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13 Oktober, 2022 849 Gesehen Autor: root

Immunitätsprüfung gegen elektrostatische Entladung (ESD) gemäß IEC EN 61000-4-2

1. Gegenmaßnahmen und Abhilfemaßnahmen für häufig auftretende Probleme bei der ESD-Immunitätsprüfung
1.1 Der Mechanismus der Bildung elektrostatischer Entladungen und ihre Schädigung elektronischer Produkte
Statische Elektrizität entsteht durch die Ansammlung positiver und negativer Ladungen auf zwei Gegenständen, wenn zwei Substanzen mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten aneinander reiben. Was den menschlichen Körper betrifft, so ist die statische Elektrizität, die durch die Reibung zwischen Kleidung und Haut entsteht, einer der Hauptgründe für die Elektrifizierung des menschlichen Körpers. Wenn eine elektrostatische Quelle in Kontakt mit anderen Objekten kommt, gibt es einen Ladungsfluss, um der Spannung entgegenzuwirken. Die Übertragung dieser Hochgeschwindigkeitsleistung erzeugt potenziell schädliche Spannungen, Ströme und elektromagnetische Felder, das heißt elektrostatische Entladung.

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Bei der Herstellung und Verwendung elektronischer Produkte ist der Bediener die aktivste Quelle statischer Elektrizität und kann eine gewisse Ladung ansammeln. Wenn der menschliche Körper die mit der Erde verbundenen Komponenten und Geräte berührt, elektrostatische Entladung wird generiert. Elektrostatische Entladung wird im Allgemeinen durch ESD repräsentiert. Elektrostatische Entladung tritt auf, wenn geerdete Bauteile und Geräte berührt werden. Elektrostatische Entladung wird im Allgemeinen durch ESD repräsentiert. ESD kann zu schweren Schäden oder Fehlfunktionen elektronischer Geräte führen.

Die meisten Halbleiterbauelemente werden dadurch leicht beschädigt elektrostatische Entladung, besonders LSI-Geräte sind anfälliger. Es gibt zwei Arten von Schäden, die durch statische Elektrizität am Gerät verursacht werden, explizit und implizit. Versteckte Schäden waren zu diesem Zeitpunkt nicht sichtbar, aber das Gerät wurde zerbrechlicher und unter Bedingungen wie Überspannung und hohen Temperaturen leicht beschädigt.

Die beiden Hauptschadensmechanismen von ESD sind thermischer Ausfall des Gerätes aufgrund von Wärmeentwicklung durch die ESD Strom- und Isolationsdurchschlag aufgrund der induzierten Hochspannung ESD. ESD kann nicht nur leicht Schaltkreisschäden verursachen, sondern auch elektronische Schaltkreise stören. Es gibt zwei Möglichkeiten, sich einzumischen ESD Schaltungen.

Eine davon ist die Leitungsmethode. Wenn ein bestimmter Teil des Stromkreises einen Entladungspfad bildet, d ESD mit dem Stromkreis im Gerät verbunden ist, und der ESD Strom fließt durch das Eingangsende des integrierten Chips und verursacht Störungen.

Eine andere Form von ESD Störungen sind gestrahlte Störungen. Das heißt, ein Spitzenstrom wird zusammen mit Funken währenddessen erzeugt elektrostatische Entladung, und dieser Strom enthält reichlich Hochfrequenzkomponenten. Dies erzeugt ein abgestrahltes Magnetfeld und ein elektrisches Feld, die störende elektromotorische Kräfte in verschiedenen Signalschleifen benachbarter Schaltkreise induzieren können. Die elektromotorische Interferenzkraft wird wahrscheinlich den Schwellenpegel der Logikschaltung überschreiten, was ein falsches Auslösen verursacht. Die Größe der abgestrahlten Störungen hängt auch von der Entfernung des Stromkreises von der Stelle der elektrostatischen Entladung ab. Das von erzeugte Magnetfeld ESD zerfällt mit dem Quadrat der Entfernung. . Das elektrische Feld, das von erzeugt wird ESD zerfällt gewürfelt mit der Entfernung. Wenn der Abstand gering ist, sind sowohl das elektrische Feld als auch das magnetische Feld stark. Wann ESD auftritt, sind in der Regel Stromkreise in der Nähe betroffen.

ESD Im Nahfeld kann der Grundmodus der Strahlungskopplung abhängig von der Impedanz des kapazitiven oder induktiven sein ESD Quelle und Empfänger. Im Fernfeld findet eine elektromagnetische Feldkopplung statt.

Die ESD-bezogene elektromagnetische Interferenz (EMI)-Energieobergrenzenfrequenz kann 1 GHz überschreiten. Bei dieser Frequenz können typische Gerätekabel oder sogar Leiterbahnen zu sehr effektiven Empfangsantennen werden. Somit gilt für typische analoge oder digitale elektronische Geräte ESD verursacht hohe Geräuschpegel.

