ESD标准和测试
01. 基本概念
EMC包含EMI(干扰)和 EMS(抗干扰)两部分,前者是指对电子产品在电磁场方面干扰大小后者是指产品抵抗干扰的能力,说通俗点就是一个是干扰别人,一个是抵抗别人干扰,而ESD(Electro-Static discharge)的意思是“静电释放”,属于EMS的一种。
02. 测试标准
针对ESD测试,最常用的标准目前最新的是IEC 61000-4-2:2008及国标GB/T 17626.2-2018,两者只有语言的差异,内容是一致的。
03. 人体模型
===>人体电容
如果人体接近周围某些物体或者墙壁等,会增加50~100pF的电容量,所以人体的电容等于人体自由空间电容和平板电容的总和,大约为50~250pF左右。
===>人体阻抗
人体阻抗=外部阻抗+内部阻抗,其中内部阻抗=体内电阻(约500Ω)+皮肤电阻(约2kΩ),手握金属工具的人体电阻大约为330Ω。外部阻抗包含服装及身体潮湿情况。另外环境因素如粉尘,潮湿,油污,皮肤伤口等都会降低人体电阻值。
===>人体静电放电模型
下图为人体静电放电模型。电荷储存在人体电容中,通过一个等效的人体电阻产生放电。
04. 设定参数
下图为ESD测试中静电放电发生器的简图(摘自IEC 61000-4-2),类似人体模型,里面定义了2个参数,Rc是充电电阻,取值为50MΩ~100MΩ,RD为放电电阻,取值为330Ω±10%,Cs为储能电容,Cd为分布电容(存在于发生器和被试设备之间,参考接地板和耦合板之间),两者之和取150pF±10%。
05. 具体操作及注意事项
首先严格按照下图法规要求进行环境搭建。
测试应当以单次放电的方式进行,在预选点上,至少施加10次单词,特别是最敏感的极性。
测试中单次放电一般以1次/秒的速率放电,单词间隔也建议1s,以免系统出现问题。另外放电点以20次/秒甚至更多的方式来进行试探选择。
另外要注意的是实施放电时,发生器的放电回路电缆和被测产品距离应保持0.2m,接触放电的情况下,放电电极的顶端在开关之前接触被测产品。
如果产品表面有涂层但又没有说明是绝缘层,那发生器的点击头要穿入漆膜下以便和导电层接触,如果指明是绝缘层,那只能进行空气放电,不应该进行接触放电测试。
在空气放电时,放电电极的圆形放电头要尽可能的接近并触碰被测产品,每次放电后,要将放电发生器的挪开,然后重新触发发生器,再次测试,重复动作直到测完为止。
所有耦合版的间接放电测试,都要将被测物品放置在距离耦合板10cm的位置处,对耦合板施加至少10次的单次放电。
06. 结果判定
测试结果由产品制造商或者需求方确认,或者双方协商同意,一般分为4类:
A,在规定的限制内性能正常,一般就是没有任何问题。
B,功能或者性能暂时丧失或降低,停止测试后自动恢复,不用人为操作,一般就是自己能恢复的就行。
C,功能或者性能暂时丧失或降低,但是自己不能恢复,需要人为干预,一般就是自己好不了的,断下电或者重启就好了。
D,硬件或者软件损坏,或者数据修饰不能恢复的功能丧失或者性能降低,一般就是没办法恢复了,元器件坏了或者怎么都恢复不了。
一般ESD评估及测试相关的参数和注意点都如上列出了,其他就不一一罗列了,具体可参考IEC 61000-4-2或GB/T 17626.2。