静电放电的形式主要有直接接触放电和空气放电两种。在静电放电抗扰度试验中，直接接触放电即直接将静电放电发生器的探头与被测设备上的测试点接触并放电。空气放电即静电放电发生器的探头不与被测设备测试点直接接触，而是相隔一定距离（15mm），然后将发生器探头与设备表面垂直，并缓慢接近（小于5mm/s）直到产生第一次静电放电。
静电放电抗扰度试验是评估电子或电气设备遭受来自操作者和邻近物体的静电放电时的抗扰度。一般意义上的电气电子设备，其工作电流的公共参考端是电网的负极，也就是通常说的“大地”。汽车是一个与大地相互隔离的孤立系统，安装在汽车上电子设备的工作电流的公共参考端是车体，也就是车载蓄电池的负极（汽车车体与蓄电池负极通过搭铁连接在一起）。国际标准委员会专门制定了适用于车载电子设备的静电放电抗扰度测试标准ISO10605。我国将此标准引用为国家标准GB/T 19951—2005《道路车辆 静电放电产生的电骚扰试验方法》。
ISO 10605要求试验过程中应保持温度在15～35℃，相对湿度保持在20%～60%，推荐采用的试验环境是20℃的温度和30%的相对湿度。
静电放电抗扰度试验主要模拟的是以下两种情况：
1）车载电子设备在制造、包装以及安装过程中受到人体的静电放电。
2）车载电子设备安装到汽车上之后在实际的工作过程中受到人体的静电放电。针对这种情况，国际标准中制定了两种测试方法：在实验室环境下的型式测试和在真实环境下的实车测试。
静电放电抗扰度试验的评判标准是ISO制定的功能失效模式严重程度分类系统，主要包括三个要素：功能状态分类（描述设备暴露于电磁环境之中和之后的运行状态）、试验脉冲和方法（提供在选定试验方法下用于被试设备的典型试验脉冲）以及试验脉冲严酷程度（包含基本的脉冲参数的严酷程度等级的规范）。
所有设备或系统的功能状态的分类主要包括：
A类，即设备或系统在暴露于干扰期间和之后，能执行其预先设计的所有功能。
B类，即设备或系统在暴露于干扰期间，能执行其预先设计的所有功能，但是有一项或多项指标超出规定偏差。所有功能在移出直接暴露干扰之后自动恢复到正常允许范围内，预先设计功能维持A类水平。
C类，设备或系统在暴露于干扰期间，不执行其预先设计的一项或多项功能，但在移出直接暴露干扰之后能自动恢复到正常操作状态。
D类，即设备或系统在暴露于干扰期间，不执行其预先设计的一项或多项功能，直到移出直接暴露干扰之后以及通过简单的“操作或使用”复位动作之后才能自动恢复到正常操作状态。
E类，设备或系统在暴露于干扰期间和之后，不执行其预先设计的一项或多项功能，且如果不修理或不替换设备或系统，则不能恢复其操作。在每一个电压等级的测试完成后，都要对设备的状态进行一次评估，并根据以上分类给设备评级。
试验脉冲和方法、试验脉冲严酷程度等级将在后面的每个试验中单独给出。
1.静电放电的模拟
（1）基于车体系统的人体放电模型 图6-98所示为静电放电发生器结构简图。其中的Rd和Cs组成的电路即为人体放电模型。电阻Rd代表的是人体电阻，阻值主要取决于人体的放电方式。若通过手指指尖放电，则Rd可高达10kΩ；若通过手掌放电，Rd约为1000Ω；若通过手持的金属物（如钥匙等）放电，约为500Ω。电容Cs代表站立于大地上的人体的体电容，该电容包括了人体在自由空间的电容（约为50pF）及脚底和大地之间的电容（100pF），约为150pF。
图6-98 静电放电发生器结构简图
对于车载电子设备而言，由于静电放电源（即人体）一般是坐在汽车内部，并且不会通过金属物体接触设备。所以，对于车载电子设备的人体放电模型有以下两种：
1）车内与设备接触放电的乘客，Cs=330pF，Rd=2000Ω。
2）车外伸手接触车厢内设备放电的人，Cs=150pF，Rd=2000Ω。
（2）静电放电发生器 静电放电抗扰度测试的主要设备是静电放电发生器。ESD发生器有两种形式，一种是便携式，它将发生器和放电枪合二为一，轻便灵活，使用非常方便。另外一种是分离的，发生器是一台仪器，放电时使用放电枪对EUT放电。静电放电发生器放电电流的波形如图6-99所示。
图6-99 静电放电发生器放电电流的波形
