Elektrostatická výbojová pistole: Kritický nástroj pro hodnocení imunity elektrických a elektronických zařízení vůči ESD

Abstraktní
Elektrostatický výboj (ESD) generovaný lidským tělem nebo mezi předměty představuje značné riziko pro elektrická a elektronická zařízení a může způsobit poruchy nebo trvalé poškození. Pro zajištění spolehlivosti takových zařízení je nezbytné vyhodnotit jejich odolnost vůči ESD. pistole s elektrostatickým výbojem, jako zařízení pro testování jádra, simuluje reálné události ESD za účelem posouzení výkonu zařízení za specifických napěťových podmínek. Tento článek se zaměřuje na LISUN ESD61000-2 série elektrostatických výbojových pistolí s podrobným popisem jejich pracovních principů, technických specifikací, kalibračních dat a aplikací. Zdůrazňuje, jak tato zařízení splňují mezinárodní standardy, aby byla zajištěna srovnatelnost a reprodukovatelnost ESD testů, a poskytuje komplexní referenční materiál pro výzkumníky a inženýry v oblasti testování elektrických a elektronických výrobků.

1. Úvod
V každodenním provozu může akumulace statické elektřiny na lidských tělech nebo předmětech vést k náhlému elektrostatickému výboji při kontaktu s elektrickými a elektronickými zařízeními. Tento výboj, charakterizovaný vysokým napětím a krátkým trváním, může narušit vnitřní obvody a způsobit dočasné poruchy (např. havárie systému) nebo trvalé poškození (např. spálení součástek). Podle IEC 61000-4-2, mezinárodní standard pro testování odolnosti vůči elektrostatickým výbojům, který stanoví, že pro přístup na trh je povinné vyhodnocení schopnosti zařízení odolat takovým výbojům.

Elektrostatická výbojová pistole je navržena tak, aby replikovala tyto ESD události v kontrolovaném laboratorním prostředí. Generováním přesných elektrostatických napětí a výbojových proudů umožňuje kvantitativní posouzení imunity zařízení. Mezi přední zařízení v této oblasti patří LISUN ESD61000-2 série, která se široce používá již více než deset let a prokazuje spolehlivost a shodu s globálními standardy. Tento článek zkoumá LISUN ESD61000-2 série jako reprezentativní příklad pro ilustraci role a technických vlastností elektrostatické výbojové pistole.

2. Princip fungování elektrostatické výbojové pistole
Elektrostatická výbojová pistole funguje tak, že ukládá elektrický náboj v kondenzátoru a rychle ho uvolňuje přes odporovou síť, čímž simuluje události ESD. Mezi klíčové komponenty patří:
• Vysokonapěťový zdroj napájení pro generování specifikovaných elektrostatických napětí.
• Vybíjecí kondenzátor (obvykle 150 pF nebo 330 pF) a rezistor (330 Ω nebo 2000 Ω) pro tvarování průběhu vybíjecího proudu a zajištění souladu s normami, jako je IEC 61000-4-2.
Tipy pro vybíjení pro dva hlavní testovací režimy:
Kontaktní výbojPřímý kontakt s povrchem zařízení, vhodný pro vodivé nebo disipativní materiály.
Vypouštění vzduchuVybíjení průrazem vzduchu, používané k izolaci povrchů.
• Proces vybíjení vytváří proudový impuls s rychlou dobou náběhu (0.6–1 ns), který napodobuje reálné charakteristiky ESD. Schopnost pistole řídit polaritu napětí (kladná, záporná nebo automatické přepínání) a frekvenci vybíjení dále zvyšuje její všestrannost při simulaci různých scénářů.

ESD61000-2_Simulátor elektrostatického výboje

3. Technické specifikace LISUN ESD61000-2 Řada elektrostatických výbojových pistolí
Jedno LISUN ESD61000-2 Série zahrnuje tři modely: ESD61000-2, ESD61000-2A, a ESD61000-2C. Tabulka 1 shrnuje jejich základní technické parametry a zdůrazňuje jejich přizpůsobivost různým zkušebním požadavkům.
Tabulka 1: Technické specifikace LISUN ESD61000-2 Řada elektrostatických výbojových pistolí

4. Kalibrační data a validace výkonu
Pro zajištění přesnosti testu musí elektrostatická výbojová pistole projít přísnou kalibrací. Tabulka 2 uvádí kalibrační data pro LISUN ESD61000-2 série, ověřující klíčové parametry, jako je špičkový proud a doba náběhu při různých výstupních napětích, v souladu s normami ISO 17025 a CNAS.
Tabulka 2: Kalibrační data LISUN ESD61000-2 Série (Částečné výsledky)

Data potvrzují, že průběh vybíjecího proudu splňuje IEC 61000-4-2 požadavky, čímž se zajistí konzistentní a spolehlivé výsledky testů.

5. Aplikace a podpůrné vybavení
Jedno LISUN ESD61000-2 Řada elektrostatických výbojových pistolí se široce používá pro testování odolnosti elektrických a elektronických zařízení proti ESD, včetně spotřební elektroniky (např. chytrých telefonů, notebooků), průmyslových řídicích jednotek a automobilové elektroniky. Její maximální napětí je 30 kV (ESD61000-2A/2C) pokrývá nejpřísnější normové požadavky (např. IEC 61000-4-2 Výboj vzduchu úrovně 4 při 15 kV).
Pro zvýšení efektivity testování, LISUN nabízí doplňkové vybavení:
• ESD-DESK: Zkušební stůl splňující normu ISO 10605 a IEC 61000-4-2, včetně testovacího stolu, uzemňovacích desek a spojovacích desek pro simulaci reálných prostředí.
• ESD-CALA: Kalibrační sada s terči a atenuátory pro ověření výkonu elektrostatické výbojové pistole na místě.
• ESD-FCP: Desky pro připojení pole a výbojové ostrůvky pro pokročilé testování dle normy ISO 10605:2023, používané s ESD61000-2C pro komplexní scénáře ESD.

6. závěr
Jedno pistole s elektrostatickým výbojem je nezbytný pro vyhodnocení odolnosti elektrických a elektronických zařízení vůči elektrostatickým výbojům (ESD). LISUN ESD61000-2 Řada s přesnou regulací napětí, shodou s mezinárodními normami a všestrannými testovacími režimy poskytuje robustní řešení pro spolehlivé testování ESD. Její dlouhodobá působnost na trhu a komplexní poprodejní podpora (např. často kladené otázky a technické aktualizace) dále upevňují její pozici důvěryhodného nástroje v oboru.

Používáním takových pokročilých elektrostatických výbojových pistolí mohou výrobci zajistit, aby jejich výrobky splňovaly globální bezpečnostní normy, čímž se snižuje riziko poruch souvisejících s elektrostatickým výbojem a zvyšuje se důvěra uživatelů.

Reference
• IEC 61000-4-2: Elektromagnetická kompatibilita (EMC) – Část 4-2: Zkušební a měřicí techniky – Zkouška odolnosti vůči elektrostatickému výboji.
• ISO 10605: Silniční vozidla – Elektrické rušení z elektrostatického výboje.
• LISUN Skupina. ESD61000-2 Simulátor elektrostatického výboje. https://www.lisungroup.com/products/emi-and-emc-test-system/electrostatic-discharge-simulator.html.