Allgemein gesagt, um Schaden zu verursachen, ESD Funken müssen Schaltkreisdrähte direkt kontaktieren, und Strahlungskopplung verursacht normalerweise nur Fehlfunktionen.

Unter der Wirkung von ESD, sind die Geräte in der Schaltung im eingeschalteten Zustand anfälliger als im nicht eingeschalteten Zustand.

2. Test auf elektrostatische Entladung und damit verbundene Anforderungen an elektronische Produkte
Die Anforderungen an die ESD-Immunitätstest sind für elektronische Produktnormen mit unterschiedlichen Einsatzumgebungen, unterschiedlichen Verwendungszwecken und unterschiedlichen ESD-Empfindlichkeiten unterschiedlich, aber die meisten dieser Normen beziehen sich direkt oder indirekt darauf GB/T17626.2- 1998 (idt IEC 61000-4-2:1995): „Immunitätstest gegen elektrostatische Entladung der Elektromagnetischen Verträglichkeit Prüf- und Messtechnik“, der nationalen Grundnorm für elektromagnetische Verträglichkeit, und die Prüfung erfolgt nach dem Prüfverfahren. Im Folgenden werden der Inhalt, die Prüfmethoden und die damit verbundenen Anforderungen der Norm kurz vorgestellt.

Immunitätsprüfung gegen elektrostatische Entladung (ESD) gemäß IEC EN 61000-4-2

ESD61000-2_Simulator für elektrostatische Entladung

2.1 Testobjekte:
Diese Norm behandelt Geräte, Systeme, Subsysteme und externe Ausrüstung in elektrostatische Entladung Umgebungen und Einbaubedingungen.

2.2 Testinhaltet:
Es gibt verschiedene Ursachen für elektrostatische Entladung, aber diese Norm beschreibt hauptsächlich die Akkumulation statischer Elektrizität durch den Bediener durch Faktoren wie Reibung bei Bedingungen mit niedriger Luftfeuchtigkeit. Störfestigkeitsanforderungen und Prüfverfahren für elektronische und elektrische Geräte, die elektrostatischen Entladungen direkt vom Bediener und von benachbarten Objekten ausgesetzt sind.

2.3. Testzwecke:
Testen Sie die Fähigkeit eines einzelnen Geräts oder Systems, elektrostatischen Störungen zu widerstehen. Es simuliert: (1) die Entladung des Bedieners oder Objekts beim Berühren des Geräts. (2) Entladung einer Person oder eines Objekts auf ein benachbartes Objekt.

2.4. Experimentelle Methode:
In dieser Norm sind zwei Prüfverfahren festgelegt: das Kontaktentladungsverfahren und das Luftentladungsverfahren. Kontaktentladung ist die bevorzugte Testmethode, und Luftentladung wird verwendet, wenn Kontaktentladung nicht verwendet werden kann.

Kontaktentladungsverfahren: Ein Prüfverfahren, bei dem die Elektroden des Prüfgenerators in Kontakt mit dem Prüfling gehalten werden und die Entladung durch den Entladeschalter im Generator angeregt wird.

Luftentladungsverfahren: Ein Prüfverfahren, bei dem die Ladeelektrode des Prüfgenerators in die Nähe des Prüflings gebracht wird und der Prüfling durch einen Funken zur Entladung angeregt wird.

2.5 Testumgebung:
Diese Norm legt die Umgebungsbedingungen für die Luftabfuhr fest:
Umgebungstemperatur: 15℃~35℃, relative Luftfeuchtigkeit: 30%~60% RH, atmosphärischer Druck: 86kPa~106kPa
Die Norm legt keine spezifischen Umgebungsbedingungen für Kontaktentladungen fest.

2.6. Testen Sie die Implementierung:
Einsatzort: Die Direktentladung wird auf die Punkte oder Oberflächen aufgebracht, die der Bediener während des normalen Gebrauchs des zu testenden Geräts berühren kann; Die indirekte Entladung wird auf die horizontale Koppelplatte und die vertikale Koppelplatte aufgebracht.

Direktentladung simuliert die elektrostatische Entladung die auftritt, wenn ein Bediener direkten Kontakt mit dem zu testenden Gerät herstellt. Indirekte Entladungen entladen die horizontalen und vertikalen Koppelplatten und simulieren, was passiert, wenn ein Bediener Objekte entlädt, die in der Nähe des zu testenden Geräts platziert oder installiert sind.