1—330pF/2000Ω曲线 2—150pF/2000Ω曲线
从图6-99中可以看出，放电电流具有一个及其陡峭的上升沿（tr小于1ns）。这意味着静电放电电流将在极短的时间内将能量释放到设备上。由于它包含着丰富的高频分量，所以会产生很强的电磁场，并对设备电路产生干扰。ISO 10605—2008（道路车辆 来自静电放电电气骚扰的试验方法）要求直接放电方式的电流波形（负载为2Ω）上升沿时间应小于1ns，空气放电方式的上升沿时间应该小于5ns。
2.试验布置和实验方法
静电放电抗扰度试验主要包括以下三种情况：电子设备台架试验（通电运行）、整车静电放电试验和为包装运输而规定的产品敏感度分类试验（不通电运行）。
（1）电子设备台架实验（通电运行） 电子设备台架试验用于模拟汽车零部件在实际运行过程中，受到外界静电放电干扰时的运行情况。该实验测试布置如图6-100所示。把被试设备放置在接地平板上。如果被试设备是安装在底盘上的电子模块，则将其直接放置在接地平板上并使它们相连。如果电子模块正常安装时是与地绝缘的，则试验时电子模块与接地平板间布置绝缘块（50mm）。把电子模块的所有电源端子与电源相连，并给相关其他端子提供必要的输入信号以使被试设备处于其工作模式下。对于车内各暴露于表面的把手、按键、开关等操纵件，或车内乘员容易触及的表面进行试验。各放电试验点在各种电压等级下承受至少3次正电压放电和3次负电压放电，放电间隔最少5s。在每种等级下，设备的放电试验点先承受一种极性的放电试验，再承受反极性的放电试验。
同一个测试点需要同时采用直接放电和间接放电两种方式。
1）直接放电，是将直接接触放电端安装在ESD模拟器上，该测试布置如图6-101所示，并对可触及的放电点进行直接接触放电试验。电子设备台架实验（通电运行）试验严酷程度等级见表6-43。
2）空气放电，是将空气放电端安装在ESD模拟器上，如图6-102所示。空气放电端距离被试设备至少15mm，放电端垂直±15°对准放电位置，以不大于5mm/s的速度缓慢靠近直至放电。按照表6-43中空气放电电压等级测试各点。如无放电产生，则继续移动放电端直至放电端与放电点接触。如仍无放电产生，则此位置及此电压等级下的试验停止。
图6-100 电子设备台架实验测试布置（通电运行）
1—ESD电源 2—ESD模拟器 3—动作执行器 4—电池 5—接地带； 6—绝缘块 7—被试设备 8—接地平板
图6-101 直接放电布置
1—被测设备 2—静电放电发生器 3—静电放电发生器的主控单元4—绝缘桌面 5—主机控制面板 6—接地点 7—接地电缆 8—被测设备远端部位 9—外围设备 10—蓄电池 11—隔离支架（若需要） 12—绝缘块 13—470kΩ电阻 14—可选的接地平面 15—水平耦合板的接地线
表6-43 电子模块（通电运行）试验严酷程度等级(www.xing528.com)
①最小放电间隔时间为5s。
②整车制造商和供应商协议值。
图6-102 空气放电测试布置图
1—被测设备 2—静电放电发生器 3—静电放电发生器的主控单元 4—绝缘桌面 5—主机控制面板 6—接地点 7—接地电缆 8—被测设备远端部位 9—外围设备 10—蓄电池 11—隔离支架（若需要） 12—绝缘块 13—470kΩ电阻 14—可选的接地平面 15—水平耦合板的接地线 16—静电放电发生器与主机控制面板或接地平面的连接电缆（根据测试要求）
整车生产商的测试标准通常都会给出需要达到的性能级别，表6-44列出了德国宝马公司静电放电电子设备台架试验（通电运行）性能要求。
表6-44 宝马公司静电放电电子设备台架试验（通电运行）性能要求
（2）整车静电放电试验 图6-103所示为整车ESD试验布置示意图。试验开始时，将ESD模拟器接地电缆与乘客车厢内的车身部分电气连接，建议连接到金属座椅调节轨道或底盘上。在乘客车厢内各试验点处，用空气放电的方法模拟真实的ESD活动。模拟器充分充电后，以不大于5mm/s的速度缓慢接近放电点，直至产生放电。
