CST ESD仿真- 接觸放電的ESD槍電路模型
ESD仿真能夠幫助用戶更好地理解系統(tǒng)特性、查看電流分布、查看線纜線路上的電壓，這些在ESD測(cè)量中是相對(duì)困難的。但ESD電磁仿真不能幫我們判斷ESD對(duì)EUT的影響，比如物理?yè)p壞或是否能工作這類的問(wèn)題，這個(gè)要注意。
說(shuō)到ESD，就一定要提IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然還有一些其他的ESD標(biāo)準(zhǔn)，比如ISO10605、HBM、MM、CDM等等，建議沒(méi)有ESD基礎(chǔ)的朋友先學(xué)習(xí)一下這些標(biāo)準(zhǔn)，了解區(qū)別之后，再看ESD的仿真。ESD靜電放電仿真屬于EMC仿真大類，相關(guān)求解器為時(shí)域求解器T或TLM，或靜電Es。
ESD又可以分成接觸放電(Contact)和空氣放電(Air)；這兩種仿真方法差別很大，其中接觸放電比較容易，因?yàn)橹澜佑|點(diǎn)和電流路徑。
這期我們先看IEC61000-4-2的接觸放電電路，標(biāo)準(zhǔn)要求：
電流波形初始上升沿0.7-1ns，峰值3.75A/kV，誤差上下10%；30ns時(shí)電流2A/kV，誤差上下30%;60ns時(shí)電流為1A/kV，誤差上下30%。
有人可能不明白了，電流不是A嗎？怎么成了A/kV了? 這是對(duì)電壓歸一化了，因?yàn)镋SD的電壓是2-8kV，分四個(gè)等級(jí)（2kV，4kV，6kV和8kV），測(cè)試中只要沒(méi)事就逐級(jí)加壓。所以，總結(jié)剛才的要求如下表：
由誤差標(biāo)準(zhǔn)和能量等級(jí)來(lái)看，基本上我們就重點(diǎn)關(guān)注第一個(gè)電流峰值就可以了，第二個(gè)峰值之后的波形在各種ESD仿真或測(cè)試中不盡相同，很大程度上和ESD槍的接地有關(guān)。
下面我們想一想這樣的波形最簡(jiǎn)單的仿真實(shí)現(xiàn)方法是什么呢？當(dāng)然是搭電路嘍：
這里1歐姆是代表DUT，還用了一段理想的傳輸線，193.6mm長(zhǎng)，225歐姆阻抗，用來(lái)模擬ESD槍的接地背帶（strap）。
信號(hào)電壓參數(shù)化，上升沿1ns：
掃參獲得電壓電流：
可見(jiàn)：
若用225歐電阻替代傳輸線，電流波形是這樣的：
若沒(méi)有傳輸線（短接），電流波形是這樣的：
若有傳輸線，但長(zhǎng)度加大10倍（加大延時(shí)），電流波形是這樣的：
小結(jié)：
1. ESD仿真可用電路或三維，本案例是IEC61000-4-2的接觸放電電路之一；
2. ESD發(fā)射電路可用來(lái)代替三維的ESD槍，優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算快，不會(huì)有低質(zhì)量ESD槍三維模型的電磁場(chǎng)影響DUT的問(wèn)題。缺點(diǎn)是沒(méi)有高質(zhì)量的ESD槍三維模型的結(jié)果準(zhǔn)確；
3. 使用該ESD電路要注意先校準(zhǔn)和調(diào)試，ESD槍的阻抗最好也放進(jìn)電路中一起校準(zhǔn)，可使用CST特有的Transient Co-simulation場(chǎng)路協(xié)同純瞬態(tài)仿真，效果更好。
參考文獻(xiàn)：
Caniggia, S., & Maradei,F. (2006). Circuit and numerical modeling of electrostatic discharge generators. IEEE transactions on industry applications, 42(6),1350-1357.
