靜 電 放 電 發(fā) 生 器
ELECTROSTATIC IMMUNITY TESTER
ESD-2000Q/ESD-2005Q
使 用 說 明 書
上海云鵲電子科技有限公司
http://www.skylarksh.com
Ver1.0
使 用 注 意 事 項(xiàng)
本儀器是精密高壓儀器,內(nèi)部設(shè)計(jì)有保護(hù)措施,但為了安全和保護(hù)本儀器,請?zhí)貏e注意以下注意事項(xiàng):
不要在濕度高的場合中使用本儀器(相對濕度:30%~60%)。
儀器的F.G.端子要良好接地。
儀器通電后,不得用手去觸摸放電槍的電極,以防電擊。
插拔高壓插頭時(shí)切勿用力推拉高壓電纜,應(yīng)通過壓蓋施力。
關(guān)機(jī)時(shí)必須先確認(rèn)儀器已處于STOP狀態(tài),而后才能切斷主機(jī)的電源
ESD-2000Q靜電放電發(fā)生器(又名:靜電放電抗擾度測試儀)是上海云鵲電子科技有限公司研制的一種在性能上滿足IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)要求的測試儀。其**靜電電壓可以達(dá)到20kV,足以覆蓋標(biāo)準(zhǔn)中最嚴(yán)酷等級的靜電電壓要求(第4級空氣放電的靜電電壓要求為15kV),同時(shí)適用于更多的應(yīng)用領(lǐng)域以及未來新標(biāo)準(zhǔn)的要求。所以ESD-2000Q靜電放電抗擾度測試儀可用于絕大多數(shù)電氣與電子設(shè)備對于靜電放電試驗(yàn),而且可以保證試驗(yàn)的可比性和再現(xiàn)性。
一、主要技術(shù)指標(biāo)
ESD-2000Q/ESD-2005Q靜電放電抗擾度測試儀主要技術(shù)指標(biāo)見表1所示。
輸出電壓 | ESD-2005Q:0.1~30kV | ESD-2005Q:0.1~30kV ESD-2005Q:0.1~30kV | ||
電壓極性 | 正、負(fù)或者正負(fù)交替。 | |||
放電電流上升時(shí)間 | 0.7~1ns | |||
觸發(fā)模式 | SINGLE | 單次 | ||
COUNT | 按設(shè)定的放電次數(shù)放電 | |||
20pps | 20次/秒 | |||
自動(dòng) | 按程序自動(dòng)模式 | |||
放電模式 | 接觸或空氣 | |||
放電間隔 | 0.1~99.9s(當(dāng)20pps模式下,放電間隔為0.05s) | |||
放電次數(shù) | 1~9999(0:無限次) | |||
放電電容 | 150pF(特殊要求可定制) | |||
放電電阻 | 330Ω(特殊要求可定制) | |||
放電電極 | 圓錐形接觸放電電極及球形空氣放電電極 | |||
使用環(huán)境 | 溫度:10℃~35℃ 相對濕度:30%~60% | |||
電源 | 單相AC85~265V,50/60Hz | |||
外形尺寸(mm) | 主機(jī)350×260×160(D×W×H) | |||
重量 | 約6kg |
表1 ESD-2000Q/ESD-2005Q靜電放電抗擾度測試儀主要技術(shù)指標(biāo)
二、 儀器前面板功能描述
圖1 ESD-2000Q 靜電放電抗擾度測試儀前面板示意圖
三、 儀器前后板功能描述
圖2 ESD-2000Q 靜電放電抗擾度測試儀后面板示意圖
四、儀器放電參數(shù)設(shè)置方法
圖3 ESD-2000Q 靜電放電參數(shù)設(shè)置界面示意圖
(1放電電壓設(shè)置
圖4 輸入電壓小鍵盤界面示意圖
點(diǎn)按放電電壓設(shè)置區(qū)域(編輯框)可以改變電壓,點(diǎn)擊編輯框即彈出小鍵盤框(如圖4所示),直接點(diǎn)擊數(shù)字按鈕輸入所需放電電壓值,電壓設(shè)定范圍0.1~20kV,小數(shù)點(diǎn)保留1位。小鍵盤中的IEC按鈕對應(yīng)相應(yīng)IEC標(biāo)準(zhǔn)等級,點(diǎn)擊按鈕相應(yīng)等級放電電壓值即顯示于小鍵盤框上的編輯框中。
IEC1對應(yīng)2kV,接觸與空氣模式相同;
IEC2對應(yīng)4kV,接觸與空氣模式相同;
IEC3對應(yīng)接觸模式6kV,空氣模式8kV;
IEC4對應(yīng)接觸模式8kV,空氣模式15kV。
“+1.0”、“-1.0”按鈕用于在編輯框當(dāng)前數(shù)字上加減1kV;
方向按鈕用于移動(dòng)輸入光標(biāo);
