การทดสอบภูมิคุ้มกันการคายประจุไฟฟ้าสถิต (ESD) ตามมาตรฐาน IEC EN 61000-4-2

1. มาตรการรับมือและการแก้ไขสำหรับปัญหาทั่วไปในการทดสอบภูมิคุ้มกัน ESD
1.1 กลไกการเกิดไฟฟ้าสถิตและเป็นอันตรายต่อผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์
ไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นจากการสะสมของประจุบวกและประจุลบบนวัตถุสองชิ้นเมื่อสารสองชนิดที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่างกันถูกัน เท่าที่ร่างกายมนุษย์มีความกังวล ไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากแรงเสียดทานระหว่างเสื้อผ้าและผิวหนังเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าของร่างกายมนุษย์ เมื่อแหล่งกำเนิดไฟฟ้าสถิตสัมผัสกับวัตถุอื่น จะมีการไหลของประจุเพื่อต่อต้านแรงดันไฟฟ้า การส่งพลังงานความเร็วสูงนี้จะสร้างแรงดันไฟฟ้า กระแส และสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่อาจสร้างความเสียหาย ซึ่งก็คือ การคายประจุไฟฟ้าสถิต.

ในการผลิตและการใช้ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ตัวดำเนินการเป็นแหล่งกระแสไฟฟ้าสถิตย์ที่ใช้งานมากที่สุด และอาจสะสมประจุจำนวนหนึ่ง เมื่อร่างกายมนุษย์สัมผัสส่วนประกอบและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับพื้นดิน การคายประจุไฟฟ้าสถิต จะถูกสร้างขึ้น ไฟฟ้าสถิต โดยทั่วไปจะแสดงโดย ESD ไฟฟ้าสถิต เกิดขึ้นเมื่อส่วนประกอบและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับกราวด์ถูกสัมผัส ไฟฟ้าสถิต โดยทั่วไปจะแสดงโดย ESD ESD อาจทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เสียหายหรือทำงานผิดพลาดได้

อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่เสียหายได้ง่ายโดย การคายประจุไฟฟ้าสถิตโดยเฉพาะอุปกรณ์ LSI มีความเปราะบางมากกว่า มีความเสียหายสองประเภทที่เกิดจากไฟฟ้าสถิตย์ต่ออุปกรณ์ แบบชัดแจ้งและโดยปริยาย ในขณะนั้นมองไม่เห็นความเสียหายที่ซ่อนอยู่ แต่อุปกรณ์นั้นเปราะบางและเสียหายได้ง่ายภายใต้สภาวะต่างๆ เช่น แรงดันไฟเกินและอุณหภูมิสูง

กลไกความเสียหายหลักสองประการของ ESD คือความล้มเหลวทางความร้อนของอุปกรณ์เนื่องจากความร้อนที่เกิดจาก ESD กระแสไฟฟ้าและฉนวนแตกเนื่องจากไฟฟ้าแรงสูงที่เหนี่ยวนำโดย ESD. นอกจากจะทำให้วงจรเสียหายได้ง่ายแล้ว ESD ยังรบกวนวงจรอิเล็กทรอนิกส์ได้อีกด้วย มีสองวิธีที่จะเข้าไปยุ่งเกี่ยวกับ ESD วงจร

หนึ่งคือวิธีการนำ หากส่วนหนึ่งของวงจรเป็นเส้นทางปล่อย นั่นคือ ESD ต่อกับวงจรในเครื่อง และ ESD กระแสไหลผ่านปลายอินพุตของชิปรวมทำให้เกิดการรบกวน

อีกรูปแบบหนึ่งของ ESD การรบกวนคือการรบกวนการแผ่รังสี กล่าวคือมีการสร้างกระแสสูงสุดพร้อมกับประกายไฟในช่วง การคายประจุไฟฟ้าสถิตและกระแสนี้มีส่วนประกอบความถี่สูงมากมาย สิ่งนี้จะสร้างสนามแม่เหล็กที่แผ่รังสีและสนามไฟฟ้า ซึ่งสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้ารบกวนในวงจรสัญญาณต่างๆ ของวงจรใกล้เคียง แรงเคลื่อนไฟฟ้ารบกวนมีแนวโน้มที่จะเกินระดับธรณีประตูของวงจรลอจิก ทำให้เกิดการกระตุ้นที่ผิดพลาด ขนาดของสัญญาณรบกวนที่แผ่รังสียังขึ้นอยู่กับระยะห่างของวงจรจากจุดปล่อยไฟฟ้าสถิตด้วย สนามแม่เหล็กที่เกิดจาก ESD สลายตัวด้วยกำลังสองของระยะทาง . สนามไฟฟ้าที่ผลิตโดย ESD สลายเป็นลูกบาศก์ด้วยระยะทาง เมื่อระยะทางใกล้กันทั้งสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กจะมีกำลังแรง เมื่อไร ESD เกิดขึ้น วงจรในบริเวณใกล้เคียงมักจะได้รับผลกระทบ

