靜電放電的校準(zhǔn)

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1、靜電放電模擬器的校準(zhǔn)江蘇省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)所校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室高級(jí)工程師王英屈仁超摘要：本文介紹了自行研制的靜電放電模擬器的校準(zhǔn)裝置，從靜電放電模擬器校準(zhǔn)原理、校準(zhǔn)設(shè)備、不確定度分析以及校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和波形實(shí)例等多方面論證了本校準(zhǔn)裝置的可靠性、準(zhǔn)確性，并附有實(shí)際測(cè)試波形。關(guān)鍵詞：靜電放電模擬器校準(zhǔn)裝置不確定度取樣速率上升時(shí)間1、引言抗靜電測(cè)試是電磁兼容測(cè)試的一個(gè)重要項(xiàng)目。隨著電子系統(tǒng)的組成越來越復(fù)雜，系統(tǒng)因靜電放電而受到損壞的可能性大大增加，因此電子系統(tǒng)必須實(shí)施抗靜電測(cè)試以檢驗(yàn)其抗靜電放電的能力。用于抗靜電放電的設(shè)備稱為靜電放電模擬器，也稱作靜電放電槍，它模擬自然產(chǎn)生的靜電放

2、電，其電壓可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)。我們根據(jù)IEC61000-4-2對(duì)靜電放電模擬器的校準(zhǔn)要求，研制出一套靜電放電模擬器校準(zhǔn)裝置，對(duì)提高靜電放電測(cè)試的準(zhǔn)確性具有重要意義。2、靜電放電模擬器校準(zhǔn)原理2．1靜電放電模擬器的原理通過人體對(duì)設(shè)備放電的簡(jiǎn)單電路模型如圖形1所示。R設(shè)備放電槍C圖1人體放電模型人體的帶電模型是一個(gè)RC電路，對(duì)一臺(tái)設(shè)備放電相當(dāng)于電容上帶有電荷的RC電路對(duì)設(shè)1備放電。根據(jù)上述原理，人們?cè)O(shè)計(jì)出了靜電放電模擬器。靜電放電模