“刪去”按鈕用于刪除光標(biāo)所在位置的數(shù)字或者小數(shù)點(diǎn);
“確認(rèn)”按鈕用于確認(rèn)編輯框中的數(shù)值,點(diǎn)按即退出小鍵盤窗口;
“退出”按鈕用于退出小鍵盤窗口,編輯框中的數(shù)值被放棄。
當(dāng)儀器處于待放電狀態(tài)時(shí)(即點(diǎn)按“啟動(dòng)”后“啟動(dòng)”按鈕變?yōu)椤巴V埂卑粹o時(shí)),不可以修改放電電壓,點(diǎn)按編輯框無效。
(2
放電間隔時(shí)間設(shè)置
圖5 輸入放電間隔時(shí)間小鍵盤界面示意圖
點(diǎn)按放電間隔時(shí)間設(shè)置區(qū)域(編輯框)可以改變放電間隔時(shí)間,點(diǎn)擊編輯框即彈出小鍵盤框(如圖5所示),直接點(diǎn)擊數(shù)字按鈕輸入所需放電間隔時(shí)間值,放電間隔時(shí)間設(shè)定范圍0.1~9.9秒,小數(shù)點(diǎn)保留1位。
“+1.0”、“-1.0”按鈕用于在編輯框當(dāng)前數(shù)字上加減1秒;
方向按鈕用于移動(dòng)輸入光標(biāo);
“刪去”按鈕用于刪除光標(biāo)所在位置的數(shù)字或者小數(shù)點(diǎn);
“確認(rèn)”按鈕用于確認(rèn)編輯框中的數(shù)值,點(diǎn)按即退出小鍵盤窗口;
“退出”按鈕用于退出小鍵盤窗口,編輯框中的數(shù)值被放棄。
當(dāng)儀器處于待放電狀態(tài)時(shí)(即點(diǎn)按“啟動(dòng)”后“啟動(dòng)”按鈕變?yōu)椤巴V埂卑粹o時(shí)),不可以修改放電間隔時(shí)間,點(diǎn)按無效。
間隔時(shí)間為1秒。
另外通過“20pps”按鈕可以選擇每秒20次放電(即放電間隔時(shí)間為0.05秒)方式,用于對初次測試的被測對象的全部可觸及部位進(jìn)行快速掃描放電,以盡快了解到被測對象的敏感部位。
(3
放電次數(shù)設(shè)置
圖6 輸入放電次數(shù)的小鍵盤界面示意圖
放電次數(shù)是指:放電部位,單極性連續(xù)放電的次數(shù)。
點(diǎn)按放電次數(shù)設(shè)置區(qū)域(編輯框)可以改變放電次數(shù),點(diǎn)擊編輯框即彈出小鍵盤框(如圖6所示),直接點(diǎn)擊數(shù)字按鈕輸入所需放電次數(shù)值,放電次數(shù)設(shè)定范圍1~9999次,選擇0為不限定次數(shù)。
方向按鈕用于移動(dòng)輸入光標(biāo);
“刪去”按鈕用于刪除光標(biāo)所在位置的數(shù)字或者小數(shù)點(diǎn);
“確認(rèn)”按鈕用于確認(rèn)編輯框中的數(shù)值,點(diǎn)按即退出小鍵盤窗口;
“退出”按鈕用于退出小鍵盤窗口,編輯框中的數(shù)值被放棄。
當(dāng)儀器處于待放電狀態(tài)時(shí)(即點(diǎn)按“啟動(dòng)”后“啟動(dòng)”按鈕變?yōu)椤巴V埂卑粹o時(shí)),不可以修改放電次數(shù),點(diǎn)按無效。
(4
放電觸發(fā)模式選擇
圖7 觸發(fā)模式單選控制區(qū)域示意圖
點(diǎn)按放電觸發(fā)模式選擇區(qū)域中的相應(yīng)按鈕,可以選擇放電觸發(fā)模式。
“單次”表示每按一下放電槍的扳機(jī)就放電一次;
“重復(fù)”表示按下并釋放扳機(jī)后,儀器進(jìn)入重復(fù)放電狀態(tài),放電計(jì)數(shù)框變?yōu)榧t色,并對放電進(jìn)行計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)到設(shè)定的放電次數(shù)后,自動(dòng)退出放電狀態(tài)。期間再次按下并釋放扳機(jī)可以暫停放電,再次按下并釋放扳機(jī)繼續(xù)放電,放電次數(shù)延續(xù)計(jì)數(shù)。
“20PPS”表示快速掃描模式,操作方法同“重復(fù)”模式,只是速度快,只計(jì)數(shù),沒有限制。
只有在接觸放電模式下才可以選擇放電觸發(fā)模式,空氣放電模式下依照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的放電方法,只能選擇“單次”觸發(fā)模式。
當(dāng)儀器處于待放電狀態(tài)時(shí)(即點(diǎn)按“啟動(dòng)”后“啟動(dòng)”按鈕變?yōu)椤巴V埂卑粹o時(shí)),不可以修改放電觸發(fā)模式,點(diǎn)按無效。
