A IEC, na norma IEC 61000-4-2, define descarga eletrostática (ESD) como ”uma transferência de carga elétrica entre corpos de diferentes potenciais eletrostáticos em proximidade ou por meio de contato direto”.
Como os equipamentos elétricos e eletrônicos estão sujeitos a descargas eletrostáticas?
Os padrões de teste de ESD estão estabelecendo uma base comum e reproduzível para avaliar o desempenho de equipamentos elétricos e eletrônicos quando submetidos a descargas eletrostáticas.
O teste de descarga eletrostática (ESD) é um dos testes de compatibilidade eletromagnética (EMC) aplicados a produtos ou componentes elétricos. O teste de ESD é classificado como um teste de imunidade, que é um dos tipos de teste de EMC. O teste de ESD é realizado de acordo com o padrão relevante do produto e o padrão de ESD. Os padrões de teste de ESD dependem do produto e de seu campo de uso.
Qual instrumento de teste é usado durante o teste de ESD?
O teste de descarga eletrostática é realizado por
Geradores ou simuladores de ESD
. Elas podem ser chamadas de pistolas, pois seu formato é semelhante ao de uma pistola. As pistolas ESD têm versões diferentes de acordo com seus níveis máximos de tensão, como 15kV, 16kV, 30kV ou mais.
Quais padrões são aplicados para testes de ESD?
Há muitos padrões de produtos que se referem aos padrões de ESD. Antes do teste de ESD, é necessário verificar os recursos do produto ou do EUT e escolher os padrões corretos. A maioria dos produtos finais comerciais está sob o escopo da
IEC 61000-4-2
da norma IEC 61000-4-2. Para o setor automotivo,
ISO 10605
que descreve os procedimentos de teste para avaliação de módulos eletrônicos na bancada e de veículos completos. A ISO 10605 se aplica a todos os tipos de veículos rodoviários, independentemente do sistema de propulsão (por exemplo, motor de ignição por centelha, motor a diesel, motor elétrico). Para produtos usados em aviônica, o padrão mais usado é o RTCA DO-160 e sua Seção 25 define os requisitos de teste de ESD.
ANSI/ESDA/JEDEC JS-001
A norma estabelece o procedimento para testar, avaliar e classificar componentes e microcircuitos de acordo com sua suscetibilidade (sensibilidade) a danos ou degradação pela exposição a uma descarga eletrostática (ESD) definida como modelo de corpo humano (HBM).
ANSI/ESDA/JEDEC JS-002
A norma estabelece o procedimento para testar, avaliar e classificar dispositivos e microcircuitos de acordo com sua suscetibilidade (sensibilidade) a danos ou degradação pela exposição a uma descarga eletrostática (ESD) de modelo de dispositivo carregado (CDM) induzida por campo definido. Todos os dispositivos semicondutores embalados, circuitos de filme fino, dispositivos de onda acústica de superfície (SAW), dispositivos optoeletrônicos, circuitos integrados híbridos (HICs) e módulos de múltiplos chips (MCMs) que contenham qualquer um desses dispositivos devem ser avaliados de acordo com esta norma. Para realizar os testes, os dispositivos devem ser montados em um pacote semelhante ao esperado no aplicativo final.
Há vários padrões relacionados aos testes de ESD. Saiba mais sobre os padrões de teste de ESD.
Definições
Para entender os termos de cada padrão, você precisa verificar as definições dos padrões. Confira abaixo as definições dadas na ISO 10605:2008:
Descarga de ar
método de teste caracterizado por aproximar o eletrodo do gerador de teste do dispositivo em teste (DUT); a descarga é feita por arco voltaico no DUT
Descarga de contato
método de teste caracterizado pelo contato do eletrodo do gerador de teste com o DUT, em que a descarga é iniciada pela chave de descarga do gerador
Dispositivo em teste (DUT)
componente único ou combinação de componentes conforme definido para ser testado
Descarga direta
descarregar diretamente no DUT
Gerador de ESD
instrumento que simula o modelo humano de ESD
Plano de referência do solo (GRP)
superfície condutora plana cujo potencial é usado como uma referência comum (Quando aplicável, é recomendável que a tensão de teste do DUT e o aterramento do operador também sejam referenciados ao plano de aterramento).
Tempo de retenção
intervalo de tempo no qual a diminuição da tensão de teste devido à fuga, antes da descarga, é de 10%.
Plano de acoplamento horizontal (HCP)
plano de metal orientado na direção horizontal, no qual as descargas são aplicadas para simular a descarga eletrostática em objetos adjacentes ao DUT
Modelo de ESD humano
rede de elementos passivos e tensão que caracteriza uma pessoa carregada como fonte de descarga eletrostática para condições automotivas
Descarga indireta
descarga em um plano de acoplamento próximo ao DUT (A corrente de descarga produz um campo transitório que pode afetar o DUT. A descarga indireta simula a descarga de um ser humano em itens próximos ao DUT).
