汽车电子静电测试

ISO 10605国际标准是针对道路车辆的，它规定了评估电气电子部件与电子模块的各种 ESD测试方法。这些模块与电气电子部件包括信息娱乐和互连解决方案、GPS 接收器到电池和充电系统的控制模块等等。以上每一个例子中的共同点是都需要连接，因为它们将与系统处理器通信并受其控制。通常情况下，控制总线是 CAN 或 LIN 总线，而市场已经开始探索速度更快的总线，包括以太网和对汽车更为专用的BroadR Reach。在可靠性方面，这些数据总线虽然提供了通信路径，同时也成为 ESD 等电气瞬变的侵入途径。

在消费电子和工业市场中，最常引用的 ESD 标准是 IEC 61000-4-2。它为行业提供了应该使用的ESD瞬变波形的指导准则，以及测试方法。关键是要在已完成的产品和系统(成品)上进行测试。这意味着智能手机、平板电脑或笔记本电脑应是完全组装好的，并且可以在所有电源输入和数据端口插上相应的电缆，然后在系统的机箱、连接器和电缆上完成 ESD 测试。在汽车市场中，这类似于使用 ESD “枪”将完全组装的车辆的各个表面周围全部扫一遍。

但是，情况不止于此。为了确保最高的可靠性，ISO 10605 规定，每个系统必须在车辆中安装之前以单独和完整的形式进行测试。简而言之，确保整个车辆的 ESD 保护可靠性的最佳方法是首先确保每个构件(电气/电子子系统)能够承受反复的 ESD 瞬变。这样做是为了确保模块能够应对由装配过程、维修技术人员或车辆乘员引起的电气干扰。

在完全组装的车辆中，在驾驶员、乘员、组装人员和维修技术人员将与车辆接触到的部位也要进行测试。通过增加这些模块级测试要求，ISO 10605 将 IEC 61000-4-2 标准提升到一个新的水平。

GBT 19951-2019 道路车辆 电气电子部件对静电放电抗扰性的试验方法

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

有关道路车辆的静电放电ESD标准的最新版本为ISO 10605:2008该标准的测试方法和放电模块已广泛地被汽车厂商在内部质量控制中所采用。该标准最早于1994 年以技术报告的形式发布即 ISO/TR 10605:1994。

2001 年 ISO 发布了第一版正式标准，即 ISO 10605:2001。

本文就 ISO 10605:2008(第二版标准，以下简称新版标准）中修改和新增的关键技术和主要条款，加以分析讨论，以期帮助企业更好地理解和执行该标准的新要求。

介绍 ISO 10605:2008 新版标准中人体 ESD 模型的分类及表征特性：与 2001 版相比新版标准增加了150 pF / 330 Ω 和 330pF / 330 Ω 两种放电模块。同时，介绍了新版标准中接触法校准静电枪的内容和最新的勘误单。最后讨论了静电枪的接地方式，指出静电枪的接地线与水平耦合平面直接相连的情况并不能达到考核受试设备的效果。

1、人体模型的变化及放电方式

在ISO10605 标准中， 人体ESD模型是一个重要的术语定义。在新版中，该定义表述为” 由无源器件和电压组成的网络， 用来表征人体在汽车环境下作为静电放电电荷源的特性。＂

在新版标准的正文和附录中， 对人体模型无源器件的特性进行了明确的表述， 见表1 。

表1 人体放电模型的无源器件

 

无源器件指标	表征特性	出处
150 pF	表征从车辆外部容易接触到放电位置的人体模型电容特性	2008版第10.1条款
330 pf	表征从车辆内部容易接触到放电位置的人体模型电容特性	2008版第10.1条款
330 Ω	表征直接通过人体皮肤放电的电阻特性	2008版附录D第D.1条款
2000 Ω	征人体通过金属部件（如工具、钥匙、戒指等）放电的电阻特性	2008版附录D第D.1条款

 

新版标准中， 根据无源器件的特性和人体模型在汽车环境下的实际放电模式，规定了四种放电模块，即模块150 pF/2 000 Ω，模块330 pF/2 000 Ω，模块150 pF/330Ω，模块330 pF/330 Ω。

放电模块150 pF/2 000 Ω 在2001版中就有要求，新版标准中保留了这个人体ESD模型， 代表人站在车外，但是放电通过车身形成回路。与IEC61000-4-2的人体ESD模型150 pF/330Ω相比，电容值相同，表征人体对地电容，等效电阻值增大为2 000 Ω ，是考虑到车身的电阻补偿。

放电模块330 pF/2 000 Ω在2001版中也有要求，新版标准中保留了这个人体ESD模型， 代表人坐在车内。与IEC61000-4-2的人体ESD模型150 pF/330 Ω相比，由于车身的存在，人体对地电容的面积增大，所以等效电容增大。由于放电回路通过车身形成回路，等效电阻值增大为2 000 Ω。

放电模块 150pF/330 Ω, 新版标准采用IEC 61000-4-2中的人体ESD模型，代表人体站在车外，直接通过人体皮肤进行放电。但是，如果有整车存在的情况，人体皮肤直接放电的同时，车身的等效电阻如何考虑呢？恐怕是车身与大地已经有良好的电连接存在了。

放电模块330pF/330 Ω，是新版标准中比较特别的一个选择，代表人坐在车里，而等效电阻是人体放电电阻。一般而言，车辆设备都是通过“搭铁”的模式接地的，除非将车身或EUT直接与大地连接， 才会存在这种等效电阻模式。所以，这种情况在厂商的测试选择中比较少， 但是该情况也是存在的，比如在汽车维修过程中，维修人员有时需要在车架上搭接一根地线，以保证维修人员安全。

表2 ESD测试方案参考

新版标准中对上述四种放电模块的使用给出了明确的规定，如适用范围，放电方式等见表2，其中有关电容的选择，新版标准的规定比较明确，而对于等效电阻的选择，则由厂商和实验室根据实际情况进行选择。

在新版标准中， 将静电枪的校准方法修改为接触法校准，而在2001版中使用的是空气放电法校准。这一内容的修改，与IEC 61000-4-2的校准方法趋于一致，体现了新版标准在第一章适用范围中的描述的观点， 即本国际标准部分依据IEC 61000-4-2。

同时，通过新版标准，可以看到标准制定者对这一变动开展了大量的研究工作。在IEC 61000-4-2中使用接触法校准， 强调放电枪与校准件一定要接触。而在ISO 10605的2001版中，使用空气法校准时，尤其强调放电的角度、移动速度、确保单次放电，以及避免多次放电、低电位放电、测量设备自激响应等内容。所以，在新版标准中，附录D分析了空气放电的不利因素， 尤其是测试结果的不稳定性和不一致性，需要大量的时间和反复测试来保证正确的评价。

在附录E 中，给出了空气放电校准的原理。论述了空气放电法校准受空气湿度、放电电极形状、放电枪移动速度、放电电弧长度、放电电压等因素影响较大，不确定因素太多。所以标准制定者认为，由千该方法的复杂性，校准方法还需要进一步研究， 所以不再使用这一校准方法，而是使用IEC 61000-4-2中的接触放电方法。同时需要注意的是，使用接触放电法校准的静电枪，会在空气放电实验中产生不确定的电流变化。

审核编辑 黄宇