(5
正負(fù)循環(huán)放電的控制
圖8 圖9
正負(fù)循環(huán)放電是:正負(fù)放電極性自動(dòng)循環(huán)交替的放電模式。
例如:正電壓,放電5次的狀態(tài)下,當(dāng)持續(xù)放電5次完成后,退出放電狀態(tài)。稍等幾秒后,儀器自動(dòng)切換到負(fù)電壓,并進(jìn)入待放電狀態(tài)。當(dāng)負(fù)電壓5次放電完成后,自動(dòng)退出放電狀態(tài)并再次切換到正電壓,并進(jìn)入待放電狀態(tài)。如此不斷循環(huán),直至點(diǎn)按“停止”按鈕退出。
放電的正負(fù)循環(huán)放電控制按鈕如圖8、9所示,點(diǎn)按按鈕可以改變正負(fù)循環(huán)放電的狀態(tài)。圖8所示為非正負(fù)循環(huán)狀態(tài),圖9所示為正負(fù)循環(huán)狀態(tài)。
當(dāng)儀器處于待放電狀態(tài)時(shí)(即點(diǎn)按“啟動(dòng)”后“啟動(dòng)”按鈕變?yōu)椤巴V埂卑粹o時(shí)),不可以修改正負(fù)循環(huán)模式,點(diǎn)按無效。
(6
接觸放電與空氣放電的選擇
圖10 圖11
接觸放電是指:對被測設(shè)備(簡稱EUT)可觸及的金屬或者其它導(dǎo)電部件,用放電槍頭直接接觸被測設(shè)備進(jìn)行放電的方式。放電時(shí),不應(yīng)在放電頭與接觸面間產(chǎn)生火花。
空氣放電是指:針對被測設(shè)備外殼為絕緣體或者部分絕緣體,以及被測設(shè)備的插座等,采用球頭電極對被測設(shè)備外殼的絕緣部分和插座進(jìn)行放電測試。放電應(yīng)遵循由遠(yuǎn)漸近的方法,即在放電頭距被測設(shè)備表面足夠遠(yuǎn)的距離(一般1mm對應(yīng)1kV),按下放電槍扳機(jī)不放,使放電頭以垂直試品表面的角度漸漸靠近被試品,直至產(chǎn)生放電(即出現(xiàn)放電火花),此時(shí)應(yīng)迅速釋放扳機(jī)并向后撤放電槍,此即為完成一次空氣放電。有些被測對象絕緣性能良好,即使放電頭直接接觸到其表面也不會產(chǎn)生放電。
對于絕緣表面,可以在兩次放電之間用放電刷(為標(biāo)配附件)進(jìn)行一次殘存電荷的泄放。此操作或不為部分行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所接受,以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為準(zhǔn)。
接觸放電、空氣放電為同一控制按鈕,點(diǎn)按它會作交替變化。如圖10所示意為接觸放電狀態(tài),如圖11所示意為空氣放電狀態(tài)。
空氣放電模式下,只能選“單次”觸發(fā)模式。
當(dāng)儀器處于待放電狀態(tài)時(shí)(即點(diǎn)按“啟動(dòng)”后“啟動(dòng)”按鈕變?yōu)椤巴V埂卑粹o時(shí)),不可以修改放電次數(shù),點(diǎn)按無效。
五、自動(dòng)放電的設(shè)置方法
圖12 ESD-2000Q 自動(dòng)放電參數(shù)設(shè)置界面示意圖
因標(biāo)準(zhǔn)測試流程應(yīng)該是從較低電壓開始測試,逐漸升高電壓到規(guī)定電壓。這個(gè)操作界面提供了自動(dòng)改變電壓和極性,逐漸自動(dòng)調(diào)整電壓的方法。
(1
起始放電電壓的設(shè)置
圖13 輸入起始電壓的小鍵盤界面示意圖
點(diǎn)按起始放電電壓設(shè)置區(qū)域的編輯框(如右圖所示)可以改變起始放電電壓,點(diǎn)擊編輯框即彈出小鍵盤框(如圖13所示),直接點(diǎn)擊數(shù)字按鈕輸入所需放電電壓值,電壓設(shè)定范圍0.1~19.9kV,小數(shù)點(diǎn)保留1位。
“+1.0”、“-1.0”按鈕用于在編輯框當(dāng)前數(shù)字上加減1kV;
方向按鈕用于移動(dòng)輸入光標(biāo);
“刪去”按鈕用于刪除光標(biāo)所在位置的數(shù)字或者小數(shù)點(diǎn);
“確認(rèn)”按鈕用于確認(rèn)編輯框中的數(shù)值,點(diǎn)按即退出小鍵盤窗口;
“退出”按鈕用于退出小鍵盤窗口,編輯框中的數(shù)值被放棄。
