什么是ESD測試?靜電測試標準介紹

靜電放電抗擾度測試

Testing and measurment technitic dischargeimmunity test

1.靜電放電抗擾度測試范圍:

本標準規定電氣和電子設備遭受直接來(lái)自操作者和對鄰近物體的靜電放電的抗擾度要求和試驗方法,還規定了不同環(huán)境和安裝條件下試驗等級的范圍和試驗程序.

2.靜電放電抗擾度測試引用標準:

GB/T 電磁兼容術(shù)語(yǔ)

IEC 68-1:1998 環(huán)境試驗部分:總則及導則

3.靜電放電抗擾度測試概述

本標準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．子系統和外部設備。例如，低相對濕度，使用低導電率（人造纖維）地毯．乙烯基服裝等。

4.靜電放電抗擾度測試定義:

4.1 降低degradation(of performance)

裝置 設備或系統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

設備或系統在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁 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)生電荷量小的材料

4.4 儲能電容器 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 e under test

受試設備

4.7 接地參考平面(GRP)ground reference plane

一塊導電平面,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,對其放電用來(lái)模擬對受試設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移

4.11 抗擾度 immunity (of disturbance)

裝置 設備或系統面臨電磁騷擾不降低運行性能的能力

4.12 接觸放電方法 contact discharge method

試驗發(fā)生器的電極保持與受試設備的接觸并由發(fā)生器內的放電開(kāi)關(guān)激勵放電的一種試驗方法

4.13 空氣放電方法 air discharge method

將試驗發(fā)生器的充電電極靠近受試設備,并由火花對受試設備受試設備激勵放電的一種試驗方法

4.14直接放電 direct application

直接對受試設備實(shí)施放電

4.15間接放電 indirect application

對受試設備附近的耦合板實(shí)施放電,以模擬人員對受試設備附近的物體的放電

5.靜電放電抗擾度試驗等級:

接觸放電是優(yōu)先選擇的試驗方法,空氣放電則用在不能使用接觸放電的場(chǎng)合,每種試驗方法的電壓列于表1中,由于試驗方法的差別,每種方法所示的電壓是不同的.兩種試驗方法的嚴酷程度并不表示相等的

 1a接觸放電              1b空氣放電

等級 試驗電壓KV     等級 試驗電壓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發(fā)生器:

試驗發(fā)生器主要包括:

充電電阻R;儲能電容器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

規范:

--------儲能電容 (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 正和負性

-------保持時(shí)間 至少5S

-------放電,操作方式 單次放電

試驗發(fā)生器中放電回路的電纜一般長(cháng)為2m,其構成應使發(fā)生器滿(mǎn)足波形的要求,它應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導電表面

6.2 靜電放電發(fā)生器特性的校驗

波形參數 :

等級 1 2 3 4

指示電壓KV 2 4 6 8

放電的個(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.靜電放電抗擾度測試配置

A) 對導電表面和對耦合平面的接觸放電;

B) 在絕緣表面上空氣放電.

7.1 實(shí)驗室試驗的配置

實(shí)驗室的地面應設置接地參考平面,它應是一種小厚度為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.

接地參考平面的小尺寸為1*1m,實(shí)際尺寸取決于受試設備的尺寸,而且每邊至少應伸出受試設備或耦合板之外0.5m,并將它與保護接地系統相連.

耦合板應采用和接地參考平面相同的金屬和厚度,而且經(jīng)過(guò)每端設置一個(gè)470Ω的電阻電纜與接地參考平面連接,當電纜置于接地參考平面上時(shí),這些電阻器應能耐受住放電電壓且具有良好的絕緣,以避免對接地參考平面的短路.

7.1.1 臺式設備

試驗配置包括一個(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小距離為0.1m,則應使用另一塊相同的水平耦合板,并與塊短邊側距離0.3m.但此時(shí)必須將桌子擴大或使用二個(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落地式設備

受試設備與電纜用厚度約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程序

8.1 氣候條件:

-------環(huán)境溫度: 15℃~35℃

-------相對濕度: 30%~60%

-------大氣壓力: 86Kpa~106Kpa

8.2 受試設備的考核

8.3試驗的實(shí)施

8.3.1對受試設備直接施加的放電

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,試驗電壓應從小值到選定的試驗電壓值逐漸增加,后的試驗值不應 超過(guò)產(chǎn)品的規范值,以避免損壞設備.

試驗應以單次放電的方式進(jìn)行.在預選點(diǎn)上,至少施加十次單次放電(敏感極性)

連續單次放電之間的時(shí)間間隔建議至少1S,但為了確定系統是否會(huì )發(fā)生故障,可能需要較長(cháng)的間隔.

靜電放電發(fā)生器應保持與實(shí)施放電的表面垂直,以改善試驗結果的可重復性

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,放電電極的頂端應在操作放電開(kāi)頭之前接觸受試設備.

對于表面涂漆的情況,應采用以下的操作程序:

如設備制造廠(chǎng)家未說(shuō)明漆膜為絕緣層,則發(fā)生器的電極頭應穿入漆膜,以便與導電層接觸,如廠(chǎng)家指明漆膜是絕緣層,則應只進(jìn)行空氣放電.這類(lèi)表面不應進(jìn)行接觸放電試驗.

在空氣放電的情況下,放電電極的圓形放電頭應盡可能地接近并重新觸及受試設備,每次放電之后,應將靜電放電發(fā)生器的放電電極從受試設備移開(kāi),然后重新觸發(fā)發(fā)生器,進(jìn)行新的單次放電,這個(gè)程序應當重復至放電完成為止,在空氣放電試驗的試驗情況下,用作接觸放電的放電開(kāi)頭應當閉合.

8.3.2 間接施加的放電

8.3.2.1 在受試設備下面的水平耦合板

在受試設備每側的一些點(diǎn)上,至少對水平耦合板施加10次單次放電

在放電電極觸及耦合板的情況下,應將靜電放電發(fā)生器垂直地置于與受試設備為0.1m處.

8.3.2.2 垂直耦合板

對耦合板的一個(gè)垂直邊的中心至少施加十次單次放電,應將尺寸為0.5m*0.5m的耦合板平行于受試設備放置且與其保持0.1m的距離.

放電應施加在耦合板上,通過(guò)調整耦合板位置,使受試設備四面不同的位置都受到放電試驗.