作者 | Wang Jieyu
ESD/静电放电，应该是EMC测试项目里最不陌生的一个词。毫不夸张地说，每个人都感受过静电放电。每个初中生的电学启蒙也是从丝绸摩擦玻璃棒和毛皮摩擦橡胶棒开始的。
由于静电的普遍存在，一个电子设备在生产制造和日常应用各个阶段，都可能因为ESD而造成一定程度的损害。所以ESD防护设计也成为了EMC设计中较为关键的一部分。
今天就和大家分享基于CST的ESD 接触放电的仿真方法和流程。在介绍仿真流程之前，笔者要先啰嗦三句话
- ESD仿真包含从ESD发生器（静电枪）到被测设备(DUT)的放电过程
- 本文中ESD发生器产生的电流波形符合IEC 61000-4-2标准
- ESD仿真不能预测被测设备的硬件失效的损坏及功能失效。而是通过仿真，得到被测设备上的静电放电的路径分布，通过可视化的电场/电流分布结果，使EMC设计工程师能够对被测设备有更深入的了解。
【仿真流程】
【仿真建模与设置】
Step1：在CST component library 中找到ESD 3D contact discharge的案例，打开并保存工程，命名为ESD_V1。
Step2：创建被测设备（DUT）模型，设置好锚点作为静电接触放电点，并保存该工程,命名为DUT。在本文中，我采用CST component library中屏效仿真的模型作为DUT的模型。
Step3：将两个工程组装到一起。组装模型的方法很多，这里介绍一个简单的方法。ESD_V1工程中，选择Modeling---->Import/Export---->Sub-Project，选择Step2中保存的DUT工程文件。
Step4：调整静电枪与DUT接触放电点的位置，并创建测试环境中需要绝缘垫等模型。创建好的模型如下图所示
Step5：设置激励。在excitation singals中选择需要的ESD等级，在本案例中，选择4kV，右键---选择Use as reference，设置该4kV的信号为激励。
Step6：网格设置与求解器设置，如下图所示。
全局网格设置建议采用模版中的默认设置，在此基础上，在需要加密的部位增加local mesh。
求解器设置中，采用TLM求解器。根据ESD激励信号提供的信息，可以将仿真的收敛条件设置为10ns。
【仿真结果查看】
1D Results：可以得到ESD枪尖位置的电流电压时域波形。
2D/3D Results：仿真运行之前添加field monitor。通过time类型的surface current monitor，可以观察到静电信号从枪尖注入的瞬间，DUT表面电流的变化。
该仿真采用了TLM求解器，通过时域算法求解，得到ESD信号作用于DUT的整个干扰过程作用。通过表面电流监视器能够很容易地观察到静电波形发生过程中，ESD电流在DUT上的电流分布情况。
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