當(dāng)儀器處于待放電狀態(tài)時(shí)(即點(diǎn)按“啟動(dòng)”后“啟動(dòng)”按鈕變?yōu)椤巴V埂卑粹o時(shí)),不可以修改放電電壓,點(diǎn)按編輯框無效
(2
終止放電電壓的設(shè)置
圖14 輸入起始電壓的小鍵盤界面示意圖
點(diǎn)按終止放電電壓設(shè)置區(qū)域的編輯框可以改變終止放電電壓,點(diǎn)擊編輯框即彈出小鍵盤框(如圖14所示),直接點(diǎn)擊數(shù)字按鈕輸入所需放電電壓值,電壓設(shè)定范圍0.2~20kV,小數(shù)點(diǎn)保留1位。
“+1.0”、“-1.0”按鈕用于在編輯框當(dāng)前數(shù)字上加減1kV;
方向按鈕用于移動(dòng)輸入光標(biāo);
“刪去”按鈕用于刪除光標(biāo)所在位置的數(shù)字或者小數(shù)點(diǎn);
“確認(rèn)”按鈕用于確認(rèn)編輯框中的數(shù)值,點(diǎn)按即退出小鍵盤窗口;
“退出”按鈕用于退出小鍵盤窗口,編輯框中的數(shù)值被放棄。
當(dāng)儀器處于待放電狀態(tài)時(shí)(即點(diǎn)按“啟動(dòng)”后“啟動(dòng)”按鈕變?yōu)椤巴V埂卑粹o時(shí)),不可以修改放電電壓,點(diǎn)按編輯框無效。
(3
保存自動(dòng)測試數(shù)據(jù)
圖15 輸入保存自動(dòng)數(shù)據(jù)文件名的小鍵盤界面示意圖
點(diǎn)按“保存”按鈕可以存儲自動(dòng)數(shù)據(jù),點(diǎn)擊后即彈出小鍵盤框(如圖15所示)。文件名由1~6個(gè)數(shù)字和字母組成,直接點(diǎn)擊數(shù)字和字母按鈕即可完成輸入。
“刪去”按鈕用于刪除光標(biāo)所在位置的數(shù)字或者小數(shù)點(diǎn);
“確認(rèn)”按鈕用于確認(rèn)編輯框中的數(shù)值,點(diǎn)按即退出小鍵盤窗口;
“退出”按鈕用于退出小鍵盤窗口,編輯框中的數(shù)值被放棄。
當(dāng)儀器處于待放電狀態(tài)時(shí)(即點(diǎn)按“啟動(dòng)”后“啟動(dòng)”按鈕變?yōu)椤巴V埂卑粹o時(shí)),不可以修改放電電壓,點(diǎn)按“保存”按鈕無效。
(4
導(dǎo)入已有自動(dòng)測試數(shù)據(jù)
圖16 輸入保存自動(dòng)數(shù)據(jù)文件名的小鍵盤界面示意圖
點(diǎn)按“導(dǎo)入”按鈕可以調(diào)入以前保存的自動(dòng)數(shù)據(jù),點(diǎn)擊后即彈出小鍵盤框(如圖16所示)。左面列表框中羅列已保存數(shù)據(jù)文件的名稱,。
“刪去”按鈕用于刪除光標(biāo)所在位置的數(shù)字或者小數(shù)點(diǎn);
“確認(rèn)”按鈕用于確認(rèn)編輯框中的數(shù)值,點(diǎn)按即退出小鍵盤窗口;
“退出”按鈕用于退出小鍵盤窗口,編輯框中的數(shù)值被放棄。
當(dāng)儀器處于待放電狀態(tài)時(shí)(即點(diǎn)按“啟動(dòng)”后“啟動(dòng)”按鈕變?yōu)椤巴V埂卑粹o時(shí)),不可以修改放電電壓,點(diǎn)按“保存”按鈕無效。
六、放電槍
放電槍的外形見圖17所示。
圖17 放電槍
圖中各部分功能如下:
(1
放電電極
放電電極有兩個(gè)。一個(gè)為圓錐形,另一個(gè)為球形。前者用于接觸放電試驗(yàn),后者用于空氣放電試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)要求的不同,用戶可自行更換使用。注意圓錐體電極不可撞擊及防止摔落,以免損傷。同時(shí)也要注意勿劃傷手。
(2
放電槍接地端子
(3
放電槍扳機(jī)
放電槍扳機(jī)的操作與觸發(fā)模式有關(guān),首先要進(jìn)入待放電狀態(tài)(即點(diǎn)按“啟動(dòng)”后“啟動(dòng)”按鈕變?yōu)椤巴V埂卑粹o時(shí))。
對于單次觸發(fā)來說,要扣一次扳機(jī),放一次電。
對于連續(xù)、20pps二種觸發(fā)模式來說,只要扣一下扳機(jī),主機(jī)顯示屏上放電計(jì)數(shù)框變?yōu)榧t底進(jìn)入放電狀態(tài),放電便一直進(jìn)行,計(jì)數(shù)框?qū)Ψ烹娪?jì)數(shù),直到達(dá)到預(yù)定放電次數(shù)退出待放電狀態(tài)?;蛘咴俅慰垡幌掳鈾C(jī)退出放電狀態(tài),返回待放電狀態(tài),又一次扣一次扳機(jī)則有進(jìn)入放電狀態(tài)。對于“連續(xù)”模式放電速率由放電間隔時(shí)間來控制。對于20pps模式,放電速率固定為每秒20次。
