以EMC中ESD測試講述電容的選擇應(yīng)用

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EMC設(shè)計過程中，常用的思路包括“堵”和“疏”，電感，磁珠通常用于“堵”，而電容器通常用于“疏”，個人覺得“疏“比”堵”更加可靠，“疏”可以將信號的回路引入低阻抗路徑，避免對其他信號進行干擾，而“堵”往往會引起高電壓，而高電壓又會引起電壓驅(qū)動型的共模干擾。大量實踐表明：在EMC設(shè)計中，恰當選擇與使用電容，不僅可以解決許多EMC問題，還能充分體現(xiàn)效果良好，價格低廉，使用方便的優(yōu)點，但若電容的選擇或者使用不當，則可能根本達不到預(yù)期目的，甚至會惡化產(chǎn)品的EMC水平，電容的選擇不當，一個主要的原因在于沒有注意到電容的工作電壓，工作頻率，工作溫度。下面以EMC中ESD測試講述電容的選擇應(yīng)用。

實驗現(xiàn)象：在對車載產(chǎn)品進行ESD ±4KV Pin放電實驗時，發(fā)現(xiàn)有的pin腳在實驗前和實驗后RCL阻值偏離超過了10%（實驗標準），如下圖所示：

圖1 PIN腳實驗前后RCL對比 分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，能夠通過ESD實驗的都是pin腳接口電路增加10nf電容，沒有通過ESD實驗的，都是pin腳接口電路既未有ESD管，也沒有10nf電容，三極管電路直接暴露在接口處。 我們查閱三極管規(guī)格書，發(fā)現(xiàn)規(guī)格書提到在 HBM模式下，該三極管可以滿足±4KV的靜電要求，但是實測結(jié)果表明，端口不增加ESD管或吸收靜電的電容，是無法通過ESD放電實驗。

圖2 對外接口選用10nf電容

?圖3 對外接口沒有選用10nf電容

至于為什么選用10nf電容可以通過ESD實驗，我們查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，ESD的放電能量峰值集中在前30ns以內(nèi)，頻譜圖發(fā)現(xiàn)最高能量峰值是50MHz。

圖4 電容放電曲線圖

圖5 ?ESD放電頻譜圖

我們通過村田網(wǎng)站的插入損耗仿真分析發(fā)現(xiàn)10nf電容，27nf電容，33nf電容在55MHz均有較低的阻抗，但是這時候，我們應(yīng)該選擇用10nf電容，這是由于27nf,33nf電容在55MHz時已經(jīng)超過了自諧振頻率，呈一定電感性，可能會跟電路中其他寄生電容，形成LC諧振，所以我們最終應(yīng)用10nf電容。

圖6 村田網(wǎng)站各個電容插入損耗圖

在選用10nf電容后，我們重新做±4KV的靜電實驗，下圖是測試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)實驗前后所有Pin腳的RCL阻值在實驗前后都控制在10%以內(nèi)，即可以通過實驗。

圖7 選用10nf電容后ESD復(fù)測結(jié)果

總結(jié)：1.從降本角度考慮，不選用ESD管的情況下，10nf的電容可以幫助我們通過±4KV的Pin腳放電測試；

2. 由于制造工藝的影響，電容的工作頻率需要小于其諧振頻率，否則跟其他電容并聯(lián)使用時，會形成并聯(lián)LC諧振，引起EMI干擾。

審核編輯：劉清