ESD和浪涌的測試標準，測試方法

ESD和浪涌問題往往是基帶工程師最頭疼的問題，因為測試標準嚴苛，問題神出鬼沒。特別是ESD問題，沒有解決問題的標準路徑，只能靠反復地構思方案并驗證。

想要盡量避免以上問題，就必須選擇合適的防護器件，設計上做足防護措施。本文告訴你ESD和浪涌的測試標準，測試方法，以及如何選擇TVS器件。

1 TVS管測試標準

這里說的TVS管包括防ESD用的小功率TVS管（本文簡稱ESD管）和防浪涌用的大功率TVS管（本文簡稱浪涌管）。

這里說的測試標準指TVS器件規(guī)格書上標明的測試標準：

IEC61000-4-2 Level 4 ESD Protection——靜電測試標準，必須通過，提供測試數據

IEC61000-4-4 Level 4 EFT protection——部分廠家才會提供數據

IEC61000-4-5（8/20us）——浪涌測試標準，必須通過，提供測試數據

下面是安森美ESD5481MUT5G，用在一般信號線上的ESD管規(guī)格書提供的信息，人家一個小管子，完成了三個標準的測試。怪不得菊花廠很喜歡用。

1.1 IEC61000-4-2 ESD Protection

這個是靜電放電抗干擾度試驗標準，對應國標GB/T 17626.2-2018。先看一下放電搶的原理框圖：

Cd是放電槍和周圍環(huán)境的分布電容；

Cd+Cs的典型值為150pF；

Rd典型值是330Ω；

以4KV接觸放電為例，下圖顯示了靜電槍釋放出來的波形，第一個峰值電流要求15A，上升時間tr=0.8ns，30ns處的電流8A，60ns處的電流4A。其他等級的ESD參數詳見標準，有個規(guī)律，電流的增加隨電壓要求成正比增加，tr的要求是一樣的?？梢婌o電的電壓很高，電流也很高，但是時間非常短，所以能量很低。

ESD的測試環(huán)境是：

環(huán)境溫度15℃-35℃

相對濕度30%-60%

大氣壓86kPa-106Kpa

靜電的注入點要注意，有金屬的地方，才適合做接觸放電，如果是絕緣的，沒必要做接觸放電。

推薦一個儀器型號：普銳馬 ESD61002TB，大家都在用。

1.2 IEC61000-4-4 Protection

電快速瞬變脈沖群抗干擾度試驗，對應國標GB-T17626.4。這個脈沖發(fā)生器的結構如下，輸出阻抗是50Ω。

單個脈沖和群脈沖要求如下：

規(guī)格書中會給出5/50ns, 40A的通過標準，意思是波形符合上面時間要求，電壓幅度最高值是通過40A電流是的電壓值?，F在很多廠家都不做這個測試了。

1.3 IEC61000-4-5 Transient Voltage Protection

這個是浪涌測試標準，對應國標GB T17626.5-2008。標準規(guī)定了10/70us組合波發(fā)生器，1.2/50us組合波發(fā)生器的詳細要求。這個“組合波發(fā)生器”就是浪涌測試儀。

在消費類電子領域，我們主要用到1.2/50us組合波。這個“1.2/50us”是對浪涌測試儀的電壓放電要求，標題中的“8/20us”是對浪涌測試儀的電流放電要求，下文會詳細解釋。

下圖是浪涌測試儀的內部原理，在沒有負載（開路）情況下，浪涌測試儀應該要輸出波前電壓1.2us，電壓半峰值時間50us。在輸出短路情況下，應能輸出波前電流8us，電流半峰值時間20us。開路輸出電壓與短路輸出電流的比值成為浪涌測試儀內阻，要求是2Ω。

下面是1.2/50us電壓波形和8/20us電流波形規(guī)定，特別注意，這些都是儀器不連接被測設備，并且沒有耦合/去耦合網絡時的波形要求。

如果連接了被測設備，標準上沒有波形要求。

如果連接的去耦合網絡，波形的過充和下沖也會受到影響，標準沒有限制。

下面是消費類電子領域經常用的浪涌設備的耦合/去耦合網絡原理圖，浪涌是注入到設備的供電線中的，去耦合網絡是為了保護供電設備不受破壞。手機項目中一般選用二極管耦合/去耦合。

推薦一個型號：普銳馬TVS8/20TC

2、TLP測試

Transmission Line Pulse測試，用100ns脈寬的方波，測量不同電壓幅度下的電流值，電壓值一直增加到管子損壞為止。100ns比IEC61000-4-2規(guī)定的靜電波形1ns大得多，這更能考驗ESD管的性能，也更能反應ESD管的鉗位能力，下圖是浪涌測試和TLP測試的比較，明顯TLP的能量更大。