静电放电 ESD
你有没有在冬天脱毛衣或摸门把手时被“啪”了一下？那就是静电放电，也就是我们常说的 ESD（Electrostatic Discharge）。
生活中的静电虽然只是轻微的刺痛感，但对精密的电子产品来说，却可能是“致命打击”。芯片内部的线路可能只有头发丝的几千分之一细，我们感觉“啪”一下的几千伏高压，足以将其瞬间击穿，导致手机黑屏、电脑蓝屏、耳机失灵，甚至永久损坏。
为了保证设备在各种环境下都能稳定运行，所有电子产品在出厂前都必须经过严格的 ESD测试。这项测试就是在模拟“被静电打到”的各种场景，看看设备会不会死机、出错或彻底烧坏。
什么是ESD测试？
简单说，ESD测试就是让产品提前经历“被放电”的考验。工程师会使用一台可以产生高压静电的专业设备——“静电枪”（ESD Simulator），模拟人体或其它物体带电，在产品外壳、USB接口、金属按键等位置进行“电击”，然后观察产品是否还能正常工作。
如果测试后产品依然工作良好，说明它的防护设计合格；如果死机、重启或损坏，就说明防护设计没做好，需要工程师回去修改。
常见的ESD标准
静电发生的场景不同，测试标准也不一样。比如，工厂里工人用手拿芯片和你用手摸手机外壳，静电的“威力”和“路径”是不同的。
因此，我们有了针对不同层级的标准：
| 标准名称 | 适用范围 | 简单说明 |
|---|---|---|
| IEC 61000-4-2 | 各类电子设备 | 系统级标准，模拟人或物体触碰整机时的静电放电。 |
| ISO 10605 | 汽车电子 | 汽车行业专用标准，模拟驾乘人员放电，电压更高（最高可达±25kV）。 |
| HBM (Human Body Model) | 芯片级测试 | 模拟人体带电后接触芯片引脚。 |
| CDM (Charged Device Model) | 芯片级测试 | 模拟芯片自身在产线摩擦带电后，接触地或机器放电。 |
简单记：
IEC 测整机，ISO 测汽车，HBM/CDM 测芯片。
ESD测试是怎么做的？
测试过程其实很直观，大致分为几个步骤。
第一步：选择放电方式。
使用静电枪对产品不同位置进行放电。
- 接触放电 (Contact Discharge)：枪头直接接触产品的金属部分（如螺丝、接口）。这是最优先的测试方式。
- 空气放电 (Air Discharge)：枪头距离产品（如塑料外壳缝隙）约1厘米，通过空气“打火”放电。
第二步：设置电压等级。
根据标准设置不同的测试强度，最常见的就是 IEC 61000-4-2 标准：
| 等级 | 接触放电 | 空气放电 |
|---|---|---|
| Level 1 | ±2kV | ±2kV |
| Level 2 | ±4kV | ±4kV |
| Level 3 | ±6kV | ±8kV |
| Level 4 | ±8kV | ±15kV |
第三步：观察产品反应。
测试时工程师会观察设备的反应：如果完全正常，说明防护很好；如果短暂卡顿后能恢复，也算合格；但如果死机或无法恢复，就表示防护不够，需要改进。
测试结果怎么判断？
根据国际标准，ESD测试结果一般分为四个等级：
| 结果等级 | 说明 |
|---|---|
| A级 | 一切正常，无任何影响 ✅ |
| B级 | 有轻微干扰（如闪屏）但自动恢复 ✅ |
| C级 | 功能异常，但重启后能恢复 ⚠️ |
| D级 | 硬件损坏，无法恢复 ❌ |
通常能通过 Level 4（±8kV接触、±15kV空气） 测试的设备，就已经属于防护能力非常强的产品。
为什么汽车电子的标准更严？
在汽车行业，ESD标准往往比消费类产品更严格。以 ISO 10605 为例，它要求在不同温湿度下进行测试，放电电压最高甚至可达 ±25kV。
这是因为在汽车中，像是你穿着毛衣上下车、维修工插拔线束或在干燥气候中操作，都可能产生极高压的静电。如果防护设计不好，轻则导致仪表板死机，重则影响行车安全。
因此，汽车电子（比如中控屏、车灯控制器、行车电脑等）都必须具备更高的耐受力。
如何提升ESD防护能力？
要想产品通过高等级测试，设计阶段就要“严防死守”。常见的做法主要有三种。
第一，加装防护元件：
在最容易被“电”到的地方，比如信号口、电源输入处，加装贴片压敏电阻（SMD Varistor）或 TVS 二极管（Transient Voltage Suppressor）。它们就像“避雷针”或“海绵”，能在纳秒级时间内吸收静电能量，把危险的高压转移掉，保护后级芯片不被击穿。
例如，Boarden（宝宫） 的 CMSLDV 系列叠层片式防浪涌压敏电阻，已通过 AEC-Q200 车规级可靠性验证，并通过 IEC 61000-4-2 静电放电测试。这类产品响应速度快、耐浪涌能力强，可在汽车电子、通讯设备及工业控制等对静电与瞬态过压防护要求严苛的电路中稳定工作。同时在设计尺寸、额定参数与可靠性方面，可完美替代 Panasonic（松下）ERZ 系列等传统车规型压敏电阻，为客户提供更灵活的交期与更优的性价比方案。
第二，优化电路布局：
合理设计 PCB 走线，让静电能量有“路”可走，而不是在板上乱窜。接地层要完整、过孔要足够，确保放电通道顺畅。
第三，做好外壳接地与绝缘：
金属外壳要保证接地良好，给静电一个安全释放的路径；塑料外壳则可以增加屏蔽或绝缘层，把静电“挡在外面”，减少内部干扰。
总结
静电放电（ESD）看似不起眼，却是电子产品损坏最常见的隐形杀手之一。ESD 测试的目的，就是确保设备在被静电“打一下”后仍能稳定运行，从而提升产品的可靠性和使用寿命。
了解这些基本的测试方法与标准，你也能看懂测试报告里的 ±8kV、±15kV 等指标，更能理解为什么一个“靠谱”的电子产品，一定会在设计中加入防护元件、接地与绝缘。电子设备的稳定性，往往就藏在这些小小的细节里。
如果你想了解更多关于电路防护与静电设计的知识，或在项目中遇到具体的 ESD 测试问题，欢迎和我们一起讨论。Boarden 宝宫电子 多年来专注于 MOV、Varistor、TVS、ESD 防护器件 的研发与应用，工程师交流群（微信 4027704）也会定期分享实测案例与技术资料。
