Testing and measurment techniques---Electrostatic discharge  immunity test

 

1.靜電放電抗擾度測(cè)試范圍:
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電氣和電子設(shè)備遭受直接來自操作者和對(duì)鄰近物體的靜電放電的抗擾度要求和試驗(yàn)方法,還規(guī)定了不同環(huán)境和安裝條件下試驗(yàn)等級(jí)的范圍和試驗(yàn)程序.

 

2.靜電放電抗擾度測(cè)試引用標(biāo)準(zhǔn):
  GB/T4365-1995   電磁兼容術(shù)語
   IEC 68-1:1998    環(huán)境試驗(yàn)  第一部分:總則及導(dǎo)則

 

3.靜電放電抗擾度測(cè)試概述
   本標(biāo)準(zhǔn)所涉及的是處于靜電放電環(huán)境中和安裝條件下的裝置．系統(tǒng)．子系統(tǒng)和外部設(shè)備。例如，低相對(duì)濕度，使用低導(dǎo)電率（人造纖維）地毯．乙烯基服裝等。

 

4.靜電放電抗擾度測(cè)試定義:
4.1 降低degradation(of  performance)
裝置 設(shè)備或系統(tǒng)的工作性能與正常性能的非期望偏離
4.2 電磁兼容性(EMC) electromagnetic  compatibility
設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁   騷擾的能力
4.3 抗靜電材料 antistatic discharge
在同種材料或與類似材料相互磨擦或分離時(shí),具有產(chǎn)生電荷量最小的材料
4.4 儲(chǔ)能電容器  energy storage capacitor
靜電放電發(fā)生器中的電容器,用以代表人體充電至試驗(yàn)電壓值時(shí)的電容量,它可以分立元件或分布電容
4.5 ESD  electrostatic discharge
靜電放電
4.6 EUT  equipment under test
受試設(shè)備
4.7 接地參考平面(GRP)ground reference plane
一塊導(dǎo)電平面,其電位用作公共參考電位
4.8 耦合板  coupling plane
一塊金屬片或金屬板,對(duì)其放電用來模擬對(duì)受試設(shè)備附近物體的靜電放電
HCP: 水平耦合板;        VCP :垂直耦合板
4.9 保持時(shí)間  holding time 
放電之前,由于泄漏而使試驗(yàn)電壓下降不大于10%的時(shí)間間隔
4.10 靜電放電  electrostatic  discharge ;ESD
具有不同靜電電位的物體相互靠近或直接接觸引起的電荷轉(zhuǎn)移
4.11 抗擾度 immunity (of disturbance)
裝置 設(shè)備或系統(tǒng)面臨電磁騷擾不降低運(yùn)行性能的能力
4.12 接觸放電方法  contact  discharge  method
試驗(yàn)發(fā)生器的電極保持與受試設(shè)備的接觸并由發(fā)生器內(nèi)的放電開關(guān)激勵(lì)放電的一種試驗(yàn)方法
4.13 空氣放電方法  air  discharge method 
將試驗(yàn)發(fā)生器的充電電極靠近受試設(shè)備,并由火花對(duì)受試設(shè)備受試設(shè)備激勵(lì)放電的一種試驗(yàn)方法
4.14直接放電  direct  application  
直接對(duì)受試設(shè)備實(shí)施放電
4.15間接放電  indirect  application
對(duì)受試設(shè)備附近的耦合板實(shí)施放電,以模擬人員對(duì)受試設(shè)備附近的物體的放電

 

5.靜電放電抗擾度試驗(yàn)等級(jí):
接觸放電是優(yōu)先選擇的試驗(yàn)方法,空氣放電則用在不能使用接觸放電的場(chǎng)合,每種試驗(yàn)方法的電壓列于表1中,由于試驗(yàn)方法的差別,每種方法所示的電壓是不同的.兩種試驗(yàn)方法的嚴(yán)酷程度并不表示相等的
1a接觸放電 1b空氣放電
等級(jí) 試驗(yàn)電壓KV 等級(jí) 試驗(yàn)電壓KV
1 2 1 2
2 4 2 4
3 6 3 8
4 8 4 15
* 特殊 * 特殊

 

6.靜電放電抗擾度試驗(yàn)發(fā)生器:
試驗(yàn)發(fā)生器主要包括:
充電電阻R;儲(chǔ)能電容器Cs;分布電容Cd;放電電阻Rd;
電壓指示器;放電開頭;可更換的放電電極頭;放電回路電纜;電源裝置
6.1 靜電放電發(fā)生器的特性
規(guī)范:
--------儲(chǔ)能電容 (Cs+Cd) 150pF±10%
--------放電電阻(Rd) 330ohm;±10%
-------充電電阻(Rc) 50Mohm;與100Mohm;之間
-------輸出電壓 接觸放電 8KV ;空氣放電 15KV
-------輸出電壓示值的容許偏差 ±5%
-------輸郵電壓極性 正和負(fù)性
-------保持時(shí)間 至少5S
-------放電,操作方式 單次放電
試驗(yàn)發(fā)生器中放電回路的電纜一般長(zhǎng)為2m,其構(gòu)成應(yīng)使發(fā)生器滿足波形的要求,它應(yīng)有足夠的絕緣以防止在靜電放電電流不通過其端口而流向人員或?qū)щ姳砻?br /> 6.2 靜電放電發(fā)生器特性的校驗(yàn)
波形參數(shù) :
等級(jí) 1 2 3 4
指示電壓KV 2 4 6 8
放電的第一個(gè)峰值電流(±10%)A 7.5 15 22.5 30
放電開頭操作時(shí)的上升時(shí)間tr ns 0.7~1 0.7~1 0.7~1 0.7~1
在30ns時(shí)的電流 (±10%) A 4 8 12 16
在60ns時(shí)的電流 (±30%) A 2 4 6 8

