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1.靜電放電抗擾度測(cè)試
      GB/T17626.2國(guó)內(nèi)靜電放電標(biāo)準(zhǔn)描述的是在低濕度環(huán)境下,通過(guò)摩擦使人體帶電.帶了電的人體,在與設(shè)備接觸過(guò)程中就可能對(duì)設(shè)備放電.靜電放電抗擾度試驗(yàn)?zāi)M了兩種情況:⑴設(shè)備操作人員直接觸摸設(shè)備時(shí)對(duì)設(shè)備的放電,和放電對(duì)設(shè)備工作的影響;⑵設(shè)備操作人員在觸摸鄰近設(shè)備時(shí),對(duì)所關(guān)心這臺(tái)設(shè)備的影響.
      其中前一種情況稱(chēng)為直接放電(直接對(duì)設(shè)備放電);后一種情況稱(chēng)為間接放電(通過(guò)對(duì)鄰近物體的放電,間接構(gòu)成對(duì)設(shè)備工作的影響).靜電放電可能造成的后果是:
      ⑴通過(guò)直接放電,引起設(shè)備中半導(dǎo)體器件的損壞,從而造成設(shè)備的永久性失效.
      ⑵由放電(可能是直接放電,也可能是間接放電)而引起的近場(chǎng)電磁場(chǎng)變化,造成設(shè)備的誤動(dòng)作.

2.靜電放電抗擾度測(cè)試引用標(biāo)準(zhǔn):

YY0505

GB/T 18268
GB 4824
EN55024
EN61547

3.靜電放電抗擾度測(cè)試概述

靜電放電抗擾度試驗(yàn)(ESD)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T17626.2(等同于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-2) 。

     靜電放電（ESD)是一種自然現(xiàn)象,經(jīng)驗(yàn)表明,人在合成纖維的地毯上行走時(shí),通過(guò)鞋子與地毯的摩擦,只要行走幾步,人體上積累的電荷就可以達(dá)到10-6庫(kù)侖以上(這取決于鞋子與地毯之間的電阻),在這樣一個(gè)"系統(tǒng)"里(人/地毯/大地)的平均電容約為幾十至上百pF,可能產(chǎn)生的電壓要達(dá)到15kV.研究不同的人體產(chǎn)生的靜電放電,會(huì)有許多不同的電流脈沖,電流波形的上升時(shí)間在100ps至30ns之間.電子工程師們發(fā)現(xiàn),靜電放電多發(fā)生于人體接觸半導(dǎo)體器件的時(shí)候,有可能導(dǎo)致數(shù)層半導(dǎo)體材料的擊穿,產(chǎn)生不可挽回的損壞.靜電放電以及緊跟其后的電磁場(chǎng)變化,可能危害電子設(shè)備的正常工作。   

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(lèi)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(lái)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(kāi)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(kāi)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(mǎn)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(guò)其端口而流向人員或?qū)щ姳砻?br style="padding: 0px; margin: 0px;">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(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)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(kāi).

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(guò)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(kāi)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(shuō)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(lèi)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(kāi),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(kāi)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(guò)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).

9.靜電放電抗擾度測(cè)試的模擬

      高壓真空繼電器是目前唯一能產(chǎn)生重復(fù)和高速放電波形的器件.線(xiàn)路中的150pF電容代表人體的儲(chǔ)能電容,330Ω電阻代表人體在手握鑰匙和其他金屬工具時(shí)的人體電阻.標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為用這種人體放電模型(包括電容量和電阻值)來(lái)描述靜電放電是足夠嚴(yán)酷的.從放電電流波形(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是放電電極對(duì)作為電流傳感器的2Ω電阻接觸放電時(shí)的電流波形)可以預(yù)見(jiàn)它含有極其豐富的諧波成分,因此它加大了試驗(yàn)的嚴(yán)酷程度.      

作為對(duì)靜電放電發(fā)生器的校核(這是確保采用不同品牌放電發(fā)生器試驗(yàn)結(jié)果可比性與重復(fù)性的關(guān)鍵),標(biāo)準(zhǔn)要求在4個(gè)不同電壓下進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量中要用帶寬至少為1GHz的示波器.

10. 靜電放電測(cè)試中的放電方式

      氣隙放電對(duì)測(cè)試結(jié)果帶來(lái)的種種弊病,在1991年出版的IEC801-2標(biāo)準(zhǔn)草案中得到改正,草案決定用接觸放電為首選放電方式.仍保留氣隙放電作為對(duì)非導(dǎo)電性表面的設(shè)備(如塑料機(jī)箱,或表面復(fù)有絕緣物的金屬外殼)的試驗(yàn)方式.這種情況一直延續(xù)到IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)的頒布.

