Az IEC az IEC 61000-4-2 szabványban az elektrosztatikus kisülést (ESD) úgy határozza meg, mint „elektromos töltés átvitele különböző elektrosztatikus potenciállal rendelkező testek között, amelyek egymás közelében vagy közvetlen érintkezés útján kerülnek egymáshoz közel.”.

Hogyan vannak kitéve az elektromos és elektronikus berendezések elektrosztatikus diszkriminációnak?

Az ESD-vizsgálati szabványok közös és reprodukálható alapot teremtenek az elektromos és elektronikus berendezések teljesítményének értékeléséhez, amikor elektrosztatikus kisüléseknek vannak kitéve.

Az elektrosztatikus kisülés (ESD) vizsgálata az elektromágneses összeférhetőségi (EMC) vizsgálatok egyike, amelyet elektromos termékeken vagy alkatrészeken alkalmaznak. Az ESD-vizsgálat az EMC-vizsgálatok egyik típusának számító immunitásvizsgálat kategóriájába tartozik. Az ESD-vizsgálatokat a vonatkozó termékszabvány és ESD-szabvány szerint végzik. Az ESD-vizsgálati szabványok a terméktől és a felhasználási területtől függnek.

Milyen vizsgálati eszközt használnak az ESD-vizsgálat során?

Az elektrosztatikus kisülés vizsgálatát a következők végzik
ESD generátorok vagy szimulátorok
. Nevezhetjük őket pisztolyoknak, mivel alakjuk olyan, mint egy pisztoly. Az ESD pisztolyoknak különböző változatai vannak a maximális feszültségszintek szerint, mint például 15kV, 16kV, 30kV vagy több.

Milyen szabványokat alkalmaznak az ESD-vizsgálathoz?

Számos termékszabvány hivatkozik az ESD-szabványokra. Az ESD-vizsgálat előtt ellenőrizni kell a termék vagy az EUT jellemzőit, és ki kell választani a megfelelő szabványokat. A kereskedelmi végtermékek többsége az alábbi rendeletek hatálya alá tartozik

IEC 61000-4-2 HATÁLYA ALÁ TARTOZIK

szabvány hatálya alá tartozik. Autóipari,

ISO 10605

szabványt, amely vizsgálati eljárásokat ír le mind az elektronikai modulok próbapadon történő, mind a teljes járművek értékelésére. Az ISO 10605 a közúti járművek minden típusára vonatkozik, függetlenül a meghajtási rendszertől (pl. szikragyújtású motor, dízelmotor, villanymotor). Az avionikában használt termékek esetében a leggyakrabban használt szabvány az RTCA DO-160, amelynek 25. szakasza meghatározza az ESD-vizsgálati követelményeket.

ANSI/ESDA/JEDEC JS-001
A szabvány megállapítja az eljárást az alkatrészek és mikroáramkörök vizsgálatára, értékelésére és osztályozására aszerint, hogy mennyire érzékenyek az emberi test modelljének (HBM) meghatározott elektrosztatikus kisülés (ESD) hatására bekövetkező károsodásra vagy károsodásra.

ANSI/ESDA/JEDEC JS-002
A szabvány eljárást határoz meg az eszközök és mikroáramkörök vizsgálatára, értékelésére és osztályozására aszerint, hogy mennyire érzékenyek az elektrosztatikus kisülés (ESD) által okozott károsodásra vagy károsodásra egy meghatározott mező által kiváltott töltött eszközmodell (CDM) hatására. Minden csomagolt félvezető eszközt, vékonyréteg áramkört, felületi akusztikus hullám (SAW) eszközt, optoelektronikai eszközt, hibrid integrált áramkört (HIC) és többchipes modult (MCM), amely ezen eszközök bármelyikét tartalmazza, e szabvány szerint kell értékelni. A tesztek elvégzéséhez az eszközöket a végső alkalmazásban várhatóhoz hasonló csomagba kell szerelni.

Az ESD-vizsgálatokkal kapcsolatban különböző szabványok léteznek. Tudjon meg többet az ESD-vizsgálati szabványokról.

Fogalommeghatározások

Ahhoz, hogy megértse az egyes szabványok fogalmait, meg kell vizsgálnia a szabványok meghatározásait. Ellenőrizze az alábbi, az ISO 10605:2008 szabványban megadott fogalommeghatározásokat:

Levegő kibocsátás

vizsgálati módszer, amelynek jellemzője, hogy a vizsgálati generátor elektródáját a vizsgálandó eszközhöz (DUT) közel hozzák; a kisülés a DUT-on ívvel történik.

Kapcsolat mentesítés

vizsgálati módszer, amelyet a vizsgáló generátor elektródájának a DUT-tal való érintkezése jellemez, ahol a kisülést a generátor kisülési kapcsolója indítja el

Vizsgálandó eszköz (DUT)

a vizsgálandó egyetlen komponens vagy komponensek kombinációja a meghatározás szerint

Közvetlen kiürítés

közvetlenül a DUT-ra történő kisülés

ESD generátor

az emberi ESD-modellt szimuláló eszköz

Földi referenciasík (GRP)

sík vezető felület, amelynek potenciálját közös referenciaként használjuk (Adott esetben célszerű, hogy a DUT vizsgálati feszültségét és a kezelői földet is az alaplapra vonatkoztassuk).

Tartási idő

az az időintervallum, amelyen belül a kisütést megelőzően a szivárgás miatti vizsgálati feszültség csökkenése 10 %.

Vízszintes csatolási sík (HCP)

vízszintes irányban tájolt fémsík, amelyre kisüléseket alkalmaznak, hogy szimulálják a DUT melletti tárgyak elektrosztatikus kisülését.

