静电放电抗扰度测试
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静电放电抗扰度测试介绍
静电放电抗扰度测试Testing and measurment techniques---Electrostatic discharge immunity test
——泰派斯特
1静电放电抗扰度测试范围:
本标准规定电气和电子设备遭受直接来自操作者和对邻近物体的静电放电的抗扰度要求和试验方法,还规定了不同环境和安装条件下试验等级的范围和试验程序.
2静电放电抗扰度测试引用标准:
GB/T4365-1995 电磁兼容术语 IEC 68-1:1998 环境试验第一部分:总则及导则
3静电放电抗扰度测试概述
本标准所涉及的是处于静电放电环境中和安装条件下的装置.系统.子系统和外部设备。
例如,低相对湿度,使用低导电率(人造纤维)地毯.乙烯基服装等。
4静电放电抗扰度测试定义:
4.1 降低degradation(of performance)
装置设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离
4.2 电磁兼容性(EMC) electromagnetic compatibility
设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力
4.3 抗静电材料antistatic discharge
在同种材料或与类似材料相互磨擦或分离时,具有产生电荷量最小的材料
4.4 储能电容器energy storage capacitor
静电放电发生器中的电容器,用以代表人体充电至试验电压值时的电容量,它可以分立元件或分布电容
4.5 ESD electrostatic discharge。
某电子设备静电放电抗扰度试验问题分析及对策电子设备在使用过程中会受到各种各样的电磁干扰,其中静电放电是造成电子设备故障的主要原因之一。
电子设备的静电放电抗扰度试验问题分析及对策对于保证产品的可靠性和稳定性具有重要意义。
本文将对该问题进行分析,并提出解决对策。
一、问题分析静电放电是指在接触或者分离的时候由于电荷的积累而发生的放电现象。
这种现象很容易对电子设备产生影响,具体表现为设备的闪烁、死机、数据丢失等现象。
主要的原因是在现代电子设备的部件中,很多都是采用了集成电路,而集成电路则对静电放电非常敏感,很小的静电放电电流就可以对设备造成损害。
目前,静电放电抗扰度测试主要包括触电抗扰度测试、直接接触抗扰度测试和间接接触抗扰度测试。
而在测试过程中存在以下问题:1.测试结果不稳定:测试结果会因环境条件、操作人员的差异等原因而出现不稳定的情况,导致无法准确评估设备的静电放电抗扰度。
2.测试设备不准确:一些测试仪器设备可能存在精度不高、操作不便等问题,导致测试结果不准确。
3.测试方法过时:随着电子设备的不断更新换代,测试方法也需要不断更新以适应新设备的特性,但目前一些测试方法可能已经过时,无法有效评估新设备的静电放电抗扰度。
以上问题都会直接影响电子设备静电放电抗扰度测试的准确性和可靠性。
二、对策为了解决以上问题,提高静电放电抗扰度测试的准确性和可靠性,可以采取以下对策:1. 环境控制:测试过程中,应尽量控制环境条件,减少外界因素的干扰。
例如在测试室内采取防静电地板、静电工作服等措施,减少静电的积累。
2. 测试设备优化:选用高精度的测试仪器设备,确保测试结果的准确性。
对测试设备定期维护和校准,保证其在良好的工作状态。
3. 测试方法更新:定期对测试方法进行检讨和更新,针对新设备的特性进行改进和完善。
可以通过与行业标准的对接,了解最新的测试方法和要求,及时对测试方法进行调整。
4. 员工培训:对测试人员进行专业的培训和考核,提高其测试操作技能和专业水平。
静电放电抗扰度试验是电磁兼容性(EMC)领域中的一种重要测试方法,用于评估电子设备在静电放电干扰下的抗扰度。
以下是关于静电放电抗扰度试验的一般流程和技术:
1. 试验介绍:
-静电放电试验是模拟人体静电放电现象,通过给予设备定量的静电放电来评估设备对此种电磁干扰的抗扰度。
2. 试验设备:
-静电放电试验通常使用专门的试验设备,包括静电电源、人体模型(HBM)或机器模型(MM)、试验台等。
3. 试验参数:
-试验参数包括静电放电电压、放电极间距、放电次数等,这些参数通常根据相关标准或规范进行设置。
4. 试验环境:
-静电放电试验需要在恒温、恒湿的环境条件下进行,以确保试验结果的可靠性。
5. 试验过程:
-试验前,需要对设备进行预试验,以确定设备的敏感性和适应
性。
-在试验过程中,按照预设的参数和序列进行静电放电,并记录设备在放电过程中的反应和性能变化。
6. 试验评估:
-根据试验结果,对设备的抗扰度进行评估和分析。
-静电放电试验通常根据相关标准或规范,将试验结果与预设的抗扰度要求进行比较,判断设备是否符合要求。
7. 报告和验证:
-完成试验后,生成详细的试验报告,包括试验条件、试验结果、设备反应等信息。
-可以通过再次测试或其他验证手段,确认设备的抗扰度改进措施的有效性。
需要注意的是,静电放电试验应该由专业的测试机构或资质认证实验室进行,以确保试验的准确性和可靠性。
对于电子产品的设计和开发过程中,合理的电磁兼容性设计和抗扰度验证是非常重要的,可以帮助提高产品的可靠性和稳定性。
ESD静电放电是指在两个接触或接近的物体间由于静电电荷失去平衡而发生的放电现象,通常称为静电击。
在现代电子产品制造和使用过程中,静电放电对电子产品的影响极其重要,甚至可能对产品的性能和寿命产生严重影响。
对静电放电抗扰度检测方法和检测标准的研究和制定显得尤为重要。
一、ESD静电放电抗扰度检测方法1. 传统方法传统的ESD静电放电抗扰度检测方法主要包括人体静电放电(HBM)、机器模拟静电放电(MM)和车间模拟静电放电(CDM)三种方式。
其中,HBM是通过人体与电气设备或系统之间的接触来模拟电气设备在实际应用中的静电放电,MM是通过模拟电气设备在实际应用中的机器间的接触来模拟静电放电,CDM则是通过模拟电气设备在实际应用中的车间之间的接触来模拟静电放电。
这些方法在一定程度上可以模拟实际应用环境中的静电放电,但是在实际应用中的适用性和准确性有待进一步验证。
2. 新兴方法随着科学技术的不断进步和电子产品的不断更新换代,新兴的ESD静电放电抗扰度检测方法也在不断涌现。
基于纳米技术的ESD静电放电抗扰度检测方法,通过利用纳米技术的特殊性能,可以更加精准地模拟和检测实际应用环境中的静电放电,提高了检测的准确性和可靠性。
还有基于仿生学的ESD静电放电抗扰度检测方法,通过模拟自然界中生物体对静电放电的响应机制,可以提高电子产品对静电放电的抗扰度。
二、ESD静电放电抗扰度检测标准1. 国际标准目前,国际上对ESD静电放电抗扰度检测标准的制定已经相对成熟,在国际电工委员会(IEC)和国际标准化组织(ISO)已经有了相关的标准,如IEC 61340系列标准和ISO 10605标准等。
这些标准主要针对静电放电的发生原理、检测方法、抗扰度要求等进行了详细规定,对于全球范围内的电子产品生产和使用具有重要指导意义。
2. 国内标准在国内,我国电子技术标准化研究院(CESI)和我国合格评定国家认可委员会(CNAS)等机构也已经制定了相关的ESD静电放电抗扰度检测标准,如GB/T 16927标准等。
静电放电抗扰度试验人体静电效应:人体TOTAL CHARGE: 3uc (1~5uc)capacitance: 150pf (100-250pf)V=Q/C=3uc/150pf=20KV摩擦后两物质一带正电荷,另一带负电荷。
电磁感应:由强大电磁场所产生的效应,使两物质间产生形同摩擦生电应,使两物质一带正电荷,一带负电荷的静电现象。
静电现象。
影响摩擦生电的因素:相对湿度,物质材料, , 接触面积, , 摩擦频率GB T 17626.2测试环境为了减低因环境参数所造成测试结果之差异温度(ambient temperature) 15 ℃ to 35 ℃相对湿度(relative humidity) 30 % to 60 %大气压力(atmospheric pressure) 86 kPa ( 860 mbar ) to 106 kPa ( 1060 mbar ) ( 1060 mbar )试验方法:标准规定,凡被试设备正常工作时,人手可以触摸到的部位,都是需要进行静电放电试验的部位(这样的部位,除机壳以外,其他如控制键盘、显示屏、指示灯、旋钮、钥匙孔、电源线等都在考核范围内)。
试验时,被试设备处在正常工作状态。
