汽車電子靜電測試

ISO 10605國際標準是針對道路車輛的，它規(guī)定了評估電氣電子部件與電子模塊的各種 ESD測試方法。這些模塊與電氣電子部件包括信息娛樂和互連解決方案、GPS 接收器到電池和充電系統(tǒng)的控制模塊等等。以上每一個例子中的共同點是都需要連接，因為它們將與系統(tǒng)處理器通信并受其控制。通常情況下，控制總線是 CAN 或 LIN 總線，而市場已經(jīng)開始探索速度更快的總線，包括以太網(wǎng)和對汽車更為專用的BroadR Reach。在可靠性方面，這些數(shù)據(jù)總線雖然提供了通信路徑，同時也成為 ESD 等電氣瞬變的侵入途徑。

在消費電子和工業(yè)市場中，最常引用的 ESD 標準是 IEC 61000-4-2。它為行業(yè)提供了應(yīng)該使用的ESD瞬變波形的指導(dǎo)準則，以及測試方法。關(guān)鍵是要在已完成的產(chǎn)品和系統(tǒng)(成品)上進行測試。這意味著智能手機、平板電腦或筆記本電腦應(yīng)是完全組裝好的，并且可以在所有電源輸入和數(shù)據(jù)端口插上相應(yīng)的電纜，然后在系統(tǒng)的機箱、連接器和電纜上完成 ESD 測試。在汽車市場中，這類似于使用 ESD “槍”將完全組裝的車輛的各個表面周圍全部掃一遍。

但是，情況不止于此。為了確保最高的可靠性，ISO 10605 規(guī)定，每個系統(tǒng)必須在車輛中安裝之前以單獨和完整的形式進行測試。簡而言之，確保整個車輛的 ESD 保護可靠性的最佳方法是首先確保每個構(gòu)件(電氣/電子子系統(tǒng))能夠承受反復(fù)的 ESD 瞬變。這樣做是為了確保模塊能夠應(yīng)對由裝配過程、維修技術(shù)人員或車輛乘員引起的電氣干擾。

在完全組裝的車輛中，在駕駛員、乘員、組裝人員和維修技術(shù)人員將與車輛接觸到的部位也要進行測試。通過增加這些模塊級測試要求，ISO 10605 將 IEC 61000-4-2 標準提升到一個新的水平。

GBT 19951-2019 道路車輛 電氣電子部件對靜電放電抗擾性的試驗方法

ISO 10605:2008 Road vehicles — Test methods for electrical disturbances from electrostatic discharge

有關(guān)道路車輛的靜電放電ESD標準的最新版本為ISO 10605:2008該標準的測試方法和放電模塊已廣泛地被汽車廠商在內(nèi)部質(zhì)量控制中所采用。該標準最早于1994 年以技術(shù)報告的形式發(fā)布即 ISO/TR 10605:1994。

2001 年 ISO 發(fā)布了第一版正式標準，即 ISO 10605:2001。

本文就 ISO 10605:2008(第二版標準，以下簡稱新版標準）中修改和新增的關(guān)鍵技術(shù)和主要條款，加以分析討論，以期幫助企業(yè)更好地理解和執(zhí)行該標準的新要求。

介紹 ISO 10605:2008 新版標準中人體 ESD 模型的分類及表征特性：與 2001 版相比新版標準增加了150 pF / 330 Ω 和 330pF / 330 Ω 兩種放電模塊。同時，介紹了新版標準中接觸法校準靜電槍的內(nèi)容和最新的勘誤單。最后討論了靜電槍的接地方式，指出靜電槍的接地線與水平耦合平面直接相連的情況并不能達到考核受試設(shè)備的效果。

1、人體模型的變化及放電方式

在ISO10605 標準中， 人體ESD模型是一個重要的術(shù)語定義。在新版中，該定義表述為” 由無源器件和電壓組成的網(wǎng)絡(luò)， 用來表征人體在汽車環(huán)境下作為靜電放電電荷源的特性。＂

