构设计时，为能够防止由于金属外露出现设备回路情况，可通过绝缘胶布将其缠裹起来。但是因为过高的静电电位，尽管静电的电荷量不多，也使用了绝缘涂层或是涂料外壳，仍然会使电子元件受到由于静电释放引起的不同程度的功能损伤，降低其工作效率。

四、电子通信产品ESD防护设计

4.1 电子通信产品机壳ESD防护设计

电子通信产品静电的抗干扰性与自身的搭接情况存在着密切关系，如果电子通信产品的搭接效果尚佳，也会使静电释放的速度变快，其静电抗干扰性也会增强。所以，在机壳的ESD防护设计中，尽量不要在金属零件中出现尖锐的边缘，为有效防止出现二次电弧，可以在机壳外露面涂复绝缘漆，使得内部电路与机壳之间保持相应距离。

4.2印刷电路板ESD防护设计

因为印刷电路板上的信号与地、电源与地等全部回路，对瞬时静电电流所产生磁场的敏感性很强，所以，我们可以再适当的范围内增加PCB上的回路面积，而结合相关标准与要求适当的缩短其引线。安装在印制板上具有金属外壳的电子通信产品元器件，金属外壳需要接地。

另外，为保障安全，印刷电路板中的双层板，采用双列直插式封装的集成电路，要尽量使地线与电源线靠近。由于ESD防护设计过程中产生的静电干扰脉冲，具有较大的高频分量，所以，为有效抑止静电干扰，要对信号进线与电源进线之间采用滤波器进行滤波操作，对地和电源之间使用高频的电容器去耦。

采用滤波去耦防还需要注意以下事项：一是若电源的引线长度过长，PCB双层板要使电源线尽可能的接近地线，并在地与电源之间建立去耦电容；二是用LC网络对功能单板中的电源输入端进行滤波；三是在地与集成电路的电源之间设置去耦电容，并确保其在同一个芯片的接地端与电源端并接。

五、结论

综上所述，电子通信产品的电子系统本身的复杂性与多样性特点，以及电子通信产品的ESD防护设计广泛的涉及面，决定两个电子通信产品进行ESD防护设计的复杂性，需要全面考虑各方面因素。

在电子通信产品的设计初期，为保障其高质量与高效益，就要首先考虑ESD防护，并结合ESD防护要求与标准，将ESD防护作为产品设计的关键环节，进行有针对性的设计，选择最佳的设计方案，达到技术与经济等多方面的可行性要求，从而保障ESD防护效用的真正发挥。

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