電容在ESD測(cè)試整改中的妙用

作者：卓云瑜、黃艷婷，文章來源： 韜略科技EMC微信公眾號(hào)

前言

電容是構(gòu)成電路的基本器件之一，也是在EMC整改手段中最便利、最有效和成本最低的手段之一。而在ESD測(cè)試中，我們會(huì)遇到一些比較明顯的測(cè)試現(xiàn)象，比如機(jī)器重啟或者屏幕閃屏，而這些現(xiàn)象有時(shí)候只需要加一個(gè)電容就能解決。本篇文章就電容的這個(gè)妙用進(jìn)行探討分析。

電容特性

要想用好電容，首先我們需要了解電容的基本特性。實(shí)際上我們用的電容都不是理想狀態(tài)下的電容，而是由等效電感ESL、等效電阻ESR和電容ESC組成，等效電路圖如下圖所示：

而下圖是電容的頻率曲線圖，可以看得出電容的效果和頻率有著密不可分的關(guān)系，而諧振頻率點(diǎn)是電容效果最好的頻率點(diǎn)。

而電容的使用頻率范圍則可以通過電容諧振頻率公式可以得出：

公式中的f0為電容的諧振頻率點(diǎn)，電容的諧振頻率點(diǎn)和電容的容值和寄生電感有著密不可分的聯(lián)系。下圖是小編從村田的官網(wǎng)整理的一些常用電容對(duì)應(yīng)的的諧振頻率，在整改的時(shí)候可以參考使用。

電容在ESD整改中的應(yīng)用

在我們實(shí)際的ESD整改中，我們有時(shí)候會(huì)加電容在某些端口或者芯片引腳進(jìn)行防護(hù)，但是很多時(shí)候我們對(duì)到底加多少容值的電容卻沒有頭緒，如上一小節(jié)所說，不同容值的電容有不同的截止頻率，也就是對(duì)應(yīng)不同頻段的濾波效果。

其實(shí)我們放電槍放出的靜電也屬于共模干擾，靜電干擾的頻率公式為：

公式中的f為頻率，0.35為常數(shù)，tr為上升沿時(shí)間，而我們常用的靜電槍放電模型的上升沿時(shí)間為1ns-20ns，代入公式可以得出f=350MHz-17.5MHz。所以我們?cè)卺槍?duì)靜電整改加電容的時(shí)候可以選諧振頻率在17.5MHz-350MHz區(qū)間內(nèi)的電容。

整改案例

如圖，在對(duì)一款汽車儀表盤進(jìn)行空氣放電10KV以上的電壓放電時(shí)，屏幕中間的屏幕背光會(huì)熄滅，在對(duì)該屏的背光電源分析時(shí)，分別對(duì)背光電源芯片的使能腳和PWM腳用接觸放電2KV嘗試復(fù)原試驗(yàn)出現(xiàn)的背光熄滅，但都沒有成功，然后繼續(xù)在芯片的OVP（過電壓保護(hù)）的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，成功復(fù)現(xiàn)了背光熄滅的現(xiàn)象，但其實(shí)該引腳也有并一個(gè)100pF的電容， 但效果不佳，因?yàn)?00pF的電容諧振頻率點(diǎn)比較高，在相對(duì)低的頻率段效果沒有那么好，所以我們?cè)谠撾娙莸幕A(chǔ)上并一個(gè)820pF的電容然后在進(jìn)行空氣10K、15K、25K放電，均沒有出現(xiàn)背光熄滅的現(xiàn)象，并且再換一臺(tái)樣機(jī)測(cè)試也是能達(dá)到一致性，說明加了820pF的電容確實(shí)對(duì)靜電的抑制起到了很好的作用。

（空氣放電10KC以上時(shí)屏幕中間的背光熄滅）

（并820pF的電容）

總結(jié)

在EMC整改中，用電容進(jìn)行濾波或者防護(hù)的案子非常多，但如何精確的選取一顆適配的電容是一門學(xué)問，掌握這門學(xué)問就可以節(jié)約非常多的整改時(shí)間和項(xiàng)目推進(jìn)時(shí)間，本篇文章就這一門學(xué)問進(jìn)行了個(gè)人的一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，希望可以幫到各位閱讀本文的朋友！

審核編輯 黃宇