一、静电放电可能造成的危害
1、通过直接放电能量交换,引起设备中半导体器件的损坏,从而造成设备的永久性失效。
2、由放电(可能是直接放电,也可能是间接放电)而引起的近场电磁场变化,造成设备的误动作。
二、静电放电测试方法及测试标准
静电放电抗扰度试验放电方式有两种:直接放电和间接放电。直接放电主要是模拟操作人员直接触摸设备时对设备放电的现象,分为接触放电和空气放电。直接放电以接触放电为首选方式,接触放电主要针对设备表面的金属裸露部分进行的;空气放电主要针对非导电性表面的设备(如塑料机箱或表面覆有绝缘物的金属金属外壳)。
间接放电模拟操作人员在触摸邻近设备时,间接构成对设备工作的影响。操作上主要对对水平耦合板和垂直耦合板进行接触放电,耦合板通过两个470KΩ的电阻接地,所以当对耦合板放电时,耦合板上的静电不会马上泄放到地,而以耦合板为静电源形成一静电场,对设备进行干扰。模拟设备抗静电场干扰的能力。
检测标准
GB/T17626.2-2018, IEC61000-4-2:2008《电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验》。
测试方法
a.对于直接放电,试验正式开始前,试验人员对试品表面以20次/秒的放电速率快速扫视一遍,以便寻找试品的敏感部位(重点考察扫视中引起试品数显跳动、动作异常迹象的部位),正式试验时,放电以1秒/次的速率进行,通常每一个选定点放电20次(正负各10次)。空气放电时采用半圆头形的电极,每次放电前,应先将放电枪从试品表面移开,然后再将放电枪慢慢靠近试品,直到放电发生为止。
注:为保证试验结果的一致性,放电电极要垂直试品表面。
b.对于间接放电,打水平耦合板时,放电枪垂直地在离开试品0.1m处用接触放电方式进行放电;打垂直耦合板时,耦合板应放在离试品0.1m处,放电枪要垂直于耦合板一条垂直边的中心位置上进行放电,对试品垂直方向的4个面都要用垂直耦合板做间接放电试验。标准之所以用接触放电作为放电的首选方式,一方面是因为接触放电的不确定因素较少,另一方面接触放电有着极其陡峭的上升时间,因此放电电流波形中包含了极其丰富的谐波成分,即使选择比较低的试验电压,也能取得比同样等级中电压较高的空气放电更加严格的测试结果。
三、试验结果的评价
试验结果应依据受试设备在试验中的功能丧失或性能降低现象进行分类,相关的性能水平由设备的制造商或需要方确定,或由产品的制造商和购买方双方协商同意。推荐按如下要求分类:
a)在制造商、委托方或购买方规定的限值内性能正常;
b)功能或性能暂时丧失或降低.但在骚扰停止后能自行恢复,不需要操作者干预;
c)功能或性能暂时丧失或降低,但需操作者干预才能恢复;
d)因设备硬件或软件损坏,或数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低。
由制造商提出的技术规范可以规定对受试设备产生的某些影响是不重要的,因而是可接受的试验必影响。
这种分类可以由负责相关产品的通用标准、产品标准和产品类标准的专业标准化技术委员会作为明确表达功能准则的指南。在没有合适的通用、产品或产品类标准时,可作为制造商和购买方协商的性。
四、如何做好静电放电相关的防护
1、 防止静电干扰需从源头上控制电荷聚集,一旦有过量电荷就及时泄放,防止危险静电源的形成,对于无法泄放的静电电荷,要将其隔离,阻止其干扰到关键电路。
2、对于非金属外壳,空隙部分加强绝缘,或者壳体内放置金属屏蔽层;对于金属外壳,静电时大部分电荷会通过接地端子流走,着重保持外壳导电连续,降低外壳各部分搭接阻抗。
3、对于显示屏和面板,应考虑采用透明屏蔽材料进行保护,并且让屏蔽材料与外壳接地点之间有良好的电接触。
4、 对于电源线和其它信号线,可采用屏蔽、滤波、套用铁氧体磁环等方式,并且屏蔽层与外壳的大地连接,建立电荷对地泄放路径。
5、对于内部电路,首先确定电流泄放路径,检查路径是否通畅,重要的信号线远离放电路径,重要的敏感电路模块也不能靠近放电路径,必要时可以给敏感电路增加屏蔽罩。
6、在保护器件前并联放置放电器件,如TVS、ESD、压敏电阻等。
7、在保护器件前串联阻抗。如串联电阻或磁珠来限制ESD放电电流,达到防静电的目的。
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