静电放电 (Electrostatic Discharge, ESD) 抗扰度试验是模拟操作人员或物体在接触设备时的放电以及人或物体对临近物体的放电, 以评估设备遭受ESD时的性能。ESD发生器是模拟ESD过程、进行抗扰度试验的前提和基础。在IEC61000-4-2标准中, 对ESD发生器的构成、性能要求及波形校验等都有较详细的介绍。
图1中的Rc是充电电阻, 取值为50MΩ~100MΩ;Rd是放电电阻, 取值为330Ω±10%;Cs是储能电容, Cd为分布电容 (存在于发生器与被试设备之间、参考接地板和耦合板之间) , 两者之和取150pF±10%。
ESD是一个复杂多变的随机过程。由于ESD有许多不同的放电形式, 而且同一静电源对不同的物体放电时产生的结果也不一样, 因此难以有效地对ESD的效应和危害进行正确的评估。但是根据不同场合ESD的主要特点可以建立相应的ESD模型, 来模拟ESD的主要特征。常见ESD测试模型有人体模型、机器模型、带电器件模型和人体-金属模型。建立ESD模型的一个最主要的目的就是根据模型参数来设计、制作相应的ESD发生器。目前的国内外产品, 都是根据IEC61000-4-2中的规定, 采用人体-金属模型制作而成的。人体-金属模型 (BMM) 的模拟对象是带电人体通过金属对他物产生放电的情形, 主要特点是能够全面反映出高速、低速两种放电模式;用于对系统的人体静电敏感度的测试。
目前的国内外ESD发生器产品基本上分为两大类:以EM-TEST的DITO为代表的手持式ESD发生器和以Noiseken的ESS-2002为代表的放电枪与主机分离式结构的ESD发生器。
(1) 手持式ESD发生器的高压发生部分以及放电开关集中在放电枪里, 枪内自带电池。优势是移动性较大, 测试大型设备时优势明显;操作方便, 可以在枪上直接设定参数;劣势是输出电压较低, 充电速度慢, 放电电压偏低, 高度集成化导致价格偏高。
(2) 分离式ESD发生器的高压发生部分和控制部分放置在主机内, 放电部分放置在枪内。优势是输出电压较高, 充电速度快, 能实现连续高速放电试验;劣势是移动性差, 需要移动放电枪;操作不方便, 需要往返被试品与主机之间。
这两种类型的ESD发生器各有利弊, 但是他们存在着共同的缺点:由于在试验过程中无法测量发生源回路的电流波形及试品两端的残压波形, 从而不但会导致试验结果出现误差甚至错误, 同时还无法对ESD过程的特点及破坏机理, 压敏电阻等保护器件的ESD特性等进行研究。
摘要：静电放电发生器是模拟静电放电过程、进行静电放电抗扰度试验的平台。本文在IEC61000-4-2标准的基础上, 介绍了静电放电发生器的基本结构原理和测试模型, 并概述了目前国内外市场上两种基本类型的静电放电发生器产品的原理及特点, 提出存在的问题, 为静电放电发生器今后的改进提供了依据。
关键词：静电放电发生器,IEC61000-4-2标准
[1] 全国电磁兼容标准化技术委员会.GB/T17626.2-1998.电磁兼容试验和测量技术:静电放电抗扰度试验[S].北京:中国标准出版社, 1998.
[2] 刘尚合, 武占武, 等.静电放电及危害防护[M].北京:北京邮电大学出版社, 2004.
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