Emberi ESD modell

passzív elemek hálózata és feszültség, amely jellemzi a töltött személyt, mint elektrosztatikus kisülés forrását gépjárműipari körülmények között

Közvetett mentesítés

kisülés a DUT közelében lévő csatolási síkban (A kisülési áram átmeneti mezőt hoz létre, amely hatással lehet a DUT-ra. A közvetett kisülés az ember által a DUT közelében lévő tárgyakon történő kisülést szimulálja).

Felület

megszakítás nélküli lakóterület, rés vagy nyílás

ESD vizsgálati szintek

Minden ESD-vizsgálati szabvány meghatározza az EUT-re alkalmazandó ESD-vizsgálati szinteket. Az IEC 61000-4-2 a következőképpen sorolja fel a vizsgálati szinteket:

Szint	Kapcsolat mentesítés Vizsgálati feszültség (kV)	Levegő kibocsátás Vizsgálati feszültség (kV)
1	2 kV	2 kV
2	4 kV	4 kV
3	6 kV	8 kV
4	8 kV	15 kV
X	különleges	különleges

Az X szint egy nyitott szint, amelyről a gyártó és a vásárló között kell tárgyalni, vagy amelyet a termékbizottság határoz meg.

Az EUT-t a telepítési vagy használati környezetére vonatkozó vizsgálati szintekkel szemben kell tesztelni. Mivel az IEC 61000-4-2 egy vizsgálati szabvány és nem termékszabvány, az ESD-teszt szintjeit az alkalmazandó termékszabványból kell ellenőrizni. Az IEC/EN 60601-1-2 szabvány például az orvostechnikai eszközök esetében a vizsgálati szinteket -/+2kV, -/+4kV és -/+8kV értékben határozza meg a légkisülésekhez, valamint -/+2kV, -/+4kV és -/+6kV értékben az érintéses kisülésekhez. Az IEC/EN 60601-1-2 meghatározza az ESD-vizsgálati szinteket, és hivatkozik az IEC 61000-4-2 szabványra az ESD-vizsgálatok elvégzésének módjáról.

Más ESD-vizsgálati szabványok, mint például az ISO 10605, amely részben az IEC 61000-4-2 szabványon alapul, és az autóiparra jellemző követelményeket írja le, a fenti táblázatban szereplő szinteknél magasabb vizsgálati szinteket határozhatnak meg. Így a termékszabvány meghatározása megkönnyíti a termék ESD-vizsgálati szintjeinek meghatározását. Az ESD-vizsgálati szintek elérhetik a 30 kV-ot, és ezek a szintek a 30 kV-os ESD-generátorokkal alkalmazhatók.

ESD generátor paraméterei

Az IEC 61000-4-2 a következőképpen határozza meg az általános ESD-generátor paramétereket. Ezek a paraméterek frissíthetők, ha az IEC 61000-4-2 szabványt frissítik.

Feszültségtartomány érintkező kisülési mód	legalább 1 – 8 kV
Feszültségtartomány légkisülési üzemmód	legalább 2-15 kV
Kimeneti feszültség pontosság	egyenlő vagy kevesebb mint 5%
Kimeneti polaritás	pozitív és negatív
A rövidzárlati áram felfutási ideje érintkező kisülési üzemmódban (10% – 90%)	0,7 – 1 ns
Tartási idő	legalább 5 másodperc.
Tipikus tárolási kapacitás	150 pF
Tipikus kisülési ellenállás	330 ohm

Az IEC 61000-4-2 megjegyzi, hogy ha az ESD-generátor külső, váltakozó vagy egyenáramú tápforrásból táplálkozik, vagy külön egység vezérli, és ezt a kábelt nem kapcsolják össze az ESD-generátor visszatérő áramú kábelével, akkor nem szándékos áram folyhat ezen a kábelen keresztül.

Minden ESD-szabvány meghatározza az ESD-vizsgálat során használt szimulátor vagy generátor paramétereit.

Hogyan kell elvégezni az ESD-vizsgálatot?

Az ESD-vizsgálat az egyik legkönnyebben elvégezhető EMC-vizsgálat, mivel a vizsgálati beállítások és berendezések egyszerűbbek, mint más EMC-vizsgálatoknál.

Az ESD-vizsgálatokat a tervezés validálása vagy a terméktanúsítás céljából végzik. Az ESD-vizsgálat során a vizsgált berendezést (EUT) az alábbi elemekkel tesztelik

ESD generátor / szimulátor / pisztoly

ESD vizsgálati táblázat

Vízszintes csatolási sík (HCP)

Függőleges csatolási sík (VCP)

Megfelelő ellenállás és földelés

Az egyes tételeket az alkalmazott szabvány szerint választják ki. Az ESD-vizsgálati elrendezéseket az alkalmazott szabványnak megfelelően készítik el. Ha az IEC 61000-4-2 szabvány szerinti ESD-vizsgálatokat szeretne elvégezni, akkor a vizsgálat megkezdése előtt be kell szereznie ezt a szabványt, és ellenőrizni kell. Amikor előkészíti a tesztelési elrendezést (a szükséges csatlakozások elkészítése a
ESD generátor
, tesztasztal, földsíkok, földelés) ESD-tesztelési szakértő (technikus vagy mérnök) alkalmazza az ESD-jeleket az EUT-re, és ellenőrzi annak teljesítményét. Minden egyes ESD jelet az ESD szimulátor vagy a pisztoly generál, megszámoljuk és rögzítjük a jelentéshez. Ha az EUT átmegy az alkalmazott ESD-vizsgálati szabványon, a vizsgálati beállítások, a mérési eredmények és a feljegyzések fényképét vizsgálati jelentésként dokumentálják.

ISO 10605 ESD tesztelési követelmények