Testing and measurment techniques---Electrostatic discharge  immunity 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/T4365-1995   電磁兼容術語
   IEC 68-1:1998    環境試驗  第一部分: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境中能正常工作且不對該環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
在同種材料或與類似材料相互磨擦或分離時,具有產生電荷量最小的材料
4.4 儲能電容器  energy storage capacitor
靜電放電發生器中的電容器,用以代表人體充電至試驗電壓值時的電容量,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
試驗發生器的電極保持與受試設備的接觸并由發生器內的放電開關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  
直接對受試設備實施放電
4.15間接放電  indirect  application
對受試設備附近的耦合板實施放電,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生器:
試驗發生器主要包括:
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
-------保持時間 至少5S
-------放電,操作方式 單次放電
試驗發生器中放電回路的電纜一般長為2m,其構成應使發生器滿足波形的要求,它應有足夠的絕緣以防止在靜電放電電流不通過其端口而流向人員或導電表面
6.2 靜電放電發生器特性的校驗
波形參數 :
等級 1 2 3 4
指示電壓KV 2 4 6 8
放電的第一個峰值電流(±10%)A 7.5 15 22.5 30
放電開頭操作時的上升時間tr ns 0.7~1 0.7~1 0.7~1 0.7~1
在30ns時的電流 (±10%) A 4 8 12 16
在60ns時的電流 (±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 實驗室試驗的配置
實驗室的地面應設置接地參考平面,它應是一種最小厚度為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,而且經過每端設置一個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,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過大而不能保持與水平耦合板各邊的最小距離為0.1m,則應使用另一塊相同的水平耦合板,并與第一塊短邊側距離0.3m.但此時必須將桌子擴大或使用二個桌子,這些水平耦合板必焊在一起,而經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.

 

8.靜電放電抗擾度試驗程序
8.1 氣候條件:
  -------環境溫度: 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可能接觸的點和表面上.
為了確定故障的臨界值,試驗電壓應從最小值到選定的試驗電壓值逐漸增加,最后的試驗值不應 超過產品的規范值,以避免損壞設備.
試驗應以單次放電的方式進行.在預選點上,至少施加十次單次放電(最敏感極性)
連續單次放電之間的時間間隔建議至少1S,但為了確定系統是否會發生故障,可能需要較長的間隔.
靜電放電發生器應保持與實施放電的表面垂直,以改善試驗結果的可重復性
在實施放電的時候,發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:
如設備制造廠家未說明漆膜為絕緣層,則發生器的電極頭應穿入漆膜,以便與導電層接觸,如廠家指明漆膜是絕緣層,則應只進行空氣放電.這類表面不應進行接觸放電試驗.
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,應將靜電放電發生器的放電電極從受試設備移開,然后重新觸發發生器,進行新的單次放電,這個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.