在新版標準的正文和附錄中， 對人體模型無源器件的特性進行了明確的表述， 見表1 。

表1 人體放電模型的無源器件

新版標準中， 根據(jù)無源器件的特性和人體模型在汽車環(huán)境下的實際放電模式，規(guī)定了四種放電模塊，即模塊150 pF/2 000 Ω，模塊330 pF/2 000 Ω，模塊150 pF/330Ω，模塊330 pF/330 Ω。

放電模塊150 pF/2 000 Ω 在2001版中就有要求，新版標準中保留了這個人體ESD模型， 代表人站在車外，但是放電通過車身形成回路。與IEC61000-4-2的人體ESD模型150 pF/330Ω相比，電容值相同，表征人體對地電容，等效電阻值增大為2 000 Ω ，是考慮到車身的電阻補償。

放電模塊330 pF/2 000 Ω在2001版中也有要求，新版標準中保留了這個人體ESD模型， 代表人坐在車內(nèi)。與IEC61000-4-2的人體ESD模型150 pF/330 Ω相比，由于車身的存在，人體對地電容的面積增大，所以等效電容增大。由于放電回路通過車身形成回路，等效電阻值增大為2 000 Ω。

放電模塊 150pF/330 Ω, 新版標準采用IEC 61000-4-2中的人體ESD模型，代表人體站在車外，直接通過人體皮膚進行放電。但是，如果有整車存在的情況，人體皮膚直接放電的同時，車身的等效電阻如何考慮呢？恐怕是車身與大地已經(jīng)有良好的電連接存在了。

放電模塊330pF/330 Ω，是新版標準中比較特別的一個選擇，代表人坐在車里，而等效電阻是人體放電電阻。一般而言，車輛設(shè)備都是通過“搭鐵”的模式接地的，除非將車身或EUT直接與大地連接， 才會存在這種等效電阻模式。所以，這種情況在廠商的測試選擇中比較少， 但是該情況也是存在的，比如在汽車維修過程中，維修人員有時需要在車架上搭接一根地線，以保證維修人員安全。

表2 ESD測試方案參考

新版標準中對上述四種放電模塊的使用給出了明確的規(guī)定，如適用范圍，放電方式等見表2，其中有關(guān)電容的選擇，新版標準的規(guī)定比較明確，而對于等效電阻的選擇，則由廠商和實驗室根據(jù)實際情況進行選擇。

在新版標準中， 將靜電槍的校準方法修改為接觸法校準，而在2001版中使用的是空氣放電法校準。這一內(nèi)容的修改，與IEC 61000-4-2的校準方法趨于一致，體現(xiàn)了新版標準在第一章適用范圍中的描述的觀點， 即本國際標準部分依據(jù)IEC 61000-4-2。

同時，通過新版標準，可以看到標準制定者對這一變動開展了大量的研究工作。在IEC 61000-4-2中使用接觸法校準， 強調(diào)放電槍與校準件一定要接觸。而在ISO 10605的2001版中，使用空氣法校準時，尤其強調(diào)放電的角度、移動速度、確保單次放電，以及避免多次放電、低電位放電、測量設(shè)備自激響應(yīng)等內(nèi)容。所以，在新版標準中，附錄D分析了空氣放電的不利因素， 尤其是測試結(jié)果的不穩(wěn)定性和不一致性，需要大量的時間和反復(fù)測試來保證正確的評價。

在附錄E 中，給出了空氣放電校準的原理。論述了空氣放電法校準受空氣濕度、放電電極形狀、放電槍移動速度、放電電弧長度、放電電壓等因素影響較大，不確定因素太多。所以標準制定者認為，由千該方法的復(fù)雜性，校準方法還需要進一步研究， 所以不再使用這一校準方法，而是使用IEC 61000-4-2中的接觸放電方法。同時需要注意的是，使用接觸放電法校準的靜電槍，會在空氣放電實驗中產(chǎn)生不確定的電流變化。

審核編輯黃宇