空氣放電模式下,觸發(fā)模式固定為單次。操作時(shí),在放電槍距離試品足夠遠(yuǎn)(確保不會產(chǎn)生放電)的情況下按下扳機(jī)不放。此時(shí)槍頭已帶高壓電,慢慢靠近試品直至產(chǎn)生放電。產(chǎn)生放電后,應(yīng)立即放開扳機(jī),切斷高壓通道,避免多次放電。
(4
高壓復(fù)合電纜
用來將直流高壓電源的輸出電壓連接到放電槍中。放電槍的控制線,也復(fù)合在這根電纜中。
(5
高壓插頭
用于連接主機(jī)及放電槍,開機(jī)前應(yīng)插好高壓插頭,否則高壓電源無法開啟。插高壓插頭時(shí)應(yīng)仔細(xì)使插頭上的銷孔對準(zhǔn)插座內(nèi)的銷子,而后輕輕的推壓蓋將插頭推入,最后旋緊插頭壓蓋。切不可硬插,以免損壞插針。切勿用力推拉高壓電纜,應(yīng)手握壓蓋進(jìn)行插拔操作。
(6
接地線夾
便于夾住參考接地板或試品的接地端子。
(7
接地線
用于連接放電槍與參考接地板或試品的接地端子,形成放電回路。
(8
放電槍安裝把
用于把放電槍安裝于放電槍架(選配)上。
(9
阻容套件蓋
旋下阻容套件蓋可方便更換阻容套件。注意:安裝好阻容套件后應(yīng)旋緊阻容套件蓋。
(10
指示燈
燈顯示綠色時(shí)表示高壓插頭已連接好。燈不亮表示高壓插頭未插好,應(yīng)關(guān)機(jī)重新插好高壓插頭。當(dāng)放電瞬間燈閃顯紅色,指示已完成一次放電。
七、試驗(yàn)步驟
1、插好放電槍插頭;
2、插好儀器電源插頭;
3、打開靜電放電發(fā)生器電源,待儀器啟動(dòng)進(jìn)入操作窗口;
4、按照試驗(yàn)配置要求連接放電槍接地回線;
5、開啟試品電源并進(jìn)入正常工作狀態(tài);
6、設(shè)定放電電壓(參見第5頁圖3和第6頁圖4);
7、設(shè)定放電間隔時(shí)間(參見第5頁圖3和第7頁圖5);
8、設(shè)定放電次數(shù)(參見第5頁圖3和第8頁圖6);
9、設(shè)定放電模式(參見第5頁圖3和第9頁圖10、11);
10、設(shè)定放電觸發(fā)模式(參見第5頁圖3和第8頁圖7);
11、選擇是否要正負(fù)循環(huán)測試(參見第5頁圖3和第9頁圖8、9);
12、點(diǎn)按“啟動(dòng)”按鈕進(jìn)入待放電狀態(tài),此時(shí)“啟動(dòng)”按鈕改變?yōu)椤巴V埂卑粹o;
13、放電槍頭對準(zhǔn)放電部位,扣一次扳機(jī)就進(jìn)入放電狀態(tài),此時(shí)技術(shù)框變?yōu)榧t底色。中間扣一次扳機(jī)就退出放電狀態(tài),在一次扣扳機(jī)則又進(jìn)入放電狀態(tài)。
14、每放電一次計(jì)數(shù)框計(jì)數(shù)加1,直至到設(shè)定的放電次數(shù)退出放電和待放電狀態(tài)。此時(shí)“停止”按鈕又變回“啟動(dòng)”按鈕。中間可以點(diǎn)按“停止”按鈕直接退出放電和待放電狀態(tài)。
15、如果處于正負(fù)循環(huán)放電模式下,在放電到設(shè)定次數(shù)后退出放電狀態(tài)后,等待約3秒鐘,放電發(fā)生器自動(dòng)切換放電極性并進(jìn)入待放電狀態(tài)。只有點(diǎn)按“停止”按鈕才能退出。
附錄一、靜電放電干擾概述
保護(hù)設(shè)備免受靜電放電的危害,無論對生產(chǎn)廠或者用戶都是一個(gè)十分重要的問題,特別是采用微電子器件組裝以后,為了確保產(chǎn)品和系統(tǒng)的可靠性,對靜電放電危害性問題的考慮顯得尤其重要。
靜電問題與環(huán)境條件以及使用場合有關(guān),極其容易在干燥與使用人造纖維的環(huán)境中積聚靜電電荷。最普通的例子是操作人員在控制室的地毯上走動(dòng)時(shí),身體與織物作用中產(chǎn)生電荷;另外,操作人員穿著化纖料衣服易產(chǎn)生電荷。操作人員可以是直接的或是通過靜電感應(yīng)而帶電,對于后者,除非操作人員有適當(dāng)?shù)慕拥卮胧?,否則導(dǎo)了電的地毯就起不到任何保護(hù)作用。
圖4給出了不同織物的相對濕度下可能產(chǎn)生的靜電電壓值,從圖中可見針對不同的人造織物與不同的環(huán)境條件,設(shè)備可以遭到高達(dá)數(shù)千伏的放電情況。