Bei der Direktentladung ist die Kontaktentladung die bevorzugte Form; nur an Stellen, an denen eine Kontaktentladung nicht möglich ist (z. B. Oberfläche mit Isolierschicht beschichtet, Spalte von Computertastaturen usw.), wird stattdessen die Luftspaltentladung verwendet. Indirekte Entladung: Wählen Sie die Methode der Kontaktentladung.

Die Prüfspannung ist schrittweise von niedrig nach hoch auf den angegebenen Wert zu erhöhen.
Unterschiedliche Produkt- oder Produktfamiliennormen können spezifische Bestimmungen für die Durchführung von Tests gemäß den Merkmalen des Produkts enthalten.

2.7 Testergebnisse:
Besitzt das elektrostatischer Entladungstest fehlschlägt, können folgende Folgen eintreten:
(1) Schäden an Halbleiterbauelementen werden direkt durch Energieaustausch verursacht.
(2) Das durch die Entladung verursachte elektrische und magnetische Feld ändert sich, was zu einer Fehlfunktion des Geräts führt.

Immunitätsprüfung gegen elektrostatische Entladung (ESD) gemäß IEC EN 61000-4-2

ESD61000-2 Wellenform des Entladungsstroms des elektrostatischen Entladungsgenerators

3. Gegenmaßnahmen gegen elektrostatische Entladungen und Verbesserungspunkte für elektronische Produkte:
Es gibt viele Möglichkeiten, die Auswirkungen von ESD-erzeugten elektromagnetischen Interferenzen (EMI) auf ein elektronisches Produkt oder Gerät zu reduzieren: vollständige Blockierung der ESD-Erzeugung, Verhinderung der Kopplung von EMI (insbesondere EMI aufgrund von ESD in diesem Artikel) in den Schaltkreis oder das Gerät und Erhöhung der inhärenten EMI des Geräts durch den Designprozess. ESD-Immunität.

ESD tritt normalerweise auf leitfähigen Gegenständen auf, denen das Produkt selbst ausgesetzt ist, oder auf benachbarten leitfähigen Gegenständen. Bei Geräten sind die Teile, die anfällig für elektrostatische Entladungen sind: Kabel, Tastaturen, freiliegende Metallrahmen und Löcher, Löcher und Lücken in der Gerätehülle.

Eine übliche Verbesserungsmethode besteht darin, Transientenschutzschaltungen zwischen dem Auftreten von ESD oder dem Einbruchsgefahrenpunkt des Produkts, wie dem Eingangspunkt, und der Erde einzurichten. Diese Schaltungen funktionieren nur, wenn die durch ESD induzierte Spannung den Grenzwert überschreitet. Die Schutzschaltung kann mehrere Strom-Shunt-Einheiten enthalten.

Es gibt eine Vielzahl von Schaltungen, die den Zweck des ESD-Schutzes erfüllen können, aber die folgenden Prinzipien müssen bei der Auswahl berücksichtigt werden, und ein Kompromiss zwischen Leistung und Kosten: Die Geschwindigkeit ist schnell, was durch die Eigenschaften der ESD-Interferenz bestimmt wird; es kann den Durchgang großer Ströme bewältigen; Bedenken Sie, dass transiente Spannungen sowohl in positiver als auch in negativer Polarität auftreten; die kapazitiven und resistiven Wirkungen der Signalerhöhung werden innerhalb des zulässigen Bereichs gesteuert; Volumenfaktoren werden berücksichtigt; Produktkostenfaktoren werden berücksichtigt.

4. Allgemeine Richtlinien für ESD-Gegenmaßnahmen:
(1) Hinzufügen von Schutzdioden zu anfälligen CMOS- und MOS-Vorrichtungen;
(2) Verketten Sie mehrere zehn Ohm Widerstände oder Ferritperlen auf der anfälligen Übertragungsleitung (einschließlich des Erdungskabels);
(3) Verwendung einer elektrostatischen Schutzoberflächenbeschichtungstechnologie, um es ESD zu erschweren, den Kern zu entladen, was sich als sehr effektiv erwiesen hat;
(4) Versuchen Sie abgeschirmte Kabel zu verwenden;
(5) Installieren Sie den Filter an der empfindlichen Schnittstelle; isolieren Sie die empfindliche Schnittstelle, wo der Filter nicht installiert werden kann;
(6) Wählen Sie eine Logikschaltung mit niedriger Impulsfrequenz;
(7) Gehäuseabschirmung und gute Erdung

Lisun Instruments Limited wurde gefunden von LISUN GROUP . LISUN Das Qualitätssystem wurde streng nach ISO9001:2015 zertifiziert. Als CIE-Mitgliedschaft LISUN Die Produkte werden auf der Grundlage von CIE, IEC und anderen internationalen oder nationalen Standards entwickelt. Alle Produkte haben das CE-Zertifikat bestanden und wurden vom Drittlabor authentifiziert.

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