Testování odolnosti proti elektrostatickému výboji (ESD) podle IEC EN 61000-4-2

1. Protiopatření a nápravná opatření pro běžné problémy při testování odolnosti proti ESD
1.1 Mechanismus vzniku elektrostatického výboje a jeho poškození elektronických výrobků
Statická elektřina vzniká nahromaděním kladných a záporných nábojů na dvou předmětech, když se o sebe třou dvě látky s různými dielektrickými konstantami. Pokud jde o lidské tělo, statická elektřina vznikající třením mezi oděvem a pokožkou je jedním z hlavních důvodů elektrifikace lidského těla. Když je elektrostatický zdroj v kontaktu s jinými předměty, dochází k toku náboje, který působí proti napětí. Přenos této vysokorychlostní energie bude generovat potenciálně škodlivá napětí, proudy a elektromagnetická pole, která jsou elektrostatický výboj.

Při výrobě a používání elektronických produktů je operátor nejaktivnějším zdrojem statické elektřiny a může akumulovat určité množství náboje. Když se lidské tělo dotkne součástí a zařízení připojených k zemi, elektrostatický výboj bude vygenerován. Elektrostatický výboj je obecně reprezentován ESD. Elektrostatický výboj dochází při dotyku součástí a zařízení připojených k zemi. Elektrostatický výboj je obecně reprezentován ESD. ESD může způsobit vážné poškození nebo poruchu elektronického zařízení.

Většina polovodičových zařízení se snadno poškodí elektrostatický výboj, zvláště LSI zařízení jsou křehčí. Existují dva druhy poškození zařízení způsobené statickou elektřinou, explicitní a implicitní. Skryté poškození v té době nebylo vidět, ale zařízení se stalo křehčím a snadno se poškodilo za podmínek, jako je přepětí a vysoká teplota.

Dva hlavní mechanismy poškození ESD jsou tepelné selhání zařízení v důsledku tepla generovaného ESD proud a porušení izolace v důsledku vysokého napětí indukovaného ESD. Kromě snadného poškození obvodu může ESD také rušit elektronické obvody. Zasahovat lze dvěma způsoby ESD obvody.

Jedním z nich je metoda vedení. Pokud určitá část obvodu tvoří výbojovou cestu, tj ESD je připojen k obvodu v zařízení a ESD proud protéká vstupním koncem integrovaného čipu a způsobuje rušení.

Další forma ESD rušení je vyzařované rušení. To znamená, že špičkový proud je generován spolu s jiskrami během elektrostatický výboja tento proud obsahuje hojné vysokofrekvenční složky. To vytváří vyzařované magnetické pole a elektrické pole, které může indukovat rušivé elektromotorické síly v různých signálových smyčkách blízkých obvodů. Rušivá elektromotorická síla pravděpodobně překročí prahovou úroveň logického obvodu a způsobí falešné spouštění. Velikost vyzařovaného rušení závisí také na vzdálenosti obvodu od místa elektrostatického výboje. Magnetické pole produkované ESD rozpadá se čtvercem vzdálenosti. . Elektrické pole produkované ESD rozpadá se vzdáleností. Když je vzdálenost blízko, elektrické pole i magnetické pole jsou silné. Když ESD dojde, obvody v blízkých místech jsou obecně ovlivněny.

ESD V blízkém poli může být základní režim radiační vazby kapacitní nebo indukční, v závislosti na impedanci ESD zdroj a přijímač. Ve vzdáleném poli existuje vazba elektromagnetického pole.

Stropní frekvence elektromagnetického rušení (EMI) související s ESD může překročit 1 GHz. Při této frekvenci se typické kabely zařízení nebo dokonce tištěné desky mohou stát velmi účinnými přijímacími anténami. Pro typické analogové nebo digitální elektronické zařízení tedy ESD vyvolává vysokou hladinu hluku.

Obecně řečeno, způsobit škodu, ESD jiskry se musí přímo dotýkat vodičů obvodu a radiační vazba obvykle způsobuje pouze poruchu.

