一、静电放电检测的核心目标

二、核心检测项目及方法

1. 直接接触放电测试（Contact Discharge）

• 目的：模拟人体或金属物体直接接触设备导体时的放电场景。
• 方法：
  • 使用ESD模拟器（如静电枪）对设备的金属外壳、接口、按键等导体部位施加放电脉冲。
  • 测试等级：通常为±2kV至±8kV（依据设备类别调整）。
  • 放电次数：每极性至少10次。
• 关键参数：脉冲波形（上升时间≤1ns，峰值电流可达30A）。

2. 空气放电测试（Air Discharge）

• 目的：模拟人体接近非导电表面（如塑料外壳）时的放电现象。
• 方法：
  • 静电枪电极靠近设备绝缘表面（如屏幕、接缝处），间距≤1mm时触发放电。
  • 测试等级：±2kV至±15kV（医疗设备要求更高）。
  • 注意事项：需考虑环境湿度（通常控制为30%-60% RH）。

3. 间接放电测试（Indirect Discharge）

• 目的：评估设备对附近物体放电产生的电磁场干扰的耐受性。
• 方法：
  • 水平耦合板（HCP）和垂直耦合板（VCP）模拟电磁场耦合路径。
  • 对耦合板放电，观察设备在耦合场中的功能表现。
  • 测试等级：±2kV至±8kV。

4. 电压水平测试

• 目的：确定设备的实际静电敏感阈值。
• 方法：
  • 逐步升高放电电压，直至设备出现功能异常（如复位、数据错误）。
  • 记录失效电压值，用于设计改进。

5. 防护设计验证

• 核心内容：
  • PCB布局检查：ESD保护器件（TVS二极管、压敏电阻）的位置是否靠近接口。
  • 接地连续性测试：设备外壳、金属部件的接地阻抗（要求＜1Ω）。
  • 绝缘材料评估：表面电阻率是否达标（防静电材料通常为10⁶~10⁹Ω）。

6. 环境适应性测试

• 场景：
  • 低温/低湿环境（如-20℃、15% RH）：静电更易积累，验证设备在极端条件下的ESD表现。
  • 高温高湿环境（如40℃、75% RH）：检验防护材料的稳定性。

三、测试标准与设备要求

• 国际标准：
  • IEC 61000-4-2：规定了测试波形、等级和判定方法。
  • ANSI/ESD S20.20：针对电子制造环境的静电防护体系。
• 主要设备：
  • ESD模拟器（需符合IEC 61000-4-2波形要求）。
  • 静电电压表、接地电阻测试仪。
  • 屏蔽室或电波暗室（减少外部干扰）。

四、失效分析与改进

• 典型失效现象：
  • 通信中断、屏幕闪烁、程序卡死。
  • 硬件损坏（如IC击穿、电容烧毁）。
• 改进措施：
  • 增加ESD保护电路（如RC滤波、瞬态抑制二极管）。
  • 优化结构设计（避免放电路径指向核心元件）。

五、实际应用案例

1. 接触放电：对USB接口、SIM卡槽施加±4kV放电。
2. 空气放电：对屏幕边缘、扬声器孔施加±8kV放电。
3. 监测通话、触控等功能是否异常。

• 问题：PLC模块在±6kV接触放电后重启。
• 改进：在RS-485接口增加TVS阵列，接地优化后通过±8kV测试。

六、总结