主题:【第十二届原创】ESD模拟器试验不确定性简要分析

浏览 |回复0 电梯直达
T107283
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
华测检测认证集团发表于:2019/07/01 22:38:09 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复
维权声明:本文为T107283原创作品,本作者与仪器信息网是该作品合法使用者,该作品暂不对外授权转载。其他任何网站、组织、单位或个人等将该作品在本站以外的任何媒体任何形式出现均属侵权违法行为,我们将追究法律责任。
文/孙成明  许展川  刘 笠    华测检测(汽车电子EMC实验室)
1  概述
GB/T 17626.2-2006 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验IDT IEC 61000-4-2:2001经两次修订为GB/T17626.2-2018 IDT IEC 61000-4-2:2012,欧盟也相应改版为EN61000-4-2:2009;主要修改内容是,试验脉冲参数和试验方法等;旨在减小试验不确定性。
静电放电(简称ESD)试验的不确定性与试验设备、试验方法及环境条件等诸多因素有关。其中,ESD模拟器(试验脉冲发生器)输出脉冲波形参数的不确定性直接影响试验结果的判定。因此,IEC61000-4-2:2008/2012 对ESD模拟器输出波形参数和试验校验方法提出了新要求。某些在用ESD模拟器可能已不符合新标准要求。本文旨在简要分析ESD模拟器输出波形对试验不确定性的影响,引导ESD试验工程师校验、选择合格和正确使用ESD模拟器。
2  ESD模拟器基本原理和输出波形参数要求
2.1 ESD模拟器基本原理
IEC 61000-4-2:2008/2012规定的ESD模拟器基本工作原理如图1所示。

注:图中,Cs为分布参数,对ESD输出放电电流峰值和I30,I60有一定影响;是IEC 61000-4-2:2008/2012新增加的参数。
2.2 ESD模拟器输出波形和参数要求
IEC 61000-4-2:2008规定ESD模拟器输出脉冲波形要求见图2;它与IEC61000-4-2:2001/1995规定的波形参数要求有差别,见表1所示。

表1试验脉冲波形参数要求
项目参数单位IEC  61000-4-21995/2001IEC61000-4-22008/2012
脉冲上升时间trns0.7-1.0  0.6-1.0
第一峰值电流IpA±10%±15%
放电电流/30nsI30A±30%±30%
放电电流/60nsI60A±30%±30%

3 试验不确定性简要分析
3.1试验脉冲参数校准
3.1.1 IEC 61000-4-2:2001校准方法要求和测试结果
IEC 61000-4-2:2001规定的校准方法是,输出串接50Ω匹配电阻,测试ESD模拟器脉冲输出电压减半。
现市场上经过认证检测合格的ESD模拟器测试,即使符合IEC61000-4-2:2001规定要求,未必符合IEC 61000-4-2:2008/2012要求(参见下图3b),由于校准结果与实际试验负载不同,试验存在较大的不确定性。
3.1.2 IEC 61000-4-2:2008/2012校准方法要求和测试结果分析
IEC 61000-4-2:2008/2012规定的校准方法是,输出不串50Ω匹配电阻,测试ESD模拟器输出开路电压(不再减半)。
例如:按IEC 61000-4-2:2008/2012校准方法要求,重新测试所选ESD模拟器的输出脉冲上升时间(tr)和第一峰值电流(Ip),放电电流(I30,I60),仅有一种产品接近标准规定下限值,见图3a);其余3种产品,均未达到新标准规定的波形参数要求,如图3b)所示。

上述测试结果说明:
1)按IEC 61000-4-2:2001校准方法校准合格的ESD模拟器,重新按IEC 61000-4-2:2008/2012校准方法校准,国内外大多数ESD模拟器已不符合IEC61000-4-2:2008/2012标准规定要求。主要差异是,测试ESD模拟器放电电流波形,第一峰值电流(Ip)和放电电流(I30,I60)均未达到标准规定要求。
2)若用于产品ESD测试,存在或增加试验的不确定性;可能导致对受试设备的过度测试或测试不足。
3.2 试验校验方法
IEC 61000-4-2:2001规定,测量5次,取5次脉冲平均值。ESD模拟器输出脉冲校验结果离散性较大,试验存在不确定性。
IEC 61000-4-2:2008/2012对ESD模拟器输出脉冲波形校验的可重现性提出了更高要求。规定在一个时间里或个别评估时,每个测量等级要记录5个脉冲;每一个脉冲每单次测量(tr, Ip, I30, I60)都必须符合规定要求;以期减小ESD模拟器特性和操作带来的不确定性。
满足IEC 61000-4-2:2008/2012要求的新型ESD模拟器的输出脉冲上升时间(tr)减小,在(0.6-0.9)ns之间;第一峰值电流(Ip)增大,达到规定值范围;同时,放电电流(I30,I60)也很快降到规定值范围内。校准/校验波形的一致性明显增强。如图4所示。

3.3减小分布参数影响
从ESD模拟器基本工作原理(见图1)可看出,放电脉冲时间常数主要由Rd和(Cs+Cd)
决定,其中Cs为分布参数,它与放电电路PCB、放电枪结构、接地平板及试验环境条件等有关。对这些分布参数,除放电回路(PCB)和放电枪结构可以设计控制外,其它环境分布参数有一定的试验随机性。所以,ESD试验必须严格按试验环境条件规定,由经过实际操作培训合格的试验工程师或技师操作,以减少试验环境的不确定性对试验结果的影响。
3.4汽车电子零部件ESD试验
汽车电子ESD试验GB/T19951-2005已改版为GB/T19951-201X(待发布),MOD ISO 10605:2008。主要修改内容包括有:试验环境温度,环境湿度,接地线长度,绝缘块厚度(25±2.5mm改为50±5mm),不接地设备试验方法,水平和垂直耦合板,测试桌上安全地线;试验脉冲放电参数,放电电极等。
实验室应按新版本修改ESD试验SOP,需结合产品实际进行试验验证。
4结束语
本文简要介绍了IEC 61000-4-2:2008/2012与IEC61000-4-2: 1995/2001对ESD模拟器特性和试验校准校验要求,并简要分析了ESD模拟器试验不确定性和按IEC 61000-4-2:2008/2012版要求进行校验和试验的要点,也同样适用于GB/T19951-2005/201X。对于减少ESD试验的不确定性有一定的指导参考意义。
为您推荐