电动汽车充放电策略优化 如何做好汽车静电放电

一说起ESD很多人都头疼，有的手疼。头疼的人一般都是搞设计的，好好的产品被打坏了，又想不出什么招。手疼的人一般都是被静电打怕了的人。特别是北方的冬天，都不敢碰金属的东西，开个门都得把手缩进衣服里。手疼的事情就多涂点大宝吧，今天我们讲讲头疼的事情。由于笔者做的是汽车电子，所以今天主要讲讲汽车电子的ESD。

1. 静电是怎么产生的

初中物理还是高中物理里，我们就学过摩擦起电。说的比较文绉绉一点就是：当两个物理紧密接触时，两种物质的原子核吸引电子的能力不同，一种物质得到电子，另一种物质失去电子，总体上保持平衡，不显电性。分离时，得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电。所以不要让紧密接触的物理分开，人也是。

当两种材料接触分离后，物体所带电荷的符号和大小可由静电序列确定。

实际材料选择时应尽量避免使紧密接触的材料在静电带电的序列中相差过远（接触分离后所带的电量越大）。应尽量使用同种材料或在静电带电序列中较近的材料。

2. 静电放电的原理和特点

原理：

静电放电（ESD）是指带电体周围的场强超过周围介质的绝缘击穿场强时，因介质电离而使带电体上的静电荷部分或全部消失的现象。电介质在足够强的电场作用下将失去其介电性能成为导体，称为电介质击穿,所对应的电压称为击穿电压。电介质击穿时的电场强度叫击穿场强。

特点：

电压高，电场强，瞬态电流大，破坏性强。

实际上静电放电是一个极其复杂的过程，它不仅与材料、物体形状和放电回路的电阻值有关，而且在放电时往往还涉及到非常复杂的气体击穿过程，因而ESD是一种很难重复的随机过程。所以ESD让设计者防不胜防，必须对其有透彻的了解和十足的防护，确保万无一失。

3.ESD放电模型

ESD放电模型常用的有人体模型，机器模型和器件模型。

人体模型（Human Body Model），简称HBM。主要用来模拟人体静电放电对敏感电子器件的作用。研究表明人体电容值在90～398pF之间，两手之间的电阻的平均值为4000ohm。

机器模型（Machine Model），简称MM。用来模拟带电导体对电子器件发生的静电放电事件。机器模型的基本电路模型是，200pF的电容不经过电阻直接对器件进行静电放电。

带电器件模型（CDM），随着器件生产和装配的现代化，对器件的大部分操作都是由自动生产线完成，人体接触器件的机会相对减少，电子器件本身在加工、处理、运输等过程中可能因与工作面及包装材料等接触、摩擦而带电，当带电的电子器件接近或接触导体或人体时，便会产生静电放电。

汽车电子ESD测试中，常用人体模型，一般情况下，上电模式采用330pF/2kohm 或者330pF/330ohm,不上电模式采用150pF/2kohm或者150pF/330ohm

4. 汽车电子ESD测试项

汽车电子的ESD测试一般包括上电模式，非上电模式和Remote I/O。上电模式模拟的是产品在上电工作情况下的抗ESD能力，一般测试的是机械外壳的缝隙、接插件缝隙等。非上电模式模拟的是产品在生产搬运过程中的抗ESD能力，一般测试的是产品的外壳缝隙和Pin针。Remote I/O模拟的是开关信号的抗ESD情况，也包括CAN，LIN通讯。上电模式中除了直接放电，个别整车厂还提出了上电模式间接放电的测试要求，通过耦合板放电，模拟实际应用中ESD通过线束耦合到别的线束上。

汽车电子常用的测试标准： 国际标准ISO10605 国家标准GB-T17626.2

生活经验告诉我们，北方空气干燥，静电严重，南方空气潮湿，一般不会有静电，可见静电与湿度有很大关系，所以测试中标准也规定了空气的湿度。一般规定温度25摄氏度，湿度20 % 到 60 %。

5. ESD放电方式

ESD放电方式分为两种，即接触放电和空气放电

> 接触放电

优点： 将ESD模拟器的放电电极与被测物体的敏感部分保持紧密的金属接触，之后由模拟器内部的高压继电器触发静电放电。其放电的重复性很好，也能反映实际ESD过程的主要特点。

缺点:被测设备的敏感部分被封装在非金属材料制成的壳内，而壳上的孔缝很小,这种放电方式便不能实施。

产生的辐射场与实际空气击穿产生的辐射场有一定差别。

接触放电的放电头如下所示：前端是尖的。大家在使用静电枪的时候一定要小心，不要摔坏了静电放电的头。

> 空气放电

优点：能真实地模拟实际中的静电放电过程。

缺点：放电重复性极差。

空气放电的头如下所示是圆嘴的。

6. ESD的防护

ESD虽然防不胜防，但是我们设计的时候还是要绞尽脑汁想出一些办法，ESD应该怎么防护，一般会使用哪些器件呢？若知后事如何，请听下回分解！