接触不良与复位【EMC学习】

【现象描述】

在对某产品进行静电放电抗扰度试验时，当对某接口 PCB板（纯模拟电路）中的DB 连接器外壳进行静电放电 ( – 4 k V接触放电）时，与该PCB板相连（通过母板）的PCB 板出现复位现象。

后检查该板的DB连接器，发现DB连接器的外壳没有与金属面板形成良好的连接，用导电胶将DB连接器外壳与金属面板连接后，再进行测试(-6 kV接触放电），工作一切正常。

【原因分析】

静电放电是一种高能量，宽频谱的电磁骚扰。它主要通过两种途径来干扰被测设备：一种是直接能量，主要是瞬间接触的大电流造成内部电路的误动作或损坏；另一种是空间耦合。由千ESD的前沿时间很短，约0.7 ns, 其频谱范围可以达到数百兆赫，稍微长一点的导线都可能形成有效的耦合。

在试验中，仔细检查发现，PCB板的金属面板与DB连接器外壳之间的接触并不是很良好， DB连接器外壳没有与金属面板做固定的电连接，两者之间明显有很大的缝隙，用电路的眼光去看该缝隙就是一阻抗，所以在阻抗存在的情况下，在外壳上的静电放电电流（如下图中虚线B 所示）就会在阻抗上产生较高的压降ΔU。

由于DB连接器外壳，及机壳与内部电路的地平面、信号线之间都存在分布电容，其中与PCB板中地平面之间的分布电容最大，该分布电容在静电放电高频干扰的情况下是不容忽略的。在ΔU存在的情况下，必然导致一部分静电放电电流经分布电容Cp流向地平面，最后流向大地，如图中虚线A 所示（注：本产品电路工作地与外壳地在某处相连，其实即使不连，也会通过分布电容流向大地，所以采用断开电路工作地与外壳地的方式来解决此问题是不可行的）。

实际上，工作地平面也并不是很完整，存在一定的阻抗，如存在过孔造成的缝隙、过孔等。当电流流经工作地平面时，由于阻抗的存在，就会出现压降ΔU1造成对电路的干扰。

通过以上分析，对于本案例表面上也可以这样理解：干扰信号很难较快地泄放，这时就通过DB 连接器外壳耦合到该 PCB 板的电路上，由于该 PCB 板由一些变压器和一些模拟器件构成，所以在测试时不存在有复位死机等现象，而与其相近（连接在同一背板上）的数字电路板，当耦合到静电放电引起的干扰时，出现以上所描述的异常现象。

用导电胶将 DB 连接器外壳与金属面板连接后，一方面由于静电干扰信号有就近泄放的特点，在静电放电时，静电干扰很快通过机柜被泄放到大地上，静电干扰根本没有机会进入 PCB 内部；

另一方面，用导电铜胶带直接将DB连接器外壳与该板的金属面板连接后，使机柜有了更好的屏蔽效果，在静电泄放过程中产生的电磁场被屏蔽在机柜外部，从而保护了PCB板，使得PCB 板保持正常的工作状态。

【处理措施】

为了保证 DB连接器与金属面板良好的电气连接，将DB 连接器通过螺钉固定在金属面板上面，使 DB连接器与金属面板紧密连接，使DB 连接器外壳与该板金属面板两者之间具有良好的电连续性。这样不仅能提高整机的屏蔽效能，还能使静电骚扰电流通过金属面板及机框很快地泄放掉，问题得到了解决。

【思考与启示】

防止静电干扰直接耦合进 PCB板的一个有效方法是将静电干扰信号用接地金属体直接导引至地。因此在放电点与接地点之间若不是一导电整体（通过机械连接）的情况下，就要特别注意其连接处的电连续性。

注：以上用例来自《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》