关于整机静电ESD防护的问题？

elec32156

关于整机静电ESD防护的问题？ [复制链接]

 

     请教在如下图的整机电路系统中，应该如何做ESD防护设计？

    1. 设备情况：整机设备是金属外壳（比较容易积累静电），但整个系统回路中并没有静电回流路径，开关电源也是隔离的，且220V输入端也没有接大地进去。

    2. 以往经验：之前做过带电池的产品，对ESD设计思路是尽可能的将外部静电直接通过电池负极吸收掉，而不要让其经过电路其它部件再回流入电池负极，这样可以实现很好的静电防护。

    3. 像下图这样的系统，使用开关电源适配器供电的产品，ESD设计思路应该是怎样的，是应该将电路板与金属外壳之间做充分的绝缘，以实现静电隔离保护好呢，还是应该将金属外壳跟电路板之间做充分的接地（GND）处理比较好？（说明一下，金属外壳不具备接到大地的条件）

    4. 如果采用绝缘隔离的办法，理论上来说，只要静电打不到电路板上，那么电路板就是安全的，但静电在外壳上堆积之后，相对于大地，两者之间存在着一个电势场，而电路板正好位于中间，这个电场是否会对电路板产生耦合干扰，这是一个问题。如果将外壳接到电路板的GND上，相当于直接将静电导入到电路板的GND上，但此GND非大地，不能将静电泄放掉，最终堆积到板子上，这样当静电堆积到一定程度后，在电路板内部电路之间是否会存在放电现象导致电路损伤呢？欢迎大家批评指点！

路途w

不错，谢谢分享

qwqwqw2088

先问一下：该图中的金属壳是怎样的安装方式？不具备接到大地的条件的意思是不与大地连接？

chunyang

金属外壳无法直接接地应该在电源上解决，用带接大地的3线电源（指输入端为火线、零线和地线），通过电网的接大地回路实现接地。

elec32156

qwqwqw2088 发表于 2021-5-25 14:17 先问一下：该图中的金属壳是怎样的安装方式？不具备接到大地的条件的意思是不与大地连接？

是的，设备外壳不与大地连接，设备比较小，外壳也不好接地线，而且设备经常搬动。

elec32156

chunyang 发表于 2021-5-25 15:12 金属外壳无法直接接地应该在电源上解决，用带接大地的3线电源（指输入端为火线、零线和地线），通过电网的 ...

这样子的话相当于从电源端实现了设备外壳接地了，将设备外壳接到适配器的地线输出端（如下图所示），需要改电源方案。

对于电路板这端，应该是要跟外壳做绝缘处理这样比较好吧？

qwqwqw2088

elec32156 发表于 2021-5-25 16:18 这样子的话相当于从电源端实现了设备外壳接地了，将设备外壳接到适配器的地线输出端（如下图所示），需要 ...

进行改电源，那电路板这端，应该是要跟金属外壳做隔离

chunyang

elec32156 发表于 2021-5-25 16:18 这样子的话相当于从电源端实现了设备外壳接地了，将设备外壳接到适配器的地线输出端（如下图所示），需要 ...

怎么接会比较复杂，绝大多数情况下系统地应该接金属外壳，电源到系统也只是两根线，大地在电源处接电源地。很多开关电源都是这样的，输出是两根线。

有些系统比较特殊，不准许接大地，此时才需要与外壳绝缘。

elec32156

chunyang 发表于 2021-5-25 19:45 怎么接会比较复杂，绝大多数情况下系统地应该接金属外壳，电源到系统也只是两根线，大地在电源处接电源地 ...

感觉分两种情况了， 如果电源是三线输入、三线输出的话，那直接将金属外壳接大地那根线即可（如上图），此时电路板做隔离，这样静电不会有机会跑到板子上去，电路板是安全的，这是第一种情况。

第二种情况，如您所说，目前很多开关电源输出都是两线的，那么采用三线输入（L/N/大地），输出端却还是两线（V+、GND）的话，那输入的这根地线有什么作用呢，除非在电源内部是将输出GND跟地线进行了连接吗？否则输入地线好像没什么意义。如果是这样的话，那金属外壳处于悬空状态，确实应该接到GND比较好，静电通过GND--->大地这个回路泄放。

qwqwqw2088

那直接将金属外壳接大地，这是预防静电的必要措施，而还不是万事大吉的

还有内部电路板是个什么情况，这个电路板还是开关电源供电，开关电源有没有EMI电路保护，要注意的是电路毕竟要通过接口和外面连接的，这些接口电路是否有使用ESD防护器件。

elec32156

qwqwqw2088 发表于 2021-5-26 08:46 那直接将金属外壳接大地，这是预防静电的必要措施，而还不是万事大吉的 还有内部电路板是个什么情况，这 ...

板端IO口电路的ESD防护这个都是有做的。

UUC

如果外壳不接地或是静电导出，长期的静电积累，被人触摸上有点酸爽

chunyang

elec32156 发表于 2021-5-25 23:14 感觉分两种情况了， 如果电源是三线输入、三线输出的话，那直接将金属外壳接大地那根线即可（如上图 ...

并不存在什么三线输入、三线输出，单组电源都是两线输出的，分为有独立接大地端（一般工业电源模块常见）、与地线直接连通的接大地回路（最常见，包括PC电源等）、无接大地端（比如手机等数码产品的电源适配器）三种情况。你可以用前两种电源，但第一个也无需单独拉大地连线，直接就近接地形成跟第二种同样的接法即可。

chunyang

至于外壳接大地的意义，想想在不接大地时的电荷分布情况。这个问题并不难理解，重点考虑——同性相斥、分布电容。

elec32156

chunyang 发表于 2021-5-26 14:35 并不存在什么三线输入、三线输出，单组电源都是两线输出的，分为有独立接大地端（一般工业电源模块常见） ...

实际测试了好几个电源适配器，其输入端的地线并未接到输出端的V+或V-，而且地线到V+/V-的阻抗无穷大，说明与输出端完全隔离，想请教下其输入的地线有什么具体作用吗？

chunyang

elec32156 发表于 2021-5-26 16:53 实际测试了好几个电源适配器，其输入端的地线并未接到输出端的V+或V-，而且地线到V+/V-的阻抗无穷大，说 ...

电源适配器多为给便携数码设备供电的，这类设备无接大地要求，根本就没有接大地回路。而叫“电源”的，比如常见的工业电源、通信电源、PC电源等，要求必须使用三线电源线的才有接大地回路。而有些电源的接大地回路是独立的（前帖提过的部分工业电源），可以选择接在电源的正端、负端或另外单独连接。先弄清你用的到底是什么电源，如果还在进行电源选型，直接买三线输入电源地接大地的即可，就像PC电源那样。