4.2.2 电子产品的静电放电测试及相关要求
对不同使用环境、不同用途、不同ESD敏感度的电子产品标准对静电放电抗扰度试验的要求是不同的,但这些标准关于ESD抗扰度试验大多都直接或间接引用GB/T17626.2-1998 (idt IEC 61000-4-2:1995):《电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验》这一国家电磁兼容基础标准,并按其中的试验方法进行试验。下面就简要介绍一下该标准的内容、试验方法及相关要求。
4.2.2.1 试验对象
该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。
4.2.2.2 试验内容
静电放电的起因有多种,但该标准主要描述在低湿度情况下,通过摩擦等因素,使操作者积累了静电。电子和电气设备遭受直接来自操作者的静电放电和对临近物体的静电放电时的抗扰度要求和试验方法。
4.2.2.3 试验目的
试验单个设备或系统的抗静电干扰的能力。它模拟:(1)操作人员或物体在接触设备时的放电。(2)人或物体对邻近物体的放电。
4.2.2.4 ESD的模拟:
图11:静电放电发生器
图12:静电放电的电流波形
图11和图12分别给出了ESD发生器的基本线路和放电电流的波形。
放电线路中的储能电容CS代表人体电容,现公认150pF比较合适。放电电阻Rd为330Ω,用以代表手握钥匙或其他金属工具的人体电阻。现已证明,用这种放电状态来体现人体放电的模型是足够严酷的。
4.2.2.5 试验方法
该标准规定的试验方法有两种:接触放电法和空气放电法。
接触放电法:试验发生器的电极保持与受试设备的接触并由发生器内的放电开关激励放电的一种试验方法。
空气放电法:将试验发生器的充电电极靠近受试设备并由火花对受试设备激励放电的一种试验方法。
接触放电是优先选择的试验方法,空气放电则用在不能使用接触放电的场合中。
4.2.2.6 试验等级及其选择
试验电平以最切合实际的安装环境和条件来选择,表1提供了一个指导原则。表1同时也给出了静电放电试验等级的优先选择范围,试验应满足该表所列的较低等级。
表1:试验等级选择
4.2.2.7 试验环境
对空气放电该标准规定了环境条件:
环境温度:15℃~35℃、相对湿度:30%~60%RH、大气压力:86kPa~106kPa 对接触放电该标准未规定特定的环境条件。
4.2.2.8 试验布置
标准对试验布置也做出了详细的规定,图13所示为台式设备的试验布置示意图。
4.2.2.9 试验实施
实施部位:直接放电施加于操作人员在正常使用受试设备时可能接触到的点或面上;间接放电施加于水平耦合板和垂直耦合板。
直接放电模拟了操作人员对受试设备直接接触时发生的静电放电情况。 间接放电则是对水平耦合板和垂直耦合板进行放电,模拟了操作人员对放置于或安装在受试设备附近的物体放电时的情况。
直接放电时,接触放电为首选形式;只有在不能用接触放电的地方(如表面涂有绝缘层,计算机键盘缝隙等情况)才改用气隙(空气)放电。间接放电:选用接触放电方式。
试验电压要由低到高逐渐增加到规定值。
不同的产品或产品族标准对试验的实施可能根据产品的特点有特定的规定。
图13:台式设备静电放电布置示意图
4.2.2.10 试验结果
若静电放电测试通不过,可能产生如下后果: (1)直接通过能量交换引起半导体器件的损坏。 (2)放电所引起的电场与磁场变化,造成设备的误动作。