11. 靜電放電實(shí)驗(yàn)室的型式測(cè)試
      靜電放電分實(shí)驗(yàn)室的型式測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試兩種,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,實(shí)驗(yàn)室的型式試驗(yàn)是設(shè)備鑒定和認(rèn)證唯一采用的試驗(yàn)方式.現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)則受制于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境,主要用于現(xiàn)場(chǎng)情況摸底,而不能作為鑒定試驗(yàn).現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)要征得用戶(hù)和制造商雙方一致同意后才能進(jìn)行.

Ⅰ. 靜電放電測(cè)試配置
      由于靜電放電的電流波形十分陡峭,前沿己經(jīng)達(dá)到0.7～1ns,其包含的諧波成分至少要達(dá)到500MHz以上,因此試驗(yàn)室里試驗(yàn)配置的規(guī)范性是保證試驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性和可比性的一個(gè)關(guān)鍵.配置可以由用戶(hù)自行制作,標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此作出了規(guī)定,歸結(jié)起來(lái)有以下幾點(diǎn):
      (1)參考接地板采用0.25mm以上銅板或鋁板(鋁板易氧化,慎用).如用其他金屬,厚度至少是0.65mm以上.參考接地板實(shí)際尺寸不限,要求四周均超出被試設(shè)備(指地面設(shè)備)或試驗(yàn)桌臺(tái)面水平耦合板(用于臺(tái)式設(shè)備)的每邊0.5m以上.參考接地板要和試驗(yàn)室的保護(hù)接地線(xiàn)相連.
      (2)水平耦合板(僅臺(tái)式設(shè)備有)和垂直耦合板(后者有絕緣支架)的材料與參考接地板相同.兩塊耦合板各有一根兩端接有470kΩ電阻的電纜線(xiàn)與參考接地板相連,以便泄放試驗(yàn)中靜電電荷.要求所用電阻有承受放電的能力;整個(gè)電纜有絕緣保護(hù),避免與接地板短路.
      (3)對(duì)臺(tái)式設(shè)備,在水平耦合板上覆一塊0.5mm的絕緣薄板,要求試驗(yàn)中此板不明顯積聚電荷.在臺(tái)式設(shè)備試驗(yàn)中,水平耦合板至少比試品的每一邊大出0.1m.如試品太大,要么選用更大的試驗(yàn)臺(tái);要么選用兩張同樣的試驗(yàn)臺(tái)來(lái)擺放試品,桌面上的水平耦合板不必焊在一起,而可以在兩張桌子的并合處覆一塊同樣材質(zhì)的金屬,只要各壓住每個(gè)桌面0.3m以上即可.但要求兩張桌子的水平耦合板用電阻線(xiàn)分別與參考接地板相連.
      (4)對(duì)地面設(shè)備,在參考接地板上要有一個(gè)0.1m高的絕緣支座,試品和試品電纜放在絕緣支座上.
      (5)所有連接線(xiàn)(包括參考接地板的接地電纜;耦合板上的帶電阻的連接電纜;以及放電槍接到參考接地板上的接地回線(xiàn)等)都必須保持低阻抗的連接.
      (6)其他應(yīng)注意的地方
      A.在距試品1m以?xún)?nèi)應(yīng)無(wú)墻壁和其他金屬物品(包括儀器).
      B.試驗(yàn)中的試品要盡可能按實(shí)際情況布局(包括電源線(xiàn),信號(hào)線(xiàn)和安裝腳等等).接地線(xiàn)要按生產(chǎn)廠的規(guī)定接地(沒(méi)有接地線(xiàn)的就不接),不允許有額外的接地線(xiàn).
      C.放電時(shí),放電槍的接地回線(xiàn)與試品表面至少保持0.2m的間距,避免相互間有附加感應(yīng),影響試驗(yàn)結(jié)果.
Ⅱ. 靜電放電測(cè)試方法
      標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,凡被試設(shè)備正常工作時(shí),人手可以觸摸到的部位,都是需要進(jìn)行靜電放電試驗(yàn)的部位(這樣的部位,除機(jī)殼以外,其他如控制鍵盤(pán),顯示屏,指示燈,旋鈕,鑰匙孔,電源線(xiàn)等都在考核范圍內(nèi)).
試驗(yàn)時(shí),被試設(shè)備處在正常工作狀態(tài).
試驗(yàn)正式開(kāi)始前,試驗(yàn)人員對(duì)試品表面以20次/秒的放電速率快速掃視一遍,以便尋找試品的敏感部位(凡掃視中有引起試品數(shù)顯跳動(dòng),動(dòng)作異常跡象的部位,都作為正式試驗(yàn)時(shí)的重點(diǎn)考查部位,應(yīng)記錄在案,并在正式試驗(yàn)時(shí)應(yīng)在其周?chē)嘣黾訋讉€(gè)考查點(diǎn)).
正式試驗(yàn)時(shí),放電以1次/秒的速率進(jìn)行(也有規(guī)定為1次/5秒的產(chǎn)品),以便讓試品來(lái)得及作出響應(yīng).通常對(duì)每一個(gè)選定點(diǎn)上放電20次(其中10次是正的,還有10次是負(fù)的).