Pod účinkem ESD, zařízení v obvodu jsou zranitelnější vůči stavu pod napětím než stavu bez napětí.

2. Zkouška elektrostatickým výbojem a související požadavky na elektronické výrobky
Požadavky na Test odolnosti proti ESD se liší pro normy elektronických produktů s různými prostředími použití, různými způsoby použití a různou citlivostí ESD, ale většina z těchto norem přímo nebo nepřímo odkazuje na GB/T17626.2- 1998 (idt IEC 61000-4-2:1995): "Test odolnosti proti elektrostatickému výboji of Electromagnetic Compatibility Test and Measurement Technology“, národní základní norma pro elektromagnetickou kompatibilitu, a zkouška se provádí podle zkušební metody. Následující text stručně představuje obsah, zkušební metody a související požadavky normy.

2.1 Testovací objekty:
Tato norma zahrnuje zařízení, systémy, subsystémy a externí zařízení v elektrostatický výboj prostředí a podmínky instalace.

2.2 Obsah testut:
Existuje několik příčin elektrostatický výboj, ale tato norma popisuje především akumulaci statické elektřiny operátorem prostřednictvím faktorů, jako je tření za podmínek nízké vlhkosti. Požadavky na odolnost a zkušební metody pro elektronická a elektrická zařízení vystavená elektrostatickému výboji přímo od obsluhy a přilehlých předmětů.

2.3. Testovací účely:
Otestujte schopnost jednoho zařízení nebo systému odolat elektrostatickému rušení. Simuluje: (1) vybití obsluhy nebo předmětu při dotyku se zařízením. (2) Vybití osoby nebo předmětu do sousedního předmětu.

2.4. Experimentální metoda:
V této normě jsou specifikovány dvě zkušební metody: metoda kontaktního výboje a metoda výboje vzduchu. Kontaktní výboj je preferovanou zkušební metodou a vzduchový výboj se používá tam, kde nelze použít kontaktní výboj.

Kontaktní výbojová metoda: Zkušební metoda, při které jsou elektrody zkušebního generátoru udržovány v kontaktu s testovaným zařízením a výboj je buzen vybíjecím spínačem v generátoru.

Metoda výboje vzduchem: Zkušební metoda, při které se nabíjecí elektroda testovacího generátoru přiblíží k testovanému zařízení a testované zařízení je vybuzeno k vybití jiskrou.

2.5 Testovací prostředí:
Tato norma specifikuje podmínky prostředí pro vypouštění vzduchu:
Okolní teplota: 15℃~35℃, relativní vlhkost: 30%~60%RH, atmosférický tlak: 86kPa~106kPa
Norma nespecifikuje specifické podmínky prostředí pro kontaktní výboje.

2.6. Zkušební implementace:
Místo implementace: Přímý výboj se aplikuje na body nebo povrchy, kterých se může operátor dotknout během normálního používání testovaného zařízení; nepřímý výboj je aplikován na horizontální spojovací desku a vertikální spojovací desku.

Přímé vybíjení simuluje elektrostatický výboj který nastane, když se operátor dostane do přímého kontaktu s testovaným zařízením. Nepřímé výboje vybíjejí horizontální a vertikální spojovací desky, což simuluje to, co se stane, když operátor vypustí předměty umístěné nebo instalované v blízkosti testovaného zařízení.

Při přímém výboji je preferovanou formou kontaktní výboj; pouze v místech, kde nelze použít kontaktní výboj (např. povrch je potažen izolační vrstvou, mezery v klávesnici počítače apod.), se místo něj používá výboj vzduchovou mezerou (vzduchový). Nepřímý výboj: zvolte způsob kontaktního výboje.

Zkušební napětí se postupně zvyšuje na specifikovanou hodnotu z nízké na vysokou.
Různé normy pro výrobky nebo skupiny výrobků mohou mít specifická ustanovení pro provádění zkoušek podle vlastností výrobku.

