一、择要：
本期案例紧张环绕汽车仪表盘总成的静电抗滋扰项目的理论剖析、故障诊断、整改验证的过程进行谈论，把理论和实践充分结合并加以论证，从电磁兼容实战的角度出发，简要地剖析静电的滋扰特性、事理谈论及诊断整改方法。
二、案例先容：
静电试验被测产品：某型号汽车仪表总成。 故障征象：产品在进行25KV空气静电放电抗滋扰试验时，对仪表显示屏正下方外壳的缝隙位置放电时，仪表盘液晶屏字符显示缺点，涌现断码、花屏等征象，详细见下图1—图3所示。（依次从左到右）
三、静电滋扰机理剖析：
首先我们来剖析旗子暗记形成的事理，当一个电平被输入，要差异它是有用旗子暗记或无用旗子暗记，必须对其电平值进行剖断识别。简而言之，便是要剖断旗子暗记的电平大小、极性、频率等参数，必须要有一个总体的参考电平为基准。在电路设计中，我们把电流回路作为单个别系的总的参考电平基准，即0 V电平。如示意图4所示，旗子暗记即是输入电平减去参考电平，得出的旗子暗记电平可有是正极性，也可能是负极性。只要单个单元回路的参考电平同等且稳定，那么全体电路单元就能按原设计指标正常地运作。
图4
在EMC实践事情中，静电的滋扰办法、耦合路子、耦合的脉冲电压、极性等多种多样，从泄放路子上基本上大致分为直接滋扰和间接滋扰两大类，对电路的影响紧张表现在旗子暗记滋扰和回路滋扰两种基本形式，见下图5。
图5
该汽车仪表总成的测试征象为空气25KV等级对显示屏周边的缝隙进行放电，涌现显示缺点或事情非常，对应图5我们就能找出空气放电滋扰的基本形式——即静电场滋扰。此时还须要剖析清楚这个静电场是如何导致系统事情非常的，是如何耦合到内部电路系统的，是旗子暗记通路还是回路被滋扰等等问题。只有把病因理解透彻，才能从根本上治疗病症。对应前面所述的测试征象，其静电的几种滋扰形式可以借助示意图6、7、8来剖析。
图6
图7
图6示意图所示为多层板之间的形成的静电场滋扰示意图，在多层PCB板中，每每很多旗子暗记走线被敷设在了电源层或地层的相邻层或中间层，根据我们的大量实验剖析证明，在静电放电抗扰度试验中，一旦地层的泄放路径阻抗较大时，那么与之相邻层的旗子暗记层或电源，就极易被地层上形成的静电场所耦合。同理，电源层形成的静电场事理类似，图6中，紧张是考虑多层PCB所导致的失落败成分。
图7所示多见于单面或双面板的构造分布，由于PCB的走线或周围的铺地构造引起，被直接或间接注入静电脉冲电压，它所形成静电电流流动的环路而产生的静电场分布，在该静电电流环路中的系统或单元模块会因此而耦合到场能量，如果有多个单元或模块，那么每个单元或模块所耦合到的静电场能量会根据PCB构造的支配而有所不同。
图6、图7在理论上，又可以用图8的等效图来帮助剖析。
V0: 两平行通路的电压 E0: 电场强度 h : 平行通路间的间隔或高度 图8
电场E0即是V0比上两个平行通路的间隔h 。在实际的生产和过作中，我们会创造，由于走线的构造、导体横截面积、器件分布、通路阻抗等成分的影响，会导致多个不同强度的场分布，如图7所示，形成静电场A与静电场B两个强度不同的场分布，处于该场分布中的IC1和IC2两个单元模块会受到两个不同强度的静电场滋扰，假设场分布中IC1和IC2的中间走线看似为偶极子天线，有效长度为hd，那么根据理论公式打算，能够在其走线上感应到两个不同的电压值，设静电场A为E1，静电场B为E2，由于E1≠E2，设定两个单元的有效天线长度相同（实际中对应两个单元模块而言永久不可能同等），终极得出V1 ≠ V2。打算方法如下：
E:电场强度， hd:偶极子天线有效长度，V：感应电压
当所感应到的V1、V2能量足够高、△V1V2足够大时，就能够扰乱IC1和IC2之间的正常通讯旗子暗记，根据前面图4的剖析根本，此时的旗子暗记即是旗子暗记走线上感应到的脉冲电压减去回路电平，如图9所示。此时的电路已经无法识别旗子暗记，导致电路事情非常中断。
图9
四、整改方法及过程：
通过上述的理论剖析，该产品的故障成分紧张是由静电场滋扰所引起，要办理场滋扰问题，大致的方法有两种：一是采取泄放的方法，对敏感的“天线”进行有效地去耦处理，在旗子暗记通路上进行泄放，达到通过的目的；二是采和屏蔽的方法，对敏感的单元模块、“天线”等进行必要的静电屏蔽，担保旗子暗记与参考电平的差值不发生突变，使之正常事情。无论我们采取何种技能方案，其根本的目的还是在于肃清旗子暗记电平与回路参考电平的差值不会突变。如下图10所示，使单元电路的输入电平和回路电平保持同时的升高或降落，对付旗子暗记电平总差值而言，可以基本坚持不变革。
图10
静电的器件常日可采取如TVS、放电管、压敏电阻、高分子接管材料、电容等器件。对付旗子暗记端口而言，最有效、本钱最低、性能最可靠的还是选用电容器件，利用电容对脉冲旗子暗记的瞬时导通的特性，可以迅速地将静电脉冲往低电势方向泄放，达到平衡的目的。
进一步剖析产品内部构造，图11为LCD屏旗子暗记走线，其走线较长，空缺位置没有铺设地层，留有较多空缺处，在静电放电时，走线极易形整天线效应。
图11 显示数据线的走线
图12是LCD与主板的连接构造，直插式，间隔较高，约一公分。LCD数据引脚也可能形整天线效应，吸收到静电场强滋扰。
图12 LCD屏的引脚连接构造图
通过基本电路构造的剖析，PCB在布板时，尤其是在LCD屏的数据走线的设计方面，存在不敷，走线较长，且走线空缺处和芯片周边未铺地，没有隔离和接管浸染地层，LCD在组装构造上同理，插件引脚太长，没有增加任何去耦方法，导致静电在放电过程中，所有的数据线全部成为了吸收天线。在设计上稍作改进便能通过测试，但客户的产品已经生产，后期不对PCB进行大改。故制订的整改方案是在不大改PCB板的条件下调度或增加器件，并担保本钱和工艺的可行性。
根据前面所述事理，制订整改方案：
1.对靠近边沿的主要数据线，采取去耦的技能方法，减小其“天线”的吸收能力，使其对地形成泄放路径，达到抑制静电滋扰的目的。在LCD引脚上采取100皮法电容与地并联，如下图所示。
2.对走线进行屏蔽，由于引脚过长，对屏引脚进行静电场屏蔽处理，肃清电场影响，在LCD旁边两边的引脚支架上，采取铜箔屏蔽并良好接地，用于接管静电滋扰。屏蔽方法在重新的设计改进中，可以变动为PCB走线间铺地和LCD引脚周围铺地代替。
五、测试结果验证：
25KV静电放电试验通过。
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