试验正式开始前,对试品表面以20次/秒的放电速率快速扫视一遍,以便寻找试品的敏感部位(凡扫视中有引起试品数显跳动、动作异常迹象的部位,都作为正式试验时的重点考查部位,应记录在案,并在正式试验时应在其周围多增加几个考查点)。
正式试验时,放电以1次/秒的速率进行(也有规定为1次/5秒的产品),以便让试品来得及作出响应。
通常对每一个选定点上放电20次(其中10次是正的,还有10次是负的)。
原则上,凡可以用接触放电的地方一律用接触放电。
对有镀漆的机壳,如制造厂未说明是作绝缘的,试验时便用放电枪的尖端刺破漆膜对试品进行放电。
如厂家说明是做绝缘使用时,则改用气隙放电。
对气隙放电应采用半圆头形的电极,在每次放电前,应先将放电枪从试品表面移开,然后再将放电枪慢慢靠近试品,直到放电发生为止。
电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验静电放电抗扰度试验(Electrostatic Discharge, ESD)是电磁兼容性试验(Electromagnetic Compatibility, EMC)中的一种重要测试技术,用于评估电子设备在静电放电环境下的抗扰度能力。
下面是有关静电放电抗扰度试验的一些基本信息:1.测试目的:静电放电抗扰度试验的主要目的是模拟和评估电子设备在静电环境下的性能表现,以判断其对于静电放电所带来的干扰的敏感程度。
这种测试可以帮助确保设备在实际使用中的可靠性和稳定性。
2.试验原理:静电放电是由于电荷的积累产生的突然放电,通常由人体接触或靠近设备引起。
在试验中,使用专门设计的静电发生器产生预定能量的电荷,并将其以模拟真实应用环境的方式释放到被测试设备上,观察设备的反应和性能变化。
3.试验参数:静电放电试验涉及一系列的试验参数,包括放电等级、放电方式、放电时间、放电重复频率等。
各个行业和标准机构根据实际需求和应用环境,会制定相应的规范和标准来规定这些试验参数。
4.试验过程:该试验根据标准要求,将电荷自发生器通过电极和接触装置传递到设备上,观察设备的反应和性能变化。
常用的观测指标包括设备功能的中断、暂时失活、数据错误、永久性损坏等。
5.相关标准:常见的静电放电抗扰度试验标准包括IEC61000-4-2(国际电工委员会标准)、ANSI/ESD S20.20(美国国家标准协会标准)和ISO 10605(国际标准化组织标准)等。
这些标准提供了统一的测试方法和要求,以确保静电放电试验的一致性和可比性。
通过静电放电抗扰度试验,可以评估电子设备对于静电放电的干扰抵抗能力,帮助设计和生产过程中优化电路设计和材料选择,以提高设备的可靠性和抗扰度。
该测试在电子设备的研发、制造和质量控制过程中具有重要作用。
静电放电抗扰度测试1 静电的产生与危害静电放电是一种自然现象,经验表明,人在合成纤维的地毯上行走时,通过鞋子与地毯的摩擦,只要行走几步,人体上积累的电荷就可以达到10-6库仑以上(这取决于鞋子与地毯之间的电阻),在这样一个"系统"里(人/地毯/大地)的平均电容约为几十至上百pF,可能产生的电压要达到15kV. 研究不同的人体产生的静电放电,会有许多不同的电流脉冲,电流波形的上升时间在100ps至30ns之间.电子工程师们发现,静电放电多发生于人体接触半导体器件的时候,有可能导致数层半导体材料的击穿,产生不可挽回的损坏静电放电以及紧跟其后的电磁场变化,可能危害电子设备的正常工作。
2 静电放电试验GB/T17626.2描述的是在低湿度环境下,通过摩擦使人体带电.带了电的人体,在与设备接触过程中就可能对设备放电.静电放电抗扰度试验模拟了两种情况:⑴设备操作人员直接触摸设备时对设备的放电,和放电对设备工作的影响;⑵设备操作人员在触摸邻近设备时,对所关心这台设备的影响.其中前一种情况称为直接放电(直接对设备放电);后一种情况称为间接放电(通过对邻近物体的放电,间接构成对设备工作的影响).静电放电可能造成的后果是:(1)通过直接放电,引起设备中半导体器件的损坏,从而造成设备的永久性失效.⑵由放电(可能是直接放电,也可能是间接放电)而引起的近场电磁场变化,造成设备的误动作. 试验配置由于静电放电的电流波形十分陡峭,前沿己经达到0.7~1ns,其包含的谐波成分至少要达到500MHz以上,因此试验室里试验配置的规范性是保证试验结果重复性和可比性的一个关键. 下图上海三基电子工业有限公司提供的台式与落地式两种设备的试验配置.