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静电放电抗扰度测试，简称ESD抗扰度测试，是电磁兼容性（EMC）测试中的一个重要项目，主要用于评估电子设备或系统在遭受静电放电干扰时，是否仍能正常工作而不出现功能失效、性能下降或损坏。该测试广泛应用于汽车电子、消费电子、工业控制、医疗设备、通信设备等领域，是产品 EMC 合规性认证（如 CE、FCC、ISO 11452、GB/T 等）中不可或缺的一部分。

静电放电是指当两个具有不同静电电位的物体靠近或接触时，由于电位差而发生瞬间电荷转移的现象。这种放电过程非常迅速（纳秒至微秒级），并伴随有较强的电磁脉冲。

常见例子

•人在地毯上行走后触摸金属门把手时产生的“电击”；

•操作员在接触未接地的电子设备时放电；

•组装线上工人操作带电器件时放电。

虽然单次人体静电放电能量不大，但其电压可高达 几千至几万伏特（如 1kV ~ 30kV），电流峰值也可达数安培，足以对敏感电子元件造成干扰甚至损坏。

为什么要做静电放电抗扰度测试？

随着电子产品的集成度越来越高，芯片和电路对静电越来越敏感。静电放电可能通过以下途径影响设备：

1.直接放电：静电直接对设备表面或接口放电；

2.间接放电：静电对设备附近的金属物体（如桌面、地板、支架）放电，产生电磁场或感应干扰；

3.传导或辐射干扰：静电放电产生瞬态电磁脉冲，通过电源线、信号线或空间辐射进入设备内部，导致误动作、数据丢失、系统死机、甚至硬件损坏。

因此，通过 ESD 抗扰度测试，可以：

•验证产品在遭受静电干扰时的抗干扰能力（鲁棒性）；

•发现设计中的薄弱环节（如接地不良、屏蔽不足、接口未保护等）；

•确保产品符合相关 EMC 标准，顺利进入市场；

•提高产品可靠性与用户使用体验。

静电放电抗扰度测试方法

01测试类型1直接放电

•测试仪的放电电极直接接触被测设备的外壳、接口、操作面板等导电表面进行放电；

•模拟人体或物体直接对设备放电。

2间接放电

•放电发生在邻近的金属物体（如参考地平面、桌面）上，通过空间耦合或感应方式对设备产生干扰；

•模拟静电放电对设备附近环境的放电，考察设备的抗电磁场干扰能力；

•通常通过放置放电枪在设备旁边的金属板上进行。

02放电方式

•接触放电：放电枪尖端与被测物直接接触后放电，是最常用的方式，模拟直接接触放电；

•空气放电：在无法进行接触放电的情况下（如表面绝缘），放电枪在靠近被测物时触发放电，模拟空气中静电跳火；

•空气放电的电压一般比接触放电设置得更高。

03放电极性

•正极性（+）与负极性（-）放电均需测试，因为实际静电可能来自任意极性。

04放电等级（电压水平）

测试等级与电压

测试等级和电压根据具体设备和测试需求而定。常见的测试等级包括：

- 接触放电：2kV、4kV、6kV、8kV等

- 空气放电：2kV、4kV、8kV等，特殊情况下可能使用更高的电压

05测试部位

•外壳表面

•按键、开关、接口（如 USB、充电口、天线口）

•显示屏

•操作人员常接触区域

•汽车中的方向盘、换挡杆、座椅、门把手等

测试条件

- 气候条件：温度、湿度、大气压力等应满足标准规定的要求。

- 实验室配置：实验室地面应设置接地参考平面，采用最小厚度为0.25mm的铜或铝金属薄板（其他金属材料至少应有0.65mm的厚度）。受试设备与实验室墙壁和其他金属性结构之间的距离至少为1m。

