静电危机：极端环境下的防护难题

在进入医疗市场后的第一个冬季，西北地区的一家医院向我们反馈了一个问题：“我们买的云桌面，有几台USB 接口接连出现问题，没办法用了。”

我们即刻赶赴现场进行调查，了解到西北冬季的空气非常干燥，加之医院内部为抵御寒冷全力供暖，医生们进入房间时会脱下厚重的外套，紧接着插入认证 U 盘，这一连串的动作极易产生强烈的静电。医生们每天多次插拔认证 U 盘，历经几个月的反复操作后，USB 接口失灵，甚至导致整个芯片损坏，无法开机。 

通常而言，硬件接口设计都会配置 ESD 保护器件，以对接口信号予以保护（如上图所示）。ESD保护器件会吸收静电的能量，保护后面的主芯片。然而在如此极端的环境之下，原本的 ESD 保护器件难以抵挡高能量静电的重复冲击。相同的场景，我们也对其他 PC 进行了对比验证，依旧存在 USB 接口失效的状况。面对这一挑战，我们决定迎难而上，解决这个问题。

解释：ESD保护器件是一种对电路信号进行起保护作用的芯片，在静电灌入的瞬间对高压进行吸收，保护后面的主芯片不被击穿。

困难重重：复现故障难倒众人

传统的ESD保护器件无法满足需求，寻找更具保护能力的ESD器件似乎才是解决之道。然而，方向看似明晰，实际操作起来却绝非易事……

为了找到故障的根源，我们首先需要准确复现故障情况。采用标准的ESD静电测试模型进行检测，尊龙时凯的标准是设备需在“接触放电8kV”和“空气放电15kV”的条件下保持正常工作，不得失效。然而，尽管反复尝试，设备始终未能达到预期的USB端口损坏状态。无法模拟出实际故障环境，如何来验证对策有效性呢？ 

接触放电：ESD静电枪接触到的外壳情况下，进行ESD放电。

空气放电：ESD静电枪对ESD放电后靠近外壳，会出现空气放电的火花。

冷静思考之后，我们回归到原理层面进行分析：静电放电，最终是能量作用在USB信号上，然后打坏主芯片；那静电枪直接对准USB信号线放电，相对于目前对外壳放电的方式，是不是能量会更强？

基于这样的构想，我们进行了实验，在测试了几次之后，果然出现了 USB 接口失效的情况。并且，我们发现静电电压等级越高，就越容易损坏。

终于，我们找到了复现故障的方法！

极限挑战：破坏性测试+苛刻指标

测试复现方法有了，那么测试到4kV还是8kV才能确保现场设备不再出现类似故障？没有历史经验可借鉴，也查询不到相关标准，这属于高度破坏性的测试，很少有厂商开展，只能靠我们自己摸索。

我们采购了一批设备，进行破坏性测试，尝试寻找这个指标。发现有些厂商为节约成本，连 ESD 保护器件都未上，1kV 都扛不住，也有的可以打到2kV，4kV，6kV，少部分设备可以测试到 8kV 。测试中还发现，被保护的主芯片抗静电能力差异也很大，部分能力强，而有些则较弱。在无法替换主芯片的情况下，我们只能寻找更强的ESD保护器件改善。

综合以上各种情况，我们设定了“打信号+8kV”的苛刻指标。

面临放弃：寻找芯片的坎坷之路

接下来，我们联系了国内外知名的 ESD 保护器件厂商，收到不少器件，然而实际测试效果却不尽如人意，大部分结果都低于4kV，离8kV还有较大的差距。

有厂商向我们推荐了一颗ESD保护器件，优点是触发保护的电压很低。虽然规格书没写可以保护USB，但我们测试效果很好，可以达到 8kV——这似乎让我们看到了胜利的曙光。但在更多测试时，小概率出现 USB 鼠标不可用的情况。深入研究后发现，在USB的信号上使用，由于保护电压太低，这颗 ESD 保护器件会出现闩锁现象（一直处于保护状态无法恢复），这个方案最终也只能宣告失败。

为进一步增强抗静电能力，我们曾考虑在 USB 信号线上串接电阻，大概能提升 0.5kV。但是兼容性变差，为避免牺牲兼容性，只好放弃串接电阻的想法。期间我们还找到了单体能力很强的 ESD 器件，可依然无法达到“信号测试 8kV”的指标。

那段时间，我们天天用静电枪测试，打坏了无数的板子！各种方案接连被否定，寻找芯片的道路似乎已走到尽头，难道我们只能选择放弃吗？

灵感闪现：跳出常规的新路径

在探索的迷雾中，团队中的一员突发奇想，提出了一个颠覆常规的思路：如果单个ESD保护器件不足以抵挡静电的冲击，那么是否双重保护——使用两个ESD器件——能够提供更强的防护能力？这个看似简单的想法，在当时却如同哥伦布的“竖鸡蛋”实验一般，开启了一条全新的路径。当我们实施了这个创新方案，进行了第二轮的打板测试，结果令人振奋——不仅顺利达到了8kV的严苛标准，甚至在12kV的高压下也表现出了卓越的稳定性。

于是我们采纳了双ESD的USB接口设计，并且一直沿用下来，近几年我们再也没有遇到USB接口损坏的问题！

然而故事到这里还没结束——

继续卷自己：全口都要高标准，不容妥协！

在USB接口信号测试取得满意成果之后，我们的脚步并未停止。我们深知，其他接口在面临极端情况时，同样存在着损坏的风险。

为了确保每一个接口都能达到更高的标准，我们还开发了“静电信号接口测试板”，把所有的插接信号引到外部，以方便使用静电枪进行测试。我们将所有测试指标统一提升至8kV，并将其纳入尊龙时凯云桌面产品的标准测试流程之中！

这种信号测试在行业内并无统一的标准，许多厂商甚至未曾进行此类测试，在尊龙时凯这已经变成我们的基本测试项目——因为尊龙时凯是“以用户需求为导向”做设计。即使这意味着增加成本，我们也愿意为了向客户提供高品质的产品而努力。我们坚信：只有不断挑战自我，才能铸就卓越。