①木制试验台1700×900×800mm ①绝缘支座1100×800×100mm②参考接地板2700×1800×1.5mm ②参考接地板2700×1800×1.5mm③垂直耦合板500×500×1.5mm③垂直耦合板500×500×1.5mm④水平耦合板1600×800×1.5mm④垂直耦合板支架500×500×1200mm⑤绝缘垫板1400×600×0.5mm ⑤两端带470kΩ电阻的连接线(一根)⑥两端带470kΩ电阻的连接线(两根)静电放电试验的实验室配置可以由用户自行制作,标准对此作出了规定,归结起来有以下几点:⑴参考接地板采用0.25mm以上铜板或铝板(铝板易氧化,慎用).如用其他金属,厚度至少是0.65mm以上.参考接地板实际尺寸不限,要求四周均超出被试设备(指地面设备)或试验桌台面水平耦合板(用于台式设备)的每边0.5m以上.参考接地板要和试验室的保护接地线相连.⑵水平耦合板(仅台式设备有)和垂直耦合板(后者有绝缘支架)的材料与参考接地板相同.两块耦合板各有一根两端接有470kΩ电阻的电缆线与参考接地板相连,以便泄放试验中静电电荷.要求所用电阻有承受放电的能力;整个电缆有绝缘保护,避免与接地板短路.⑶对台式设备,在水平耦合板上覆一块0.5mm的绝缘薄板,要求试验中此板不明显积聚电荷.在台式设备试验中,水平耦合板至少比试品的每一边大出0.1m.如试品太大,要么选用更大的试验台;要么选用两张同样的试验台来摆放试品,桌面上的水平耦合板不必焊在一起,而可以在两张桌子的并合处覆一块同样材质的金属,只要各压住每个桌面0.3m以上即可.但要求两张桌子的水平耦合板用电阻线分别与参考接地板相连. ⑷对地面设备,在参考接地板上要有一个0.1m高的绝缘支座,试品和试品电缆放在绝缘支座.⑸所有连接线(包括参考接地板的接地电缆;耦合板上的带电阻的连接电缆;以及放电枪接到参考接地板上的接地回线等)都必须保持低阻抗的连接.⑹其他应注意的地方 A.在距试品1m以内应无墙壁和其他金属物品(包括仪器).B.试验中的试品要尽可能按实际情况布局(包括电源线,信号线和安装脚等等).接地线要按生产厂的规定接地(没有接地线的就不接),不允许有额外的接地线.C.放电时,放电枪的接地回线与试品表面至少保持0.2m的间距,避免相互间有附加感应,影响试验结果.试验方法标准规,凡被试设备正常工作时,人手可以触摸到的部位,都是需要进行静电放电试验的部位(这样的部位,除机壳以外,其他如控制键盘,显示屏,指示灯,旋钮,钥匙孔,电源线等都在考核范围内).试验时,被试设备处在正常工作状态. 试验正式开始前,试验人员对试品表面以20次/秒的放电速率快速扫视一遍,以便寻找试品的敏感部位(凡扫视中有引起试品数显跳动,动作异常迹象的部位,都作为正式试验时的重点考查部位,应记录在案,并在正式试验时应在其周围多增加几个考查点).正式试验时,放电以1次/秒的速率进行(也有规定为1次/5秒的产品),以便让试品来得及作出响应.通常对每一个选定点上放电20次(其中10次是正的,还有10次是负的). 原则上,凡可以用接触放电的地方一律用接触放电.对有镀漆的机壳,如制造厂未说明是作绝缘的,试验时便用放电枪的尖端刺破漆膜对试品进行放电.如厂家说明是做绝缘使用时,则改用气隙放电.对气隙放电应采用半圆头形的电极,在每次放电前,应先将放电枪从试品表面移开,然后再将放电枪慢慢靠近试品,直到放电发生为止.为改善试验结果的重复性和可比性,放电电极要垂直试品表面.间接放电:①对水平耦合板,放电枪垂直地在离开试品0.1m处用接触放电方式进行放电.②对垂直耦合板,耦合板应放在离试品0.1m处,放电枪要垂直于耦合板一条垂直边的中心位置上进行放电.对试品垂直方向的四个面都要用垂直耦合板做间接放电试验.电快速瞬变脉冲群产生的原理:当电感性负载(如继电器、接触器等)在断开时,由于开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因,在断开处产生的瞬态骚扰。
当电感性负载多次重复开关,则脉冲群又会以相应的时间间隙多次重复出现。
这种瞬态骚扰能量较小,一般不会引起设备的损坏,但由于其频谱分布较宽,所以会对移动电话机的可靠工作产生影响。
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验相关问题的分析电快速瞬变脉冲波形通过充电器直接传导进手机,导致主板电路上有过大的噪声电压。
