Jedním z nejběžnějších nástrojů pro testování imunity je ESD generátor, což je nezbytné pro testování dosažitelné robustnosti elektronických výrobků v souvislosti s elektrostatickým výbojem. Přestože se inženýři obvykle zabývají přesností průběhů, dodržování předpisů a zkušební postupy, bezpečnost a vhodný postup zůstávají zásadními otázkami. Generátory ESD produkují velmi vysoké napětí o síle mnoha desítek kilovoltů (v závislosti na modelu), což znamená, že nesprávné použití může způsobit poruchu zařízení, znehodnocení výsledků testů nebo představovat nebezpečí úrazu elektrickým proudem pro obsluhu.
Potřeba provádět správné a bezpečné postupy testování ESD zbraní roste, protože produkty se stávají citlivějšími a obsahují mnoho elektroniky. Profesionální laboratoře mají zavedeny protokoly pro bezpečnou manipulaci, aby se zajistilo, že všechny formy výbojů jsou prováděny správně a bezpečně a v plném rozsahu podle pokynů. IEC 61000-4-2.

Pochopení rizik spojených s generátory ESD

Přestože ESD generátor nevyužívá nepřetržitý elektrický proud, jaký se nachází v energetických zařízeních, jeho výbojový puls má velmi vysokou energii a je velmi rychlý. Vysoké napětí spojené s rychlým náběhem a prudkým proudovým skokem může při nesprávném zacházení způsobit okamžité poškození hardwaru.
Rizika zahrnují:
• Nevědomé způsobení újmy na zdraví.
• Elektrický šok pro uživatele, potenciál neuzemněného těla.
• Rozbití jemných prvků v testovacím zařízení.
• Zničení polovodičových rodin nebo řídicích desek.
• Znečištěné zkušební vzorky v důsledku dvojitých výpustí.
• Během zkoušek hořlavých látek existuje nebezpečí požáru.
• Nekontrolované testování elektronických výrobků vede ke skrytým vadám v produktech.
Tato nebezpečí se dále zvyšují při použití generátorů s vysokým výkonem, jako je 15 kV, 20 kV nebo 30 kV. To je důvod, proč laboratorní činnosti profesionálů zahrnují přísná bezpečnostní opatření, která je třeba dodržovat před provedením testu ESD pistolí.

Příprava prostředí před testem

Před zapnutím generátoru ESD by měla být připravena testovací oblast. Prostředí musí být nevodivé, suché a čisté. Ruční nářadí a příslušenství vyrobené z kovu by se měly vyhýbat výbojovému vedení. Vlhkost také zvyšuje vodivost povrchu a může způsobovat nepravidelné jiskření.
Testovací stůl je třeba nakonfigurovat dle IEC 61000-4-2, tj. izolované, pokud není uvedeno jinak. Nemělo by být umístěno žádné zařízení s čalouněním nebo povrchy vyrobenými z generátorů statické elektřiny.
Úroveň větrání by měla být uspokojivá, protože vysokofrekvenční výboje mohou vést k minimální tvorbě ozonu. Koncentrace ozonu není příliš vysoká, ale kvůli nedostatečnému větrání může být kontinuální testování nepříjemné.

Uzemnění obsluhy a osobní bezpečnost

Obsluha se nesmí nacházet na výbojové dráze. Používání generátoru ESD bez dodržení uzemňovacích opatření je riskantní:
• Postavte se na izolovanou podložku
• Zrychlete, nedotýkejte se přímo pozemních letadel.
• V laboratoři noste v případě potřeby obuv odolnou proti elektrostatickému výboji nebo uzemňovací pásky.
• Ruce by měly být také suché, aby se zabránilo změně vodivosti.
• Sundejte si všechny kovové předměty, jako jsou prsteny nebo hodinky.
Obsluha by se během vybíjení nebo krátce po něm neměla žádným způsobem dotýkat odkrytých vodivých částí zkoušeného zařízení. Zařízení může po předchozích výbojích obsahovat zbytkový náboj, zejména při testech elektrostatickým výbojem s vyšším napětím.
Podle odborných laboratoří by generátory ESD měli používat pouze kvalifikovaní zaměstnanci. Noví operátoři by měli absolvovat kontrolované školení, aby se seznámili s vzdáleností oblouku, polaritou výboje a oblastmi možného nebezpečí.

Bezpečná manipulace s generátorem ESD

Generátor ESD je vybaven vysokonapěťovými nabíjecími systémy. Zbytkový náboj, který zůstává na vnitřní kondenzátorové baterii, může při nesprávné manipulaci zůstat uvnitř. Obsluha musí přístroj vypnout a nechat jej zcela vybít, než provede jakékoli úpravy na vybíjecím hrotu nebo příslušenství.
Bezpečná manipulace zahrnuje:
• Uchopte ESD pistoli v izolovaných místech.
• Věčné dotýkání se výbojové špičky.
• Manipulace oběma rukama, pokud to není specifikováno v návrhu výrobce.
• Drží zbraň namířenou ven z lidí.
• Nehoupejte ani neotáčejte s ním prudce, mohlo by dojít k jeho vystavení vodivému povrchu.
V případě pádu ESD pistole je třeba ji zkontrolovat a poté znovu použít. Nebezpečné chování při výboji může být způsobeno vnitřním nesouosostí nebo poškozením.