圖4 織物依據(jù)大氣濕度可能帶的電壓值
已經(jīng)帶了電的人或物在靠近設(shè)備的過程中,就可以產(chǎn)生放電,這種放電有可能使設(shè)備的正常運(yùn)行受到影響,也可能造成設(shè)備中的某些電子元件損壞。
針對靜電問題,有必要利用專門研制的靜電抗擾度測試儀來模擬人或物在觸摸設(shè)備中所產(chǎn)生的靜電放電,從而了解對這種設(shè)備以及用這種設(shè)備所構(gòu)成的系統(tǒng)在靜電放電過程中的可靠性(抗力)。
為了評定設(shè)備在經(jīng)受靜電放電過程中的可靠性,許多國家及國際組織都制定了測試標(biāo)準(zhǔn)作為相應(yīng)行業(yè)的試驗(yàn)準(zhǔn)則。代表性的要數(shù)國際電工委員會(IEC)所頒布的電子與電氣產(chǎn)品的電磁兼容性基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)(IEC61000),其中第4部分是關(guān)于測試方法的標(biāo)準(zhǔn),它一共談到了十來個(gè)分標(biāo),靜電抗擾度的測試則是其中的第2部分(IEC61000-4-2)。目前國際和國內(nèi)所制定的一些行業(yè)(或產(chǎn)品)標(biāo)準(zhǔn)中,關(guān)于電磁兼容性的測試方法和要求大都取材于它。
附錄二、IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)簡介
由于IEC61000-4標(biāo)準(zhǔn)是國際電工委員會所頒布的一個(gè)基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn),它適合于各種電氣與電子設(shè)備作電磁兼容性的測試,IEC61000-4-2 對應(yīng)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 17626.2。
IEC61000-4標(biāo)準(zhǔn)的**特點(diǎn)是體現(xiàn)在它的實(shí)用性,它對不同環(huán)境條件下的電氣與電子設(shè)備的電磁兼容性有不同的要求,因此標(biāo)準(zhǔn)適用的面就非常之廣。
1、 試驗(yàn)的嚴(yán)酷度要求
IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)針對被試設(shè)備安裝與環(huán)境條件,將考核要求分成不同的嚴(yán)酷度等級。
凡等級高的設(shè)備可以用在等級低的場合,反之則不可以。靜電放電的嚴(yán)酷度等級見表2。
嚴(yán)酷度等級 | 接觸放電測試電壓(kV) | 空氣放電測試電壓(kV) |
1 | 2 | 2 |
2 | 4 | 4 |
3 | 6 | 8 |
4 | 8 | 15 |
× | 特殊 | 特殊 |
表2 靜電放電的嚴(yán)酷度等級
其中"×"是一個(gè)未定級,根據(jù)實(shí)際情況由設(shè)備制造廠與用戶商量決定。
試驗(yàn)的嚴(yán)酷度等級應(yīng)根據(jù)***實(shí)際的安裝與環(huán)境條件來加以選擇。表3是幾種推薦的嚴(yán)酷度等級情況。
級別 | 相對濕度(%) | 抗靜電織物 | 人造織物 | **電壓(kV) |
1 | 35 | × | 2 | |
2 | 10 | × | 4 | |
3 | 50 | × | 8 | |
4 | 10 | × | 15 |
表3 幾種推薦的嚴(yán)酷度等級表
對于其它材料,如木頭、混凝土、陶瓷等的嚴(yán)酷度等級不會超過2級。
2、 靜電抗擾度測試儀組成簡圖
靜電抗擾度測試儀的組成簡圖見圖5所示。測試儀放電時(shí)脈沖波形并不取決于高壓電,主要是決定于放電器內(nèi)的儲能電容、放電電阻和外部負(fù)載的種類。至于靜電抗擾度測試儀的詳細(xì)原理不進(jìn)一步敘述。
圖5 靜電抗擾度測試儀線路簡圖
3、 對靜電抗擾度測試儀的主要性能要求
IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)對靜電抗擾度測試儀的主要性能要求見表4所示。
儲能電容(Cs+Cd) | 150pF±10% |
放電電阻(Rd) | 330±10% |
充電電阻(Rc) | 50MΩ~100MΩ |
輸出電壓:30Kv(額定值) | |
輸出電壓偏差 | ±5% |
輸出電壓極性 | 正或負(fù) |