2.7 Výsledky zkoušky:
V případě, že test elektrostatického výboje selže, mohou nastat následující následky:
(1) Poškození polovodičových součástek je přímo způsobeno výměnou energie.
(2) Elektrické a magnetické pole způsobené výbojem se mění, což vede k poruše zařízení.

3. Opatření proti elektrostatickým výbojům a body zlepšení pro elektronické produkty:
Existuje mnoho způsobů, jak snížit dopad elektromagnetického rušení generovaného ESD (EMI) na elektronický produkt nebo zařízení: úplné blokování generování ESD, zabránění EMI (konkrétně EMI způsobenému ESD v tomto článku) ve spojení s obvodem nebo zařízením a zvýšení vlastní EMI zařízení prostřednictvím procesu návrhu. Odolnost proti ESD.

ESD se obvykle vyskytuje na vodivých předmětech, kterým je vystaven samotný výrobek, nebo na sousedních vodivých předmětech. U zařízení jsou části, které jsou náchylné k elektrostatickému výboji: kabely, klávesnice, nechráněné kovové rámy a otvory, otvory a mezery na plášti zařízení.

Běžnou metodou zlepšení je nastavení obvodů ochrany proti přechodným jevům mezi výskytem ESD produktu nebo bodem nebezpečí vniknutí, jako je vstupní bod a zem, tyto obvody fungují pouze tehdy, když napětí indukované ESD překročí limit. Ochranný obvod může obsahovat množství proudových bočníkových jednotek.

Existuje celá řada obvodů, které mohou dosáhnout účelu ochrany ESD, ale při výběru je třeba vzít v úvahu následující zásady a kompromis mezi výkonem a cenou: rychlost je vysoká, což je určeno charakteristikami rušení ESD; dokáže se vyrovnat s průchodem velkého proudu; zvažte, že přechodné napětí se bude vyskytovat v kladné i záporné polaritě; kapacitní a odporové účinky zvýšení signálu jsou řízeny v povoleném rozsahu; jsou uvažovány objemové faktory; jsou brány v úvahu nákladové faktory produktu.

4. Obecné směrnice ESD protiopatření:
(1) Přidejte ochranné diody do citlivých zařízení CMOS a MOS;
(2) Navlékněte na citlivé přenosové vedení (včetně zemnicího vodiče) rezistory s desítkami ohmů nebo feritové kuličky;
(3) Použití technologie povrchového potahování elektrostatické ochrany ke ztížení ESD vybití jádra, což se ukázalo jako velmi účinné;
(4) Zkuste použít stíněné kabely;
(5) Nainstalujte filtr na citlivé rozhraní; izolujte citlivé rozhraní tam, kde nelze nainstalovat filtr;
(6) Vyberte logický obvod s nízkou frekvencí impulzů;
(7) Stínění pláště a dobré uzemnění

Lisun Instruments Limited byl nalezen LISUN GROUP v 2003. LISUN systém jakosti je přísně certifikován podle ISO9001:2015. Jako členství v CIE LISUN produkty jsou navrženy na základě CIE, IEC a dalších mezinárodních nebo národních norem. Všechny produkty prošly certifikátem CE a byly ověřeny laboratoří třetí strany.

Naše hlavní produkty jsou Goniofotometr, Integrace koule, Spektroradiometr, Generátor přepětí, Simulátorové zbraně ESD, Přijímač EMI, Testovací zařízení EMC, Elektrický bezpečnostní tester, Environmentální komora, teplotní komora, Klimatická komora, Tepelná komora, Test na solný postřik, Zkušební komora na prach, Vodotěsný test, Test RoHS (EDXRF), Test žárového drátu  a  Test s plamenem jehly.

Pokud potřebujete podporu, neváhejte nás kontaktovat.
Technické oddělení: Service@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8615317907381
Obchodní oddělení: Sales@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8618117273997

Tagy:ESD61000-2