Správné umístění během testu ESD pistole

Při provádění testu ESD pistolí je přesnost polohování bezpečnějším a splňujícím požadavky. Očekává se, že obsluha bude ve stabilním, pohodlném postoji a bude držet generátor. Vzdálenost a úhel by měly odpovídat plánu testu. Nesprávné polohování může vést k vynechání zapálení nebo dráze oblouku, která neodpovídá normě.
Kontaktní výboj musí mít pevný kolmý kontakt s testovaným bodem. Pokud obsluha stiskne pistoli pod úhlem, může dojít k výboji uvnitř pistole nebo na nesprávném povrchu. Výboj vzduchu musí být prováděn opatrně, aby nedošlo k předběžnému oblouku, který by mohl vést k nepravidelným výsledkům.

Obrázek: Generátor ESD

Zabránění nechtěným cestám úniku

Porucha výbojové cesty způsobí extrémní škody. Generátor ESD může vytvořit nezamýšlené oblouky, které:
• Okraje stolu
• Kovové šrouby
• Odkryté stínění kabelů
• Části těla obsluhy
• Rohy zemní roviny
• Zkušební přístroje
Každý nežádoucí oblouk může způsobit poškození a také zneplatnit výsledky nebo anulovat zkoušené zařízení. Obsluha před připojením jakéhokoli napětí provede kontrolu zařízení nasucho. Musí přemístit svá zařízení tak, aby jediný možný vývod směřoval do požadované polohy testu.

Bezpečné zacházení s polaritou vysokého napětí

Generátor ESD obvykle nabízí možnost kladné a záporné polarity. Polovodičové součástky jsou náchylné k záporné polaritě, která představuje větší namáhání. Změna polarity by se neměla provádět, pokud se pistole nedotkne zkoušeného zařízení. To může být nebezpečné, pokud se to provádí uprostřed kontaktu, protože se může nahromadit tolik statické elektřiny, že může dojít k oblouku nebo k němu může dojít kdykoli.
Operátoři musí také zkontrolovat indikátory polarity na displeji a ujistit se, že je použita správná polarita dle testovacího plánu. Nesprávná interpretace polarity může způsobit poškození přepětím.

Udržování integrity zařízení

Fyzický stav generátoru také implikuje bezpečnost. Kontrola při práci zajišťuje, že:
• Vypouštěcí terasa je čistá a neporušená.
• Zemnicí kabel je zcela neporušený.
• Izolace rukojeti nemá žádné praskliny.
• Vnitřní části nemají vlhkost.
• Na firmwaru se provádějí bezpečnostní záplaty.
• Bezdrátové ESD pistole mají stabilní stav baterie.
LISUN a další výrobci doporučují intervaly údržby pro bezpečný provoz. Přístroje, které neprojdou interní autodiagnostikou, by se neměly používat před servisem.

Prevence poškození testovaného zařízení a laboratoře

Prováděním testu ESD pistolí by operátoři měli přijmout velmi závažná preventivní opatření, aby zabránili poškození zkoušeného zařízení nebo okolního zařízení.
Mezi klíčové postupy patří:

• Nepoužití vyššího napětí, než je nutné.
• Napájení UT, které je v případě potřeby omezováno přepěťovými rázy obvody.
• Interval regenerace mezi výboji
• Nedovolte přímé vypouštění vzduchu z větracích prostor, pokud to není nutné.
• Ochrana senzorů, portů a konektorů
Některé testované zařízení si mohou udržet náboj. Jakmile jsou testy úspěšné, měl by operátor ručně uzemnit odkryté vodivé povrchy pomocí izolované zemnicí tyče.

Bezpečnostní postupy a postupy pro vypouštění po zkoušce

Po dokončení testu by měl být generátor ESD vypnut a uložen na bezpečném místě. Od obsluhy se očekává, že se ujistí, že je zařízení vnitřně zcela vybité. Nabitý generátor ESD by neměl být skladován, zejména v běžném testovacím zařízení.
Mělo by být provedeno uzemnění všech povrchů zkoušeného zařízení, které mohou nést zbytkový náboj. Před provedením dalšího testu je nutné, aby komora nebo laboratorní prostor byly očištěny od vodivých předmětů a znovu zkontrolovány.

Závěr

ESD generátor je nezbytné zařízení pro test odolnosti proti ESD, ale mělo by být provozováno s vysokou úrovní bezpečnostní disciplíny. Příprava před testem, uzemnění, umístění, správa polarity, obnova po testu atd. Všechny tyto kroky jsou důležité pro ochranu obsluhy a zkoušeného zařízení. Odborníci si uvědomují, že přesný test ESD pistolí lze provést pouze při pečlivém dodržování bezpečnostních pokynů. Pravidelným cvičením při manipulaci, adekvátně kontrolovaným prostředím a dobrými radami důvěryhodných výrobců, jako jsou... LISUNLaboratoře mohou provádět analýzu ESD s vysokou těkavostí spolehlivě, přesně a bez újmy.