保持時(shí)間 | 至少5秒 |
放電方式:單次 | 至少1秒 |
放電電流波形 | 見圖6 |
表4 靜電抗擾度測試儀的主要性能要求
表中Cd為分布電容(存在于發(fā)生器與被試設(shè)備之間、參考接地板和耦合板之間)。
在儲能電容上測得的開路電壓稱為輸出電壓。
用在預(yù)檢測情況下,測試儀器的放電速率可達(dá)到每秒20次。
4、電流波形的校驗(yàn)
靜電抗擾度測試儀的電流波形與被試設(shè)備本身的因素有很大關(guān)系。為了能對靜電抗擾度測試儀的特性作出判斷,以便使測試儀( 包括測試本身和相同性質(zhì)的其它型號的測試儀)的測試結(jié)果有一定的重復(fù)性、對比性和可能性,有必要對測試儀的輸出特性進(jìn)行一定的校驗(yàn)。
4.1、 放電的電流波形
放電的電流波形必需滿足圖6的要求。
輸出電壓(kV) | **峰點(diǎn)電流(A) | 30ns處電流(A) | 60ns處電流(A) |
2 | 7.5 | 4 | 2 |
4 | 15 | 8 | 4 |
6 | 22.5 | 12 | 6 |
8 | 30 | 16 | 8 |
圖6 放電電流波形
4.2
測試方法、環(huán)境及設(shè)備
IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了統(tǒng)一的測試方法、環(huán)境及設(shè)備。整個(gè)波形測試系統(tǒng)的布局見圖7所示。
圖7 測試系統(tǒng)的布局
IEC1000-4-2標(biāo)準(zhǔn)已將標(biāo)準(zhǔn)化的電阻負(fù)載結(jié)構(gòu)給出在圖7之中,測試時(shí),測試儀直接對標(biāo)準(zhǔn)電阻放電,測試波形用的示波器要用1000MHz帶寬。示波器帶寬不夠時(shí),就可能使電流波的上升時(shí)間和**電流峰值的測試結(jié)果受到限制。
附錄三、靜電抗擾度試驗(yàn)的配置
靜電抗擾度試驗(yàn)分:接觸放電(包括直接對導(dǎo)電地面的放電和對耦合板的放電);空氣放電。另外要區(qū)分實(shí)驗(yàn)室測試和現(xiàn)場測試。
1、實(shí)驗(yàn)室放電試驗(yàn)的配置
實(shí)驗(yàn)室地板上要有一塊最小厚度為0.25mm 的銅材或鋁材構(gòu)成的參考接地板(其它金屬板材,其厚度至少為0.65mm),它的最小面積為1 。實(shí)際尺寸要取決于被試設(shè)備的外形尺寸,它在每一邊上至少要超出被試設(shè)備或試驗(yàn)桌上水平耦合板0.5m,并與保護(hù)接地相連。
被試設(shè)備要根據(jù)它的工作情況來連接,要求被試設(shè)備與其它導(dǎo)電物體(包括實(shí)驗(yàn)室的墻壁)之間至少要離開1m。被試設(shè)備根據(jù)安裝規(guī)定與接地系統(tǒng)相連, 不允許再有附加接地,電源線和訊號電纜也要按照實(shí)際的安裝位置來安放。
測試儀的放電返回電纜要與參考地相連, 其長度一般是2m。如果這一長度超過了對選定的放電點(diǎn)所需要的長度, 其超過部分不應(yīng)太靠近試驗(yàn)配置中的其它導(dǎo)電部分(至少0.2m),而且與參考地之間不存在感應(yīng)。接地電纜與參考接地板之間的連接,以及所有的焊點(diǎn)都應(yīng)是低阻抗的。
用于間接放電的耦合板其材料與厚度應(yīng)和接地板是一致的,并通過每一端上均帶有470kΩ電阻的電纜與參考接地板相連接,這些電阻要經(jīng)得起放電電壓,同時(shí)當(dāng)電纜落于接地板上時(shí)也不會引起短路。
1.1、臺式被試設(shè)備
圖8是臺式被試設(shè)備的試驗(yàn)配置,除圖中說明外,被試設(shè)備和電纜與耦合板之間要用0.5mm 厚的絕緣物隔開。水平耦合板每邊應(yīng)至少比被試設(shè)備大出0.1m規(guī)定距離,如果被試設(shè)備太大,可同時(shí)使用兩張相同的試驗(yàn)桌子(拼在一起,并分別接地),在兩張桌子的拼合處復(fù)一塊同樣的金屬板,金屬板各壓住每個(gè)桌面0.3m以上(水平耦合板不必拼焊在一起)。
圖8 臺式被試設(shè)備的試驗(yàn)配置
?參考接地板、垂直耦合板、接地電阻可選配。
1.2、地面式被試設(shè)備
地面式被試設(shè)備的配置見圖9所示。
圖9 地面式被試設(shè)備的配置
☆ 參考接地板、垂直耦合板、接地電阻可選配。
2、現(xiàn)場試驗(yàn)的配置
