Účel a provozní postup testování odolnosti proti elektrostatickému výboji (ESD).

Co je elektrostatický výboj (ESD)?

Elektrostatický výboj (ESD) je jedním z běžných zdrojů rušení elektronických zařízení. Podle národní normy GB/T17626.2 (ekvivalent mezinárodní normy IEC61000-4-2), Testování odolnosti proti elektrostatickému výboji (ESD) Testování odolnosti proti elektrostatickému výboji (ESD). je základním krokem k zajištění ochrany zařízení před rušivými účinky elektrostatického výboje. ESD se vyskytuje přirozeně a je často pozorováno, když lidé přicházejí do kontaktu s polovodičovými zařízeními. Například, když lidé chodí po kobercích ze syntetických vláken, tření mezi botami a kobercem může způsobit nahromadění elektrického náboje na těle, což vede k elektrostatickému výboji. Takový výboj může generovat napětí až 15 kV, přičemž průběhy proudových pulzů mají doby náběhu mezi 100 ps až 30 ns.

Proč provádět testování elektrostatickým výbojem?

Elektroničtí inženýři zjistili, že elektrostatický výboj může potenciálně způsobit rozpad polovodičových materiálů, což má za následek neopravitelné poškození zařízení. Elektrostatický výboj a následné změny elektromagnetických polí mohou navíc představovat riziko pro normální provoz elektronických zařízení. Prostřednictvím testování odolnosti proti elektrostatickému výboji lze posoudit odolnost zařízení vůči elektrostatickému výboji a zajistit tak jejich spolehlivost a stabilitu při praktickém použití.

Mezi hlavní účely testování elektrostatických výbojů patří:

Posouzení odolnosti zařízení vůči elektrostatickému výboji: Simulací scénářů, kdy lidé interagují s nabitými zařízeními, testování elektrostatického výboje určuje, zda zařízení účinně odolá externímu rušení elektrostatickým výbojem.
Testování stability a spolehlivosti zařízení: Prostřednictvím testování je hodnocen výkon zařízení vystavených elektrostatickým výbojům, aby se zjistila jejich stabilita a spolehlivost v reálném světě.

Proces testování elektrostatickým výbojem obvykle zahrnuje následující kroky:

• Nastavení testovacích podmínek: Parametry jako vlhkost a teplota jsou nastaveny podle standardních požadavků.
• Simulace nabíjení lidského těla: K indukci elektrického náboje na lidském těle se používají specifické metody tření, které zajišťují shodu s požadavky testování.
• Testování kontaktu zařízení: Nabité lidské tělo je přivedeno do kontaktu s testovaným zařízením a všechny výskyty elektrostatického výboje a jejich potenciální dopady jsou pozorovány a zaznamenány.
• Vyhodnocení výsledků: Výsledky testů jsou vyhodnoceny za účelem posouzení odolnosti zařízení proti elektrostatickému výboji a určení shody se standardními požadavky.

Prostřednictvím testování odolnosti proti elektrostatickému výboji lze včas identifikovat potenciální problémy, kterým mohou zařízení čelit, když jsou vystavena elektrostatickému výboji, což umožňuje přijmout vhodná opatření ke zvýšení stability a spolehlivosti zařízení.

Test odolnosti proti elektrostatickému výboji (ESD) simuluje dva scénáře:

• Přímý výboj: Když se zařízení přímo dotkne personál, způsobí výboj a jeho dopad na provoz zařízení.
• Nepřímý výboj: Když se pracovníci dotknou blízkého zařízení, což ovlivňuje testovací zařízení.

Mezi důsledky elektrostatického výboje patří:

Přímý výboj může vést k poškození polovodičových součástí v zařízení, což má za následek trvalé selhání.
Výboje (ať už přímé nebo nepřímé) mohou způsobit změny v blízkém elektromagnetickém poli, což může vést k nezamýšlenému provozu zařízení.

Mezi způsoby vypouštění patří:

• Přímý výboj: Kontaktní výboj je upřednostňovanou formou, pouze pomocí výboje vzduchovou mezerou, když není možné kontaktní výboj, jako když jsou na površích izolační vrstvy nebo mezery v počítačových klávesnicích.
• Nepřímý výboj: Patří sem horizontální spojka (HCP) a vertikální spojka (VCP).