ESD ในสนามใกล้ โหมดพื้นฐานของ coupling แบบแผ่รังสีอาจเป็น capacitive หรือ inductive ขึ้นอยู่กับอิมพีแดนซ์ของ ESD แหล่งที่มาและผู้รับ ในสนามไกล มีการมีเพศสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

ความถี่เพดานพลังงานที่เกี่ยวข้องกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ที่เกี่ยวข้องกับ ESD สามารถเกิน 1GHz ที่ความถี่นี้ สายเคเบิลอุปกรณ์ทั่วไปหรือแม้แต่ร่องรอยของบอร์ดที่พิมพ์ออกมาจะกลายเป็นเสาอากาศรับที่มีประสิทธิภาพมาก ดังนั้น สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบแอนะล็อกหรือดิจิทัลทั่วไป ESD ทำให้เกิดเสียงรบกวนในระดับสูง

โดยทั่วไปแล้วจะทำให้เกิดความเสียหาย ESD ประกายไฟจะต้องสัมผัสกับสายไฟโดยตรง และการมีเพศสัมพันธ์แบบแผ่รังสีมักจะทำให้เกิดความผิดปกติเท่านั้น

ภายใต้ผลกระทบของ ESD, อุปกรณ์ในวงจรมีความเสี่ยงต่อสภาวะที่มีพลังงานมากกว่าสภาวะที่ไม่มีพลังงาน

2. การทดสอบการคายประจุไฟฟ้าสถิตและข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์
ข้อกำหนดสำหรับ การทดสอบภูมิคุ้มกัน ESD จะแตกต่างกันสำหรับมาตรฐานผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีสภาพแวดล้อมการใช้งานที่แตกต่างกัน การใช้งานที่แตกต่างกัน และความไวต่อ ESD ที่แตกต่างกัน แต่มาตรฐานเหล่านี้ส่วนใหญ่โดยตรงหรือโดยอ้อมอ้างถึง GB/T17626.2- พ.ศ. 1998 (ไม่ทราบแน่ชัด) IEC 61000-4-2:1995): “การทดสอบภูมิคุ้มกันการคายประจุไฟฟ้าสถิต ของเทคโนโลยีการทดสอบและการวัดความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า” ซึ่งเป็นมาตรฐานพื้นฐานระดับประเทศสำหรับความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า และดำเนินการทดสอบตามวิธีการทดสอบ ต่อไปนี้จะแนะนำเนื้อหา วิธีทดสอบ และข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องโดยสังเขปโดยสังเขป

2.1 วัตถุทดสอบ:
มาตรฐานนี้ครอบคลุมถึงอุปกรณ์ ระบบ ระบบย่อย และอุปกรณ์ภายนอกใน การคายประจุไฟฟ้าสถิต สภาพแวดล้อมและเงื่อนไขการติดตั้ง

2.2 เนื้อหาการทดสอบt:
มีหลายสาเหตุของ การคายประจุไฟฟ้าสถิตแต่มาตรฐานนี้ส่วนใหญ่อธิบายการสะสมของไฟฟ้าสถิตโดยผู้ปฏิบัติงานผ่านปัจจัยต่างๆ เช่น แรงเสียดทานภายใต้สภาวะที่มีความชื้นต่ำ ข้อกำหนดด้านภูมิคุ้มกันและวิธีการทดสอบสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้าภายใต้การคายประจุไฟฟ้าสถิตโดยตรงจากผู้ปฏิบัติงานและไปยังวัตถุที่อยู่ติดกัน

2.3. วัตถุประสงค์ในการทดสอบ:
ทดสอบความสามารถของอุปกรณ์หรือระบบเดียวในการต้านทานการรบกวนจากไฟฟ้าสถิต มันจำลอง: (1) การปลดปล่อยของผู้ปฏิบัติงานหรือวัตถุเมื่อสัมผัสอุปกรณ์ (2) การปล่อยบุคคลหรือวัตถุไปยังวัตถุที่อยู่ติดกัน