現(xiàn)場試驗(yàn)按照現(xiàn)場的安裝情況來做。為了使測試儀的放電返回電纜的接線方便,在地板上要放一塊參考接地板。參考接地板距離設(shè)備大約 0.1 m。接地板寬0.3m長約2m。參考圖10現(xiàn)場試驗(yàn)的配置
接地板要保護(hù)接地,如果不可能時(shí),可直接接到被測設(shè)備的參考接地端子上。測試儀的放電返回電纜接到靠近被試設(shè)備的參考接地板上。如果被試設(shè)備是放在金屬桌上,那么這張桌子要經(jīng)過每一端都帶有470kΩ電阻的電纜再接到參考接地板上,以防止電荷的積累。
圖10 現(xiàn)場試驗(yàn)的配置
?參考接地板、垂直耦合板、接地電阻可選配。
附錄四、試驗(yàn)方法
1、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)條件
如果是空氣放電,則氣候條件應(yīng)在下例范圍內(nèi):
環(huán)境溫度:15℃~35℃
相對濕度:30%~60%
大氣壓力:68~106KPa
此外,實(shí)驗(yàn)室中的電磁環(huán)境應(yīng)不影響測試結(jié)果。
2、對被試設(shè)備的直接放電
試驗(yàn)應(yīng)在正常操作時(shí),操作人員可能觸摸到被試設(shè)備表面上的點(diǎn)和面進(jìn)行。試驗(yàn)電壓由小到大逐漸增加,最后增至所選定的嚴(yán)酷度等級。測試時(shí)采用單次放電。每點(diǎn)10次,每次放電后要間隔1秒后再做另一次放電。有時(shí)為了確定系統(tǒng)是否出錯(cuò),間隔時(shí)間取得稍長一點(diǎn)。對用于預(yù)測為目的的試驗(yàn),有時(shí)可采用20pps模式。放電中,放電槍要垂直于放電表面,這有助于提高測試結(jié)果的再現(xiàn)性。
2.1、接觸放電
放電電極應(yīng)該直接與被試設(shè)備接觸。如果在設(shè)備表面有涂層,而且制造廠也沒有說明這是絕緣層,那么放電可以透過涂層與導(dǎo)電基板放電。如果制造廠已說明這是絕緣層的,則在該表層應(yīng)采用空氣放電,而不能使用接觸放電。
2.2、空氣放電
放電電極的要靠近被試設(shè)備表面來進(jìn)行放電。每次放電后,放電電極要從被試設(shè)備上移開,然后才能再進(jìn)行一次單次放電,直到規(guī)定的放電次數(shù)結(jié)束。
3、對被試設(shè)備的間接放電
對在被試設(shè)備附近的物體的靜電放電,可以用測試儀向耦合板的接觸放電來模擬。耦合板與被試設(shè)備的每一面 (包括前、后、左、右和下方、共五個(gè)面 )都是平行放置的,間隔為0.1m。在每一面上用最敏感的極性至少放電10次。另外,規(guī)定垂直耦合板的尺寸為0.5×0.5m2。
附錄五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評估
試驗(yàn)結(jié)果要根據(jù)被試設(shè)備的工作條件和功能要求分別加以記錄,以便使設(shè)備制造廠和用戶對設(shè)備進(jìn)行評估。如:
1、在規(guī)定條件下, 設(shè)備可以正常工作;
2、試驗(yàn)中設(shè)備出現(xiàn)暫時(shí)性的性能下降或功能喪失,但過后可自行恢復(fù);
3、設(shè)備出現(xiàn)的暫時(shí)性能下降或功能喪失,要由操作人員干預(yù)或系統(tǒng)復(fù)位后才能恢復(fù);
4、設(shè)備由于元部件的損壞、軟件受影響或數(shù)據(jù)丟失而造成不可恢復(fù)的性能下降或功 能喪失。
維 修 與 保 證
本儀器從發(fā)貨之日起,整機(jī)使用保證期為一年。
在保證期內(nèi),本公司負(fù)責(zé)為用戶免費(fèi)維修儀器及更換非操作原因造成的儀器內(nèi)部損壞的元器件。用戶未經(jīng)公司同意,不得自行修理本儀器,以及更換其中元器件,否則本公司對本儀器的運(yùn)行情況不負(fù)任何責(zé)任。
在保證期外,本公司仍為用戶提供維修服務(wù),但需收取成本費(fèi)及維修費(fèi)。送修中所發(fā)生的儀器運(yùn)輸和包裝費(fèi)用概由用戶自理。
此外,本公司還提供儀器校驗(yàn)服務(wù)及抗干擾技術(shù)咨詢服務(wù)、提供相應(yīng)的抗件、測試附件(測試臺、參考接地、水平耦合板、垂直耦合板、槍架等)
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