你需要了解的BMS静电放电ESD测试的内容

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九月多了,学生们开学了,而对我来讲可以期盼十一放假回家了,嗯,要找领导商量多请几天假。

这次总结下ESD测试方面的知识,首先看一个视频,了解下什么是ESD。(视频来源于TI官网)

相信大家都熟悉产品的ESD测试,也遇见过由ESD造成的各种产品故障,例如端口损坏、通信卡死、数据跳动、甚至产品烧毁;我最近就遇见过产品打ESD时冒烟的情况,咋啥都让我遇见。(图片来源于Nexperia官网)

ESD涉及到的常用车规测试标准如下:一共四个标准,分为了两组;简单来讲,每一组里面的国家标准与国际标准是对应的,并且ISO 10605来源于IEC 61000-4-2;对于车载的BMS来讲,我们主要参考的标准为ISO 10605。

下面就以ISO 10605-2008作为主要对象,来整理ESD的相关测试内容与背景。ESD发生器先介绍一下ESD发生器,也就是常说的静电枪,大家应该都见过,它还是挺沉的,做ESD测试是一个体力活。

下图为ESD发生器的原理框图:内部的电容C1由静电枪内部的高压电源、经过充电开关与充电电阻(50~100MΩ)进行充电;充电完成后,断开充电开关,然后通过放电开关进行ESD放电;其中的RC阻容网络是可以外部人为设置的。

放电模型人体放电模型(Human-Body Model ,HBM):是指因人在地上走动摩擦或其他因素在人体上已经累积了静电,当人再去碰触IC时,会产生放电。

机器放电模型(Machine Model ,MM):是指机器(例如机械手臂)本身积累了静电,当它接触IC时,会产生放电。

组件充电模型(Charged-Device Model,CDM):是指IC内部首先积累了静电,但未损伤,然后此IC接触地面时,通过IC的PIN脚,产生了放电。(图片来源于网络)

除此之外,还有其他的几个模型,就不展开了,因为理解的也不深入。其实我感觉在IEC 61000-4-2和ISO 10605里面弱化了放电模型的概念,更加务实,直接推荐单板系统层级测试ESD的RC阻容网络,与上面模型的阻容参数也是不相同的;而放电模型的概念更多在工业或军用的标准中,针对对象为元件,此处当做了解吧。ESD试验方案下图列出了ESD的测试方案,首先分为直接放电与间接放电两个大方向,直接放电又包括了空气放电与接触放电两种测试方法,而间接放电只做接触放电。

直接放电:直接对DUT实施放电的试验方法。间接放电:对DUT附近的耦合板实施放电,一般用来模拟人体对DUT附近的物体进行放电。接触放电:在发生放电之前,将ESD发生器的放电电极尖端保持与DUT接触,通过触发发生器内部的放电开关对DUT进行放电;接触放电的金属电极顶端为尖状。

空气放电:将发生器的电极充电到试验电压,然后以规定的速度接近DUT,当发生器的放电尖端足够接近DUT时,放电尖端和试验点之间的电介质材料被击穿,通过电弧进行放电;空气放电的金属电极顶端为圆形。

DUT的状态DUT存在带电与不带电两种状态;带电状态模拟DUT在工作时出现的ESD场景;而不带电状态模拟DUT在生产过程或维修过程中出现的ESD场景。一般的RC阻容网络选取规则标准中规定,使用2KΩ电阻,模拟人体直接通过皮肤放电;而使用330Ω电阻,模拟人体通过金属部分(例如钥匙)放电。DUT安装在车辆上容易接触的位置时,电容选取330pF,否则选取150pF。最后,把相关测试总结成为下面的一张图,需要注意的是,实际上根据参考标准的不同,是有一些出入的。

总结:这几天更新的比较慢,原因是本来在写另外一个题材,写到一半感觉理解不透彻,所以就先搁置了,等成熟后再说,又重新开了新方向;以上所有,仅供参考。

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