当单独对火线或零线注入时,尽管是采取的对地的共模方式注入,但在火线和零线之间存在差模干扰,这种差模电压会出现在充电器的直流输出端。
当同时对火线和零线注入时,存在着共模干扰,但对充电器的输出影响并不大。
造成手机在测试过程中出现问题的原因是复杂的,具体表现为:1)前期设计时未考虑电快速瞬变脉冲群抑制功能,没有添加相关的滤波元器件,PCB设计综合布线时也没有注意线缆的隔离,主板接地设计也不符合规范,另外关键元器件的也没有采取屏蔽保措施等;2)生产厂在元器件供应商的选择上没有选用性能可靠的关键器件,导致测试过程中器件老化或者器件失效,从而容易受到电快速瞬变脉冲的干扰;3)在整机生产组装过程中,加工工艺及组装水平出现的问题可能会导致产品一致性不好,别送检手机存在质量问题;4)检测过程中由于其他测试项出现问题导致整改,可能由于整改方案的选择会影响到电快速瞬变脉冲群测试不合格。
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验相关问题的改进建议针对电快速脉冲群干扰试验出现的问题,主要可以采取滤波及吸收的办法来实现对电快速瞬变脉冲的抑制。
1)在手机设计初期就应重点考虑抑制电快速瞬变脉冲群干扰设计:在PCB层电源输入位置要做好滤波,通常采用的是大小电容组合,根据实际情况可以酌情再添加一级磁珠来滤除高频信号,尽量采用表面封装;尽量减小PCB的地线公共阻抗值;PCB布局尽量使干扰源远离敏感电路;PCB的各类走线要尽量短;减小环路面积;在综合布线时要注意强弱电的布线隔离、信号线与功率线的隔离,综合布线是系统很重要的一个设计组成部分,一个糟糕的综合布线格局很可能断送一个设计精良的PCB的稳定性;关键敏感芯片需要屏蔽;软件上应正确检测和处理告警信息,及时恢复产品的状态;2)元器件的选择上应使用质量可靠的芯片,最好做过芯片级的电磁兼容仿真试验,质量可靠的充电器、数据线及电池的选用可提升对电快速瞬变脉冲信号的抑制能力;3)厂家在组装生产环节中应严把质量关,做好生产工艺流程控制,尽量保证产品质量的一致性,减少因个别手机质量问题带来的测试不合格现象;4)EFT测试过程中如出现问题,可采用在充电器增加磁环或者电快速瞬变脉冲群滤波器的方法进行整改,选用磁珠的内径越小、外径越大、长度越长越好;采用加TVS管的整改方法作用有限;5)根据最新GB/T17626.4-2008标准要求,重复频率将增加100kHz选项,将会比5kHz更为严酷,希望厂家及早重视进行相关的电快速瞬变脉冲群测试防护工作。
下面是在实验室进行电快速脉冲群抗扰度试验时所必须的配置:1.参考接地板用厚度为0.25mm以上的铜板或铝板(需提醒的是,普通铝板容易氧化,易造成试验仪器、受试设备的接地电缆与参考接地板之间塔接不良,宜慎用);若用其他金属板材,要求厚度大于0.65mm。
参考接地板的尺寸取决于试验仪器和受试设备,以及试验仪器与受试设备之间所规定的接线距离(1m)。
参考接地板的各边至少应比上述组合超出0.1m。
参考接地板应与实验室的保护地相连。
2.试验仪器(包括脉冲群发生器和耦合/去耦网络)放置在参考接地板上。
试验仪器用尽可能粗短的接地电缆与参考接地板连接,并要求在搭接处所产生的阻抗尽可能小。
3.受试设备用0.1±0.01m的绝缘支座隔开后放在参考接地板上(如果受试设备是台式设备,则应放置在离参考接地板高度为0.8±0.08m的木头桌子上)。
受试设备(或试验桌子)距参考接地板边缘的最小尺寸满足项1(0.1m)的规定。
受试设备应按照设备的安装规范进行布置和连接,以满足它的功能要求。
另外,受试设备应按照制造商的安装规范,将接地电缆以尽量小的接地阻抗连接到参考接地板上(注意,不允许有额外的接地情况出现)。
当受试设备只有两根电源进线(单相,一根L,一根N),而且不设专门接地线时,受试设备就不能在试验时单独再拉一根接地线。
同样,受试设备如果通过三芯电源线进线(单相,一根L,一根N,及一根电气接地线),未设专门接地线时,则此受试设备也不允许另外再设接地线来接地,而且受试设备的这根电气接地线还必须经受抗扰度试验。
4.受试设备与试验仪器之间的相对距离以及电源连线的长度都控制在1m,电源线的离地高度控制在0.1m,如有可能,最好用一个木制支架来摆放电源线。
当受试设备的电源线为不可拆卸,而且长度超过1m时,那么超长部分就应当挽成个直径为0.4m的扁平线圈,并行地放置在离参考接地板上方0.1m处。