Auto Testování odolnosti proti elektrostatickému výboji (ESD). vyhodnocuje odolnost zařízení vůči elektrostatickému výboji simulací těchto metod a scénářů vybíjení, analyzuje potenciální dopady, aby byla zajištěna spolehlivost a stabilita zařízení během skutečného používání. Preference kontaktního výboje jako primární metody výboje pramení z nedostatků odhalených během implementace předchůdce normy IEC61000-4-2, normy IEC801-2. Norma IEC801-2 používala výhradně výboj vzduchovou mezerou, ale během její implementace se objevily problémy s opakovatelností a srovnatelností.

Mezi primární důvody těchto problémů patří různá omezení tvaru vlny výbojového proudu výboje vzduchovou mezerou, jako je rychlost, kterou se výbojové elektrody přibližují k testovanému zařízení, vliv tvaru povrchu zařízení na rozložení intenzity elektrického pole, vliv prostředí faktory (jako je teplota, vlhkost a tlak vzduchu) a vliv vybíjecího napětí na spektrum aktuálního průběhu. Navíc v té době byly měřicí přístroje nedostatečné pro splnění požadavků, jako například osciloskopy bez šířky pásma pro pozorování křivek s dobou náběhu až 1 ns.

K vyřešení nedostatků výboje vzduchovou mezerou na výsledcích testů byly provedeny opravy v návrhu normy IEC1991-801 z roku 2, kdy bylo rozhodnuto upřednostnit kontaktní výboj. Výboj vzduchovou mezerou však byl stále zachován pro testování zařízení s nevodivými povrchy (jako jsou plastové kryty nebo kovové kryty pokryté izolačními materiály). Toto rozhodnutí přetrvalo až do vydání normy IEC61000-4-2.

Experimentální obsah testování elektrostatických výbojů zahrnuje:

• Objasnění typického provozního stavu testovaného zařízení, včetně jeho funkcí, výkonu a provozních režimů.
• Určení, zda je testované zařízení testováno jako stolní nebo stojací zařízení, aby bylo zajištěno, že testovací proces odráží skutečné pracovní podmínky.
• Identifikace míst pro aplikaci statické elektřiny, včetně kritických částí a poloh rozhraní testovaného zařízení.
• Určení, zda se na každém místě aplikace používá kontaktní výboj nebo výboj vzduchovou mezerou k simulaci možných scénářů elektrostatického výboje ve skutečných pracovních prostředích.
• Určení úrovně (1 až 4 a volitelné otevřené úrovně) pro testování produktu na základě požadavků klienta nebo výrobce.
• Při testování shody upřesnění počtu výbojů na každém místě aplikace, aby byla zajištěna přesnost a spolehlivost výsledků testu.

Výsledky zkoušek odolnosti vůči elektrostatickým výbojům by měly být klasifikovány na základě ztráty funkčnosti nebo zhoršení výkonu testovaného zařízení. Příslušné úrovně výkonu jsou určeny výrobcem zařízení, žadatelem o test nebo jsou vzájemně dohodnuty výrobcem a kupujícím produktu.

Doporučuje se klasifikovat následovně:

Úroveň A: Výkon je normální v rámci limitů stanovených výrobcem, žadatelem o test nebo kupujícím.
Úroveň B: ​​Dočasná ztráta nebo snížení funkčnosti nebo výkonu, ale po zastavení rušení se může samoobnovit bez nutnosti zásahu operátora.
Úroveň C: Dočasná ztráta nebo snížení funkčnosti nebo výkonu vyžadující zásah operátora pro obnovení.
Úroveň D: Trvalá ztráta funkčnosti nebo snížení výkonu v důsledku poškození hardwaru nebo softwaru nebo ztráty dat.

Klasifikace je stanovena na základě skutečné situace zařízení a požadavků výrobce k zajištění přesného posouzení odolnosti zařízení vůči elektrostatickému výboji.

Tagy:ESD61000-2