使用330pF、2000Ω放电端和4kV/8kV/15kV电压，对车内可触及的全部放电点进行试验。另外，使用150pF、2000Ω放电端、25kV电压，对站在车外（此时人体等效电容减小）及进入车内过程中可方便触及的放电点进行试验，如前照灯开关、点火开关等。各放电试验点在每种电压等级下承受至少3次正电压放电和3次负电压放电，放电间隔至少5s，整车试验严酷程度等级见表6-45。在每种电压等级下，整车的全部放电试验点应先承受一种极性的放电试验，再承受反极性的放电试验。试验期间应保持各个系统如加热器控制、空调控制、收音机控制、显示系统等的运行，以确定其响应。
图6-103 整车ESD试验布置
a）车内测试点 b）车外测试点
1—被测设备 2—ESD模拟器 3—ESD模拟控制器 4—ESD模拟器接地点
表6-45 整车试验严酷程度等级
注：全部是空气放电。
①最小放电间隔时间为5s。
②整车制造商和供应商协议值。
（3）为包装运输而规定的产品敏感度分类试验（不通电运行） 为包装运输而规定的产品敏感度分类试验用于模拟汽车零部件在包装、搬运或安装过程中，可能受到的静电放电干扰的测试。图6-104所示为敏感度分类试验设备布置图。用接地线（带）连接ESD模拟器高压接地端与接地平板。把被试设备安放在静电消耗材料上，以便释放（被试设备）机架积聚的电荷。有步骤地对被试设备施加表6-45列出的试验电压。对被试设备搬运时容易触及的（但不限于）连接引脚、壳体、按钮、开关显示、容器螺母和开口施加ESD。此过程应包括搬运时易触及的凹形连接引脚。用横截面积为0.5mm2和2mm2、长度不大于25mm的绝缘实心金属丝引出凹形连接引脚。由图6-109可知，EUT不供电，且不外接任何负载。EUT被放置于一块50mm厚的绝缘材料上面，与接地平面没有任何电气连接。
1）直接接触放电。ESD模拟器应使用表6-45规定的直接接触放电电压，通过直接接触放电端对选择的放电点进行直接接触放电试验。每次对被试设备放电之后，被试设备的残余电荷都应按下列顺序用1MΩ电阻器短路。
①放电位置与地之间。
②被试设备接地点与地之间。
图6-104 敏感度分类试验设备布置图
1—被测设备 2—静电放电发生器 3—静电放电发生器的主控单元 4—绝缘桌面 5—主机控制面板 6—接地点 7—接地线 8—散热垫（若需要）
对于每个试验点，在每种电压等级下，应施加至少6次放电影响：3次正极性，3次负极性。
2）空气放电。ESD模拟器应通过空气放电端，对各放电点施加表6-45规定的空气放电电压。ESD模拟器放电端距离被试设备至少15mm。放电端垂直（±15°）对准放电位置，以不大于5mm/s的速度缓慢靠近，直至放电。每次对被试设备放电之后，被试设备的残余电荷都应按下列顺序用1MΩ电阻器短路。
①放电位置与地之间。
②被试设备接地点与地之间。
对于每个试验点，在每种电压等级下，都应施加至少6次放电影响：3次正极性，3次负极性。若无放电产生，则继续移动探头直至模拟器放电端与放电点接触。若仍无放电产生，则停止此位置及此电压等级下的试验。对不可触及（无接头型）的试验点进行试验时，应缓慢移动放电端至足够接近目标以便产生放电。电子模块（不通电）分类试验等级见表6-46。
3）ISO 10605建议，设备应该至少能够承受±4kV级别的直接放电测试而不会损坏。另外，在对所有测试点进行完规定的电压等级和极性测试后，设备应该进行全部可用的功能试验。各个整车厂商对设备性能的要求不同，例如，日产和通用公司规定设备进行完敏感度分类试验后，所有性能都应该达到A类水平。
表6-46 电子模块（不通电）分类试验等级
注：1.最小放电时间间隔为5s。
2.建议在进行上8kV接触放电之前先进行±8kV空气放电的试验。
ISO 10605—2008中建议，设备应当至少能承受4kV级别的直接放电测试而不会损坏，否则设备在搬运过程中很难避免因静电放电而造成损坏。另外，对所有的测试点进行规定的测试之后，设备应当进行全部可用的功能试验。日产和通用公司的测试标准规定：设备进行敏感度分类试验之后，所有性能都应当达到A类水平。
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