 

7.靜電放電抗擾度測(cè)試配置
A) 對(duì)導(dǎo)電表面和對(duì)耦合平面的接觸放電;
B) 在絕緣表面上空氣放電.
7.1 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的配置
實(shí)驗(yàn)室的地面應(yīng)設(shè)置接地參考平面,它應(yīng)是一種最小厚度為0.25mm銅或鋁的金屬薄板,其他金屬雖可使用但它們至少有0.65mm的厚度.
接地參考平面的最小尺寸為1*1m,實(shí)際尺寸取決于受試設(shè)備的尺寸,而且每邊至少應(yīng)伸出受試設(shè)備或耦合板之外0.5m,并將它與保護(hù)接地系統(tǒng)相連.
耦合板應(yīng)采用和接地參考平面相同的金屬和厚度,而且經(jīng)過每端設(shè)置一個(gè)470Ω的電阻電纜與接地參考平面連接,當(dāng)電纜置于接地參考平面上時(shí),這些電阻器應(yīng)能耐受住放電電壓且具有良好的絕緣,以避免對(duì)接地參考平面的短路.
7.1.1 臺(tái)式設(shè)備
試驗(yàn)配置包括一個(gè)放在接地參考平面上的0.8m高的木桌
放在水平耦合板(HCP)面積為1.6m*0.8m,并用一個(gè)厚0.5mm的絕緣襯墊將受試設(shè)備和電纜與耦合板隔離.
若EUT過大而不能保持與水平耦合板各邊的最小距離為0.1m,則應(yīng)使用另一塊相同的水平耦合板,并與第一塊短邊側(cè)距離0.3m.但此時(shí)必須將桌子擴(kuò)大或使用二個(gè)桌子,這些水平耦合板必焊在一起,而經(jīng)過另一根帶電阻電纜接到接地參考平面上
7.1.2落地式設(shè)備
受試設(shè)備與電纜用厚度約0.1m的絕緣支架與接地參考平面隔開.

 

8.靜電放電抗擾度試驗(yàn)程序
8.1 氣候條件:
  -------環(huán)境溫度: 15℃~35℃
  -------相對(duì)濕度: 30%~60%
  -------大氣壓力: 86Kpa~106Kpa
8.2 受試設(shè)備的考核
8.3試驗(yàn)的實(shí)施
8.3.1對(duì)受試設(shè)備直接施加的放電
    靜電放電僅施加于操作人員正常使用受試設(shè)備時(shí)可能接觸的點(diǎn)和表面上.
為了確定故障的臨界值,試驗(yàn)電壓應(yīng)從最小值到選定的試驗(yàn)電壓值逐漸增加,最后的試驗(yàn)值不應(yīng) 超過產(chǎn)品的規(guī)范值,以避免損壞設(shè)備.
試驗(yàn)應(yīng)以單次放電的方式進(jìn)行.在預(yù)選點(diǎn)上,至少施加十次單次放電(最敏感極性)
連續(xù)單次放電之間的時(shí)間間隔建議至少1S,但為了確定系統(tǒng)是否會(huì)發(fā)生故障,可能需要較長(zhǎng)的間隔.
靜電放電發(fā)生器應(yīng)保持與實(shí)施放電的表面垂直,以改善試驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性
在實(shí)施放電的時(shí)候,發(fā)生器的放電回路電纜與受試設(shè)備的距離至少為0.2m.
在接觸放電的情況下,放電電極的頂端應(yīng)在操作放電開頭之前接觸受試設(shè)備.
對(duì)于表面涂漆的情況,應(yīng)采用以下的操作程序:
如設(shè)備制造廠家未說明漆膜為絕緣層,則發(fā)生器的電極頭應(yīng)穿入漆膜,以便與導(dǎo)電層接觸,如廠家指明漆膜是絕緣層,則應(yīng)只進(jìn)行空氣放電.這類表面不應(yīng)進(jìn)行接觸放電試驗(yàn).
在空氣放電的情況下,放電電極的圓形放電頭應(yīng)盡可能地接近并重新觸及受試設(shè)備,每次放電之后,應(yīng)將靜電放電發(fā)生器的放電電極從受試設(shè)備移開,然后重新觸發(fā)發(fā)生器,進(jìn)行新的單次放電,這個(gè)程序應(yīng)當(dāng)重復(fù)至放電完成為止,在空氣放電試驗(yàn)的試驗(yàn)情況下,用作接觸放電的放電開頭應(yīng)當(dāng)閉合.
8.3.2 間接施加的放電
8.3.2.1 在受試設(shè)備下面的水平耦合板
在受試設(shè)備每側(cè)的一些點(diǎn)上,至少對(duì)水平耦合板施加10次單次放電
在放電電極觸及耦合板的情況下,應(yīng)將靜電放電發(fā)生器垂直地置于與受試設(shè)備為0.1m處.
8.3.2.2 垂直耦合板
對(duì)耦合板的一個(gè)垂直邊的中心至少施加十次單次放電,應(yīng)將尺寸為0.5m*0.5m的耦合板平行于受試設(shè)備放置且與其保持0.1m的距離.
放電應(yīng)施加在耦合板上,通過調(diào)整耦合板位置,使受試設(shè)備四面不同的位置都受到放電試驗(yàn).