Superfície
área de alojamento ininterrupta, lacuna ou abertura
Níveis de teste de ESD
Cada padrão de teste de ESD define os níveis de teste de ESD a serem aplicados ao EUT. A IEC 61000-4-2 lista os níveis de teste da seguinte forma:
Nível | Descarga de contato Tensão de teste (kV) |
Descarga de ar Tensão de teste (kV) |
---|---|---|
1 | 2 kV | 2 kV |
2 | 4 kV | 4 kV |
3 | 6 kV | 8 kV |
4 | 8 kV | 15 kV |
X | especial | especial |
O nível X é um nível aberto a ser negociado entre o fabricante e o comprador ou definido pelo comitê de produto.
O EUT deve ser testado em relação aos níveis de teste aplicáveis para seu ambiente de instalação ou ambiente de uso. Como a IEC 61000-4-2 é um padrão de teste e não um padrão de produto, você deve verificar os níveis de teste de ESD do padrão de produto aplicável. Por exemplo, para dispositivos médicos, a norma IEC/EN 60601-1-2 define os níveis de teste como -/+2kV, -/+4kV e -/+8kV para descargas de ar e -/+2kV, -/+4kV e -/+6kV para descargas de contato. A norma IEC/EN 60601-1-2 define os níveis de teste de ESD e faz referência à norma IEC 61000-4-2 sobre como realizar testes de ESD.
Outras normas de teste de ESD, como a ISO 10605, que se baseia em parte na IEC 61000-4-2 e descreve requisitos específicos para o setor automotivo, podem definir níveis de teste mais altos do que os níveis mostrados na tabela acima. Assim, a definição do padrão do seu produto facilitará a definição dos níveis de teste de ESD para o seu produto. Os níveis de teste de ESD podem chegar a 30 kV e esses níveis podem ser aplicados com os geradores de ESD que são capazes de gerar 30 kV.
Parâmetros do gerador de ESD
A IEC 61000-4-2 define os parâmetros gerais do gerador de ESD da seguinte forma. Esses parâmetros podem ser atualizados se houver uma atualização da norma IEC 61000-4-2.
Faixa de tensão modo de descarga de contato | pelo menos 1 – 8 kV |
Faixa de tensão modo de descarga de ar | pelo menos 2 – 15 kV |
Precisão da tensão de saída | igual ou inferior a 5% |
Polaridade de saída | positivo e negativo |
Tempo de subida da corrente de curto-circuito no modo de descarga de contato (10% a 90%) | 0,7 – 1 ns |
Tempo de espera | pelo menos 5 segundos. |
Capacitância de armazenamento típica | 150 pF |
Resistência típica à descarga | 330 ohm |
A norma IEC 61000-4-2 observa que, quando um gerador de ESD é alimentado por uma fonte de alimentação externa, CA ou CC, ou controlado por uma unidade separada, e esse cabo não é combinado com o cabo de corrente de retorno do gerador de ESD, pode haver fluxo de corrente não intencional por esse cabo.
Cada padrão de ESD define os parâmetros do simulador ou gerador que será usado durante o teste de ESD.
Como realizar testes de ESD?
O teste de ESD é um dos testes de EMC mais fáceis de realizar, pois a configuração do teste e os equipamentos são mais simples quando comparados a outros testes de EMC.
Os testes de ESD são realizados para validação do projeto ou certificação do produto. Durante o teste de ESD, o equipamento sob teste (EUT) é testado com os itens mostrados abaixo
Gerador / Simulador / Pistola ESD
Tabela de teste de ESD
Plano de acoplamento horizontal (HCP)
Plano de acoplamento vertical (VCP)
Resistor e aterramento apropriados
Cada item é escolhido de acordo com o padrão aplicado. As configurações de teste de ESD são preparadas de acordo com o padrão aplicado. Se quiser realizar testes de ESD de acordo com a IEC 61000-4-2, você deverá obter essa norma e verificá-la antes de iniciar o teste. Quando você preparar a configuração de teste (fazendo as conexões necessárias do
gerador de ESD
mesa de teste, planos de aterramento, aterramento), o especialista em teste de ESD (técnico ou engenheiro) aplica os sinais de ESD ao EUT e verifica o desempenho dele. Cada sinal de ESD gerado pelo simulador de ESD ou pela pistola é contado e registrado para relatório. Se o EUT for aprovado no padrão de teste de ESD aplicado, a foto das configurações de teste, os resultados da medição e os registros serão documentados como um relatório de teste.
Requisitos de configuração de teste de ESD da ISO 10605
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Serviços de teste de ESD (de pré-conformidade a conformidade total)
Pistolas/simuladores/geradores de teste ESD (em conformidade com o padrão)
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