静电安全防护在通信设备维护中的运用

发表时间:2020/5/11   来源:《科学与技术》2020年第2期   作者:叶军建
[导读] 静电放电现象是通信设备中普遍存在的
        摘要:静电放电现象是通信设备中普遍存在的、危害设备正常稳定运行的普遍问题,甚至会造成设备失效的严重后果。本文首先对静电放电产生的原因进行分析,简要阐述静电放电现象的危害,最后从通信设备的结构角度提出了通信设备中有关静电安全防护的措施,为实际静电防护工作提供科学的理论依据,保证通信设备中静电防护工作的有效进行。
        关键字:静电放电;通信设备;防护措施

        通讯设备运行的不稳定与不精确很大程度上来源于设备中存在的静电放电现象。由于静电放电现象产生的原因多种多样,涵盖的范围也较为广阔,因此在静电防护的过程中应该对症下药,以确保静电防护措施的有效性,提高数据传输的稳定性与准确性,从而保证通信设备的正常运行[1]。
1.静电放电产生的原因
        静电放电现象产生的原因具有复杂性与随机性,主要包括人体接触放电、人体金属放电和电缆放电。充分了解静电放电产生的原因与位置所在,对高效、有序地开展静电安全防护工作具有积极的指导作用。
1.1 人体接触放电
        由于人体本身具有一定的电容值和电阻值,因此人体本身带有一定的静电压。人体在行走或者脱工作服等活动过程中,经常会产生一定的静电压使人体带电,并且如果人体带有的静电压足够高,当带电人体与导体或接地物体接触时,就会产生人体放电的现象。
1.2 人体金属放电
        带电人体身上有金属元件的电压与人体本身的静电压成正相关变化,如果金属元件的外形是不平整尤其带有尖锐的凸起等地方,即使人体或金属元件本身不与导体接触,也有可能会发生非接触静电放电现象。除此之外,由于导体的电极效应,使得人体金属放电产生的电流强度要远大于人体接触放电产生的电流强度。
1.3 电缆放电
        当前的电子通信设备中少不了USB、网线等电子接口的存在,使得数据传输效率也大幅度提升,但同时也提高了电缆放电产生的可能性。一方面,电缆放电是由于电缆接头与通信设备的电缆接口之间具有电势差而产生的静电放电现象。另一方面,是由于带电人体手持移动通信设备与电缆连接时产生的静电放电现象,这种现象即使在手持设备不带电,但由于电缆在拖拽的过程中产生静电压的情况下也有产生。并且因为连接方便的需要,电子接口通常是裸露的状态,这样会造成静电防护的措施不严谨与不完善,相较于其他静电放电现象来说,较难控制。
2.静电危害对通信设备的危害
        静电放电现象的产生从不同程度上对使用者的人身安全与通信设备本身的性能造成了伤害,从而对生产厂家的经济效益也产生了一定冲击。静电放电造成的危害主要包括干扰数据的传输、使通信设备元件失效、吸附尘埃污染元件三个方面。
2.1 干扰数据的传输
        静电放电现象过程中会产生一定数量的静电流,尽管单一干扰现象产生的影响较小,但由于目前通信设备的运用较为广泛,因此静电放电产生的范围也随之扩大,通过释放脉冲干扰,使得通信设备间数据传输的稳定性与准确性受到破坏,从而对通信设备的正常使用造成威胁,甚至导致通信设备的瘫痪。


2.2 致使通信设备元件失效
        静电放电产生的静电流在流经通信设备元件时会对元件自身的电流回路产生刺激,如果通信设备元件本身的承载能力较差,那么静电放电产生的刺激电流会对元件造成毁灭性的破坏,使元件的控制核心被击穿或者烧毁,并且这种破坏是突发性的,难以对元件进行修复[2]。在另一种情况下,如果元件的承载能力较高,那么静电流对其产生的破坏是潜在性的,在一定程度上并不会影响通信设备的正常使用,但同时元件受到的伤害也难以被察觉和检测出来,随着使用时间的不断增强,潜在性产生的破坏不断积累,最终也会致使元件失效。
2.3 吸附尘埃污染元件
        静电放电产生的静电荷会使通信设备的元件吸附细小的尘埃颗粒,对元件造成污染,经过长时间的积累,元件表面的附着物越来越多,从而影响元件的正常工作性能,降低通信设备的工作效率
3.通信设备中的静电防护措施
        通信设备的静电防护措施从空间上来讲分为了三个部分,分别是设备外壳的静电防护、设备金属元件的静电防护以及设备电路板的静电防护[3]。
3.1 设备外壳的静电防护
        通信设备的外壳是静电防护的第一道防线,保护通信设备不受静电等其他危害影响的基础保护措施。为了更好地对设备进行静电防护,设备外壳的设计应该以降低静电荷聚集为首要设计原则,主要包括以下几个方面:(1)通信设备在设计的过程中应将接地电路的位置尽可能的远离设备外壳,降低设备系统内部静电干扰发生的可能性。(2)通信设备外壳材料应该原则绝缘材料或者在外壳的表面涂上绝缘漆等防护材料,降低通信设备本身产生静电放电现象的风险,促进整个通信系统运作的稳定性。(3)外壳形状的设计应避免尖锐凸起等形状,防止电荷的聚集,从而来预防非接触静电放电现象的发生。
3.2 设备金属元件的静电防护
        通信设备中的金属元件是进行数据传输等工作的核心元件,所占比例大、产生静电放电的风险也高,因此做好设备中的金属元件的静电防护工作非常重要,主要内容如下:(1)将设备中外露的金属元件与其他的通信设备进行涂抹绝缘漆等静电防护工作,是做好静电防护的基础措施。(2)根据金属可以传递电荷的特征,通过设计金属元件的内部结构来减少静电电荷聚集,降低静电放电产生的可能性。
3.3 设备电路板的静电防护
        通信设备电路板的静电防护是目前静电防护在通信设备中应用研究的热点问题。电路板由于对静电放电具有很强的敏感性,因此常用来作为判断通信设备运行情况的关键部位,电路板的静电防护措施主要包括:(1)采用电阻、二极管、npn晶体管等防护器件,来防止静电放电现象的产生。(2)降低电路板中导线的使用频率,防止电路板产生静电荷,干扰通信设备的正常工作。

结语
        静电放电对通信设备的正常运行具有严重影响,凡是涉及到电子元件的设备就会有静电放电现象的产生,并且随着通信设备应用范围的不断扩大,静电放电存在范围也愈加广泛。因此,加强对通信设备中静电安全防护应用的研究,能够使静电放电产生的危害得到有效控制,从而保证通信设备的正常、高效、准确运行。
       
参考文献
[1]唐珺. 电子通讯产品的ESD防护设计方法浅析[J]. 科学家, 2016(15).
[2]周慧, 涂毅晗. 分析电子通信产品的ESD防护设计[J]. 通讯世界, 2016(21):42-42.
[3]应淼沸. 集成电路的ESD防护技术分析[J]. 科技风, 2017(15):201-201.
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