- 放电电极：静电放电发生器的电极应保持与实施放电的表面垂直，以改善试验结果的可重复性。

静电放电抗扰度测试所需设备一
核心测试设备
01

静电放电模拟器

•功能：产生符合标准要求的静电放电脉冲，模拟人体带电后接触设备或空气放电。

关键参数

•放电电压：±0.1 kV ~ ±30 kV（常规测试用 ±8 kV 接触 / ±15 kV 空气）；

•充电电阻：50 MΩ 或 100 MΩ（可切换）；

•放电电阻：330 Ω；

•储能电容：150 pF（接触放电）、330 pF（空气放电）；

•脉冲波形符合 IEC 61000-4-2 标准（上升时间 < 1 ns，持续时间约 30 ns）；

•类型：手持式（便携）、台式（带自动放电控制）；

•品牌示例：Keysight、R&S（罗德与施瓦茨）、EMTEST、Haefely、NoiseKen。

必须定期校准（建议每年一次），确保输出波形准确。

02

接地参考平面

•功能：为测试提供低阻抗、等电位的参考地，确保放电路径可控。

•材质：厚度 ≥ 0.25 mm 的铜板或镀锌钢板；

尺寸

•最小尺寸：1 m × 1 m；

•实际常用：2 m × 2 m 或更大（覆盖被测设备及耦合板）；

•接地要求：通过低感电缆（长度 ≤ 2 m）连接至实验室保护地，接地电阻 < 0.1 Ω。

03

水平耦合板

•功能：模拟人体靠近设备时通过桌面传导的间接放电。

•尺寸：1.6 m × 0.8 m（标准尺寸）；

•材质：与GRP相同（铜或镀锌钢）；

•支撑：通过四个 470 kΩ 电阻 接地，模拟人体对地阻抗；

•放置位置：置于GRP上，用于放置被测设备（EUT）或其线缆。

04

垂直耦合板

•功能：模拟人体对邻近金属壁面的放电，影响附近设备。

•尺寸：1.6 m 高 × 0.5 m 宽；

•材质：铜或镀锌钢板；

•接地方式：同样通过四个 470 kΩ 电阻接地；

•应用场景：当被测设备安装在金属墙边或机柜内时使用。

二
被测设备支持系统
05

被测设备工作台（非导电材料）

•功能：支撑被测设备（EUT），使其与GRP保持 0.1 m 高度；

•材质：木质或塑料桌，表面绝缘；

•要求：桌面下方无金属结构，避免干扰放电路径。

06

性能监控设备

•功能：实时监测被测设备在放电过程中的功能状态。

常用设备

•示波器（观察信号异常）；

•逻辑分析仪（抓取通信数据）；

•视频记录仪（记录显示屏变化）；

•功能测试工装（自动判断设备是否死机、重启）；

注：监控设备也应具备足够抗干扰能力，避免误判。

三
环境与辅助设备
07

温湿度监控系统

•功能：确保测试环境符合标准要求；

标准条件

•温度：15°C ~ 35°C

•相对湿度：30% ~ 60% RH（低湿度易产生静电，但测试需控制一致性）

•设备：温湿度传感器 + 数据记录仪。

08

屏蔽室（可选但推荐）

•功能：防止ESD脉冲对外辐射干扰其他设备，同时避免外部电磁干扰影响测试结果；

•适用场景：高精度测试、CNAS认证实验室、多项目并行测试。

09

防静电设施

•防静电地板 / 防静电工作台垫：防止操作人员积累静电；

•接地腕带：测试人员佩戴，确保自身接地；

•离子风机：中和空气中静电，保护敏感元器件。

四
可选增强设备（高端/自动化测试）

•自动放电机器人：实现精准定位、重复放电，提高一致性（用于汽车、军工等高标准测试）。

•高速示波器：捕捉ns级放电脉冲波形，用于故障分析。

•电流探头（ESD电流靶）：测量实际放电电流，验证模拟器性能。

•数据采集系统（DAQ）：自动记录放电次数、电压、设备响应状态。

整体测试布局示意图（文字描述）

┌──────────────────────────────┐

│ 屏蔽室（可选） │

│ │

│ ┌─────────────┐ │

│ │ 接地参考平面 (GRP) │←─ 铜板，接地

│ └─────────────┘ │

│ ▲ │

│ │ 470kΩ x4 │

│ ┌─────────────┐ │

│ │ 水平耦合板 (HCP) │←─ 放置EUT或线缆

│ └─────────────┘ │

│ │

│ ┌─────────────┐ │

│ │ 垂直耦合板 (VCP) │←─ 模拟墙体放电

│ └─────────────┘ │

│ │

│ ESD枪 → ● 放电点 │

│ │

│ 性能监控设备（PC/示波器） │

│ │

└──────────────────────────────┘

↓

实验室保护地（低阻接地桩）

静电放电抗扰度测试步骤


试验前准备
1

确认测试标准与等级

•明确产品适用的标准（如 IEC 61000-4-2、ISO 10605、GJB 151B 等）；

•确定测试严酷等级（如接触放电 ±8 kV，空气放电 ±15 kV）；

•确定性能判据（A、B 或 C 类）。

2

环境条件设置

•温度：15°C ~ 35°C；

•相对湿度：30% ~ 60% RH（低湿度易产生静电，但测试需控制一致性）；

•无强电磁干扰，测试区域清洁。

3

搭建测试系统

