电容在ESD测试整改中的妙用

Henriete11

一前言  
5 k% q9 g0 d. @+ Y: Y) ~
电容是构成电路的基本器件之一，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测试中，我们会遇到一些比较明显的测试现象，比如机器重启或者屏幕闪屏，而这些现象有时候只需要加一个电容就能解决。本篇文章就电容的这个妙用进行探讨分析。

& a1 Q; Q: Q- E5 l; _
' M& x* \2 ^1 a( W二电容特性

; |/ H5 f2 I; _! r0 v要想用好电容，首先我们需要了解电容的基本特性。实际上我们用的电容都不是理想状态下的电容，而是由等效电感ESL、等效电阻ESR和电容ESC组成，等效电路图如下图所示:



而下图是电容的频率曲线图，可以看得出电容的效果和频率有着密不可分的关系，而谐振频率点是电容效果最好的频率点。

5 v+ r7 i+ f. [9 P( b9 I
0 m! B2 @2 y; [2 Y4 T7 h3 q
而电容的使用频率范围则可以通过电容谐振频率公式可以得出：


公式中的f0为电容的谐振频率点，电容的谐振频率点和电容的容值和寄生电感有着密不可分的联系。下图是小编从村田的官网整理的一些常用电容对应的的谐振频率，在整改的时候可以参考使用。
$ p* I* X+ P3 \) a5 u* P1 H6 r* i

; z2 M$ D3 [2 c6 V$ @% m$ b
0 u: J2 D$ N4 M" y) k4 q4 S( L三电容在ESD整改中的应用
/ a' ~  i4 {7 z# ?9 i
6 Z3 t' P  r' k1 C在我们实际的ESD整改中，我们有时候会加电容在某些端口或者芯片引脚进行防护，但是很多时候我们对到底加多少容值的电容却没有头绪，如上一小节所说，不同容值的电容有不同的截止频率，也就是对应不同频段的滤波效果。
7 `# h4 F8 k1 E4 ~
6 M% A$ I0 [3 B其实我们放电枪放出的静电也属于共模干扰，静电干扰的频率公式为：



公式中的f为频率，0.35为常数，tr为上升沿时间，而我们常用的静电枪放电模型的上升沿时间为1ns-20ns，代入公式可以得出f=350MHz-17.5MHz。所以我们在针对静电整改加电容的时候可以选谐振频率在17.5MHz-350MHz区间内的电容。


( q: `" m6 l$ H& G" Q% d5 u四整改案例

如图，在对一款汽车仪表盘进行空气放电10KV以上的电压放电时，屏幕中间的屏幕背光会熄灭，在对该屏的背光电源分析时，分别对背光电源芯片的使能脚和PWM脚用接触放电2KV尝试复原试验出现的背光熄灭，但都没有成功，然后继续在芯片的OVP（过电压保护）的监测点进行复现，成功复现了背光熄灭的现象，但其实该引脚也有并一个100pF的电容， 但效果不佳，因为100pF的电容谐振频率点比较高，在相对低的频率段效果没有那么好，所以我们在该电容的基础上并一个820pF的电容然后在进行空气10K、15K、25K放电，均没有出现背光熄灭的现象，并且再换一台样机测试也是能达到一致性，说明加了820pF的电容确实对静电的抑制起到了很好的作用。

5 {2 |) \4 T5 {. G

（空气放电10KC以上时屏幕中间的背光熄灭）

# x5 [2 ?) K& B7 O) I" f% V4 t1 L" i

# J3 t) V( R/ S# y- A& |（并820pF的电容）

+ ?6 I9 U  D$ f7 L9 m
) h) E( p& B% h. C9 O( m五总结

' T% y% s1 ?0 {3 q+ ^/ I在EMC整改中，用电容进行滤波或者防护的案子非常多，但如何精确的选取一颗适配的电容是一门学问，掌握这门学问就可以节约非常多的整改时间和项目推进时间，本篇文章就这一门学问进行了个人的一些经验总结，希望可以帮到各位阅读本文的朋友！
: t9 N8 i' b. F7 [3 n3 V
& c; F7 G' ], W; e

# u1 \* l" f! r  _7 t8 L: a

littlestupid

一直以为EMC只能通过专门的EMC器件来解决，看来太片面了

uerriup

原来电容在EMC中还挺重要的

free99999

受用

steelen

littlestupid 发表于 2022-3-18 12:40
2 X; z; q' @, Y$ y1 b0 c# \一直以为EMC只能通过专门的EMC器件来解决，看来太片面了

有时候电阻电容效果也很好，最核心的问题是便宜啊