原則上,凡可以用接觸放電的地方一律用接觸放電.對(duì)有鍍漆的機(jī)殼,如制造廠未說(shuō)明是作絕緣的,試驗(yàn)時(shí)便用放電槍的尖端刺破漆膜對(duì)試品進(jìn)行放電.如廠家說(shuō)明是做絕緣使用時(shí),則改用氣隙放電.對(duì)氣隙放電應(yīng)采用半圓頭形的電極,在每次放電前,應(yīng)先將放電槍從試品表面移開(kāi),然后再將放電槍慢慢靠近試品,直到放電發(fā)生為止.為改善試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性和可比性,放電電極要垂直試品表面
間接放電:
      ①對(duì)水平耦合板,放電槍垂直地在離開(kāi)試品0.1m處用接觸放電方式進(jìn)行放電.
      ②對(duì)垂直耦合板,耦合板應(yīng)放在離試品0.1m處,放電槍要垂直于耦合板一條垂直邊的中心位置上進(jìn)行放電.對(duì)試品垂直方向的四個(gè)面都要用垂直耦合板做間接放電試驗(yàn).

12. 靜電放電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試
      現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試是設(shè)備在安裝條件下進(jìn)行的試驗(yàn).通常是設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)受挫后,作為摸底,由制造商和用戶(hù)協(xié)商后進(jìn)行的試驗(yàn).

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的布置，為了便于靜電放電槍的接地回線(xiàn)電纜的連接,應(yīng)將參考接地板鋪設(shè)在地面上,并保持與試品及其系統(tǒng)0.1m的距離.參考接地板的材料和厚度都與實(shí)驗(yàn)室配置的要求相同.在條件允許的情況下,接地板的尺寸為0.3m×2m.參考接地板與現(xiàn)場(chǎng)的安全地相連,或連接在試品及其系統(tǒng)的接地端子上.發(fā)生器的接地回線(xiàn)接在靠近試品及其系統(tǒng)放電點(diǎn)的參考接地平面上.
當(dāng)試品及其系統(tǒng)安裝在金屬桌子上時(shí),而金屬桌子又未與現(xiàn)場(chǎng)的安全地連接時(shí),則應(yīng)將金屬桌子通過(guò)一根兩端帶有470kΩ的電阻線(xiàn)接到參考接地平面上,以防止靜電積累.

13. 靜電放電測(cè)試等級(jí)

      標(biāo)準(zhǔn)將試驗(yàn)等級(jí)分成四級(jí):對(duì)接觸放電分別設(shè)為2kV,4kV,6kV和8kV;對(duì)氣隙放電分別設(shè)為2kV,4kV,8kV和15kV。
試驗(yàn)等級(jí)的選擇與環(huán)境因素有關(guān)(環(huán)境越干燥,試驗(yàn)電壓等級(jí)也越高).但對(duì)一臺(tái)具體的產(chǎn)品來(lái)說(shuō),往往已在相應(yīng)的產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)試中給出(連同試品的合格評(píng)定準(zhǔn)則也一并給出)。

14. 靜電放電測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)評(píng)

      ①標(biāo)準(zhǔn)之所以用接觸放電作為放電的首選方式,是因?yàn)榻佑|放電的不確定因素較少。
      ②接觸放電有著極其陡峭的上升時(shí)間,因此放電電流波形中包含了極其豐富的諧波成分,即使選擇比較低的試驗(yàn)電壓,也能取得比同樣等級(jí)中電壓較高的氣隙放電有更加嚴(yán)格的測(cè)試結(jié)果。