2.4. วิธีการทดลอง:
มาตรฐานนี้มีวิธีการทดสอบสองวิธี: วิธีปล่อยสัมผัสและวิธีปล่อยอากาศ การปล่อยสัมผัสเป็นวิธีการทดสอบที่ต้องการ และใช้การปล่อยอากาศในกรณีที่ไม่สามารถใช้การปลดปล่อยหน้าสัมผัสได้

วิธีการคายประจุแบบสัมผัส: วิธีการทดสอบโดยให้ขั้วไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทดสอบสัมผัสกับอุปกรณ์ที่ทดสอบและสวิตช์ปล่อยในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะกระตุ้นการคายประจุ

วิธีปล่อยอากาศ: วิธีการทดสอบโดยนำอิเล็กโทรดการชาร์จของเครื่องกำเนิดการทดสอบมาใกล้กับอุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ และอุปกรณ์ที่ทดสอบตื่นเต้นที่จะคายประจุโดยประกายไฟ

2.5 สภาพแวดล้อมการทดสอบ:
มาตรฐานนี้ระบุสภาวะแวดล้อมสำหรับการปล่อยอากาศ:
อุณหภูมิแวดล้อม: 15 ℃ ~ 35 ℃ ความชื้นสัมพัทธ์: 30% ~ 60% RH ความดันบรรยากาศ: 86kPa ~ 106kPa
มาตรฐานไม่ได้ระบุสภาวะแวดล้อมเฉพาะสำหรับการปล่อยสัมผัส

2.6. ทดสอบการใช้งาน:
สถานที่ดำเนินการ: การคายประจุโดยตรงถูกนำไปใช้กับจุดหรือพื้นผิวที่ผู้ปฏิบัติงานอาจสัมผัสระหว่างการใช้งานปกติของอุปกรณ์ที่ทดสอบ การคายประจุทางอ้อมถูกนำไปใช้กับเพลตคัปปลิ้งแนวนอนและเพลทคัปปลิ้งแนวตั้ง

การปล่อยโดยตรงจำลอง การคายประจุไฟฟ้าสถิต ที่เกิดขึ้นเมื่อผู้ปฏิบัติงานสัมผัสโดยตรงกับอุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ การคายประจุทางอ้อมจะปล่อยเพลตคัปปลิ้งแนวนอนและแนวตั้ง โดยจำลองสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อผู้ปฏิบัติงานปล่อยวัตถุที่วางหรือติดตั้งใกล้กับอุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ

เมื่อปล่อยโดยตรง ปล่อยติดต่อเป็นรูปแบบที่ต้องการ เฉพาะในสถานที่ที่ไม่สามารถใช้การคายประจุได้ (เช่น พื้นผิวเคลือบด้วยชั้นฉนวน ช่องว่างแป้นพิมพ์คอมพิวเตอร์ ฯลฯ) จะใช้ช่องระบายอากาศ (อากาศ) แทน การปลดปล่อยทางอ้อม: เลือกวิธีการปลดปล่อยการติดต่อ

แรงดันทดสอบจะต้องค่อยๆ เพิ่มเป็นค่าที่กำหนดจากต่ำไปสูง
มาตรฐานผลิตภัณฑ์หรือตระกูลผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันอาจมีข้อกำหนดเฉพาะสำหรับการดำเนินการทดสอบตามลักษณะของผลิตภัณฑ์

2.7 ผลการทดสอบ:
ถ้า การทดสอบการคายประจุไฟฟ้าสถิต ล้มเหลว ผลที่ตามมาอาจเกิดขึ้น:
(1) ความเสียหายต่ออุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เกิดจากการแลกเปลี่ยนพลังงานโดยตรง
(2) สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงการคายประจุ ส่งผลให้อุปกรณ์ทำงานผิดปกติ

3. มาตรการตอบโต้การปล่อยไฟฟ้าสถิตและจุดปรับปรุงสำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์:
มีหลายวิธีในการลดผลกระทบของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างโดย ESD (EMI) ในผลิตภัณฑ์หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์: บล็อกการสร้าง ESD อย่างสมบูรณ์ ป้องกันไม่ให้ EMI (โดยเฉพาะ EMI เนื่องจาก ESD ในบทความนี้) ต่อเข้ากับวงจรหรืออุปกรณ์ และ เพิ่ม EMI โดยธรรมชาติของอุปกรณ์ผ่านกระบวนการออกแบบ ภูมิคุ้มกัน ESD.

ESD มักเกิดขึ้นกับวัตถุนำไฟฟ้าที่สัมผัสกับผลิตภัณฑ์ หรือวัตถุนำไฟฟ้าที่อยู่ติดกัน สำหรับอุปกรณ์ ชิ้นส่วนที่มีแนวโน้มจะเกิดไฟฟ้าสถิต ได้แก่ สายเคเบิล คีย์บอร์ด กรอบโลหะที่เปิดโล่ง และรู รู และช่องว่างบนเปลือกอุปกรณ์

วิธีการปรับปรุงทั่วไปคือการตั้งค่าวงจรป้องกันชั่วคราวระหว่างการเกิด ESD ของผลิตภัณฑ์หรือจุดอันตรายจากการบุกรุก เช่น จุดอินพุตและกราวด์ วงจรเหล่านี้ทำงานเฉพาะเมื่อแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ESD เกินขีดจำกัด วงจรป้องกันอาจรวมถึงหน่วยแบ่งปัจจุบันจำนวนมาก

มีวงจรหลากหลายที่สามารถบรรลุวัตถุประสงค์ของการป้องกัน ESD ได้ แต่ต้องพิจารณาหลักการต่อไปนี้เมื่อทำการเลือกและการแลกเปลี่ยนระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุน: ความเร็วนั้นเร็วซึ่งกำหนดโดยลักษณะของการรบกวน ESD สามารถรับมือกับกระแสน้ำขนาดใหญ่ได้ พิจารณาว่าแรงดันชั่วขณะจะเกิดขึ้นทั้งในขั้วบวกและขั้วลบ เอฟเฟกต์ capacitive และ resistive ของการเพิ่มสัญญาณถูกควบคุมภายในช่วงที่อนุญาต พิจารณาปัจจัยด้านปริมาณ พิจารณาปัจจัยต้นทุนผลิตภัณฑ์

4. แนวทางการรับมือ ESD ทั่วไป:
(1) เพิ่มไดโอดป้องกันให้กับอุปกรณ์ CMOS และ MOS ที่อ่อนแอ
(2) ตัวต้านทานโอห์มหรือลูกปัดเฟอร์ไรท์หลายสิบสายบนสายส่งที่อ่อนไหว (รวมถึงสายกราวด์)
(3) การใช้เทคโนโลยีการเคลือบพื้นผิวป้องกันไฟฟ้าสถิตทำให้ ESD ปล่อยแกนได้ยาก ซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพมาก
(4) พยายามใช้สายเคเบิลที่มีฉนวนหุ้ม
(5) ติดตั้งตัวกรองที่ส่วนต่อประสานที่อ่อนแอ แยกส่วนต่อประสานที่ละเอียดอ่อนซึ่งไม่สามารถติดตั้งตัวกรองได้
(6) เลือกวงจรลอจิกที่มีความถี่พัลส์ต่ำ
(7) เกราะป้องกันเปลือกและสายดินที่ดี

Lisun Instruments Limited ถูกค้นพบโดย LISUN GROUP ใน 2003 LISUN ระบบคุณภาพได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO9001:2015 อย่างเคร่งครัด ในฐานะสมาชิก CIE LISUN ผลิตภัณฑ์ได้รับการออกแบบตาม CIE, IEC และมาตรฐานสากลหรือระดับชาติอื่น ๆ ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดผ่านใบรับรอง CE และรับรองความถูกต้องโดยห้องปฏิบัติการของบุคคลที่สาม

ผลิตภัณฑ์หลักของเราคือ โกนิโอโฟโตมิเตอร์, การบูรณาการ Sphere, สเปกโตรเรดิโอมิเตอร์, เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระชาก, ปืนจำลอง ESD, รับ EMI, อุปกรณ์ทดสอบ EMC, เครื่องทดสอบความปลอดภัยทางไฟฟ้า, หอการค้าสิ่งแวดล้อม, หอการค้าอุณหภูมิ, ห้องสภาพภูมิอากาศ, ห้องเก็บความร้อน, การทดสอบสเปรย์เกลือ, ห้องทดสอบฝุ่น, ทดสอบการกันน้ำ, การทดสอบ RoHS (EDXRF), การทดสอบลวดเรืองแสง และ  เข็มทดสอบเปลวไฟ.

โปรดติดต่อเราหากคุณต้องการความช่วยเหลือใด ๆ
เทคโนโลยี Dep: Service@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8615317907381
ฝ่ายขาย: Sales@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8618117273997

Tags:ESD61000-2