•铺设 接地参考平面（GRP）：厚度 ≥ 0.25 mm 的铜或铝板，尺寸至少超出被测设备（EUT）每边 0.5 m；

•将 EUT 和 辅助设备（AE） 放置在绝缘支撑台（如木桌）上，距地面约 0.4 m；

•所有设备通过低阻抗连接到接地参考平面；

•安装 水平耦合板（HCP） 和 垂直耦合板（VCP）（如适用）。

4

连接被测设备

•按正常工作状态连接电源、信号线、负载等；

•开启 EUT 并运行典型工作模式（如通信、显示、数据采集等）；

•配备 性能监测系统（如摄像头、示波器、逻辑分析仪）实时记录设备状态。

5

校准静电放电模拟器

•使用校准装置（如 IEC 61000-4-2 规定的校验靶）验证：

•放电电流波形（上升时间、峰值、衰减）；

•电压准确性；

•确保放电枪工作正常。

正式测试步骤


步骤1确定放电点

•识别所有用户可触及的导电部分和缝隙，包括：

•按键、旋钮、开关；

•USB、耳机、电源接口；

•显示屏、触摸区域边缘；

•金属外壳、散热孔、通风缝；

•门把手、卡槽、滑动盖板等操作部位。

原则：凡手指可能接触到的地方，都应测试。

步骤2选择放电方式

•优先使用接触放电：

•放电枪直接接触金属表面；

•适用于导电外壳或裸露金属部件。

•使用空气放电：

•当无法接触（如塑料涂层、绝缘材料、缝隙）时；

•枪头以 10 mm 距离缓慢靠近被测点，直至发生电弧放电。

步骤3施加静电放电

1. 将 ESD 枪充电至设定电压（如 +8 kV）；

2. 以 缓慢、稳定的速度（约 0.5 m/s）将枪头靠近放电点；

3. 每个测试点施加 至少 10 次单次放电：

•正极性 5 次；

•负极性 5 次；

4. 每次放电间隔 ≥ 1 秒，避免连续放电导致累积效应；

5. 记录每次放电后设备的响应（正常、异常、重启等）。

注意：

•接触放电：直接接触后触发；

•空气放电：保持 10 mm 距离，让电弧自然跳火。

步骤4耦合板测试（间接放电）

•水平耦合板（HCP）测试：

•将 HCP 放置在 EUT 前方 0.1 m 处；

•对 HCP 边缘进行接触放电（±6 kV），模拟人体靠近时放电；

•垂直耦合板（VCP）测试：

•将 VCP 立于 EUT 侧面或后面 0.1 m 处；

•对 VCP 面进行放电，模拟邻近金属物体带电放电。

步骤5重复测试

•更换放电点，重复步骤 3~4；

•覆盖所有规定测试点；

•如设备有多个配置（如不同外壳、接口模块），需分别测试。

测试后评估

01

功能状态检查

•观察 EUT 是否出现：

•死机、重启、程序跑飞；

•显示异常、通信中断、误动作；

•数据丢失或设置重置；

•永久性损坏（冒烟、烧毁）。

02

性能判据判定

•判据 A：测试中和测试后功能正常 → 合格

•判据 B：短暂异常但能自动恢复 → 通常合格（视产品要求）

•判据 C：功能丧失但可重启恢复 → 部分产品可接受

• 永久损坏或安全风险 → 不合格

03

记录与报告

•记录每个测试点的放电方式、电压、极性、现象；

•拍摄异常画面或波形；

•出具正式测试报告，包含：

•测试依据；

•设备信息；

•测试配置图；

•结果汇总；

•判定结论。

典型测试流程图（文字版）开始

↓

准备环境（温湿度、接地平面）

↓

安装EUT与辅助设备

↓

连接电源与监测系统

↓

开启EUT并运行典型工况

↓

确定测试点（直接+间接）

↓

设置放电等级（如±8kV）

↓

对每个点进行10次放电（±极性各5次）

← 每点间隔≥1秒 →

↓

完成所有测试点

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检查设备功能与性能

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判定是否符合性能判据

↓

记录结果并出具报告

↓

结束

注意事项

•安全第一：操作人员佩戴防静电手环，避免自身带电；

•放电枪保养：定期清洁枪头，防止氧化影响放电一致性；

•避免误触：放电时勿触碰EUT或接地平面；

•重复性：同一测试点多次放电以确保结果稳定；

•预测试：研发阶段可进行摸底测试，提前发现设计缺陷。

常见问题及对策

在实际进行静电放电抗扰度测试时，可能会遇到一些常见问题，例如：

- 被测设备无法正常启动或运行

- 被测设备出现死机、重启、复位等现象

- 被测设备出现误动作、误报警、误显示等现象

- 被测设备出现功能丢失、性能下降、数据丢失等现象

针对这些问题

可以采取以下对策

- 对被测设备的外壳、按键、接口等部位进行良好的接地或屏蔽，防止静电放电直接侵入内部电路

- 对被测设备的外壳、按键、接口等部位进行密封或覆盖，防止静电放电形成火花，产生强烈的辐射干扰

- 对被测设备的内部电路采用合适的保护器件，如TVS管、ESD防护器件等，防止静电放电造成器件损坏或性能下降

- 对被测设备的内部电路采用合理的布局、走线、滤波等措施，减少静电放电造成的信号干扰或噪声

- 对被测设备的软件采用有效的检测、处理、恢复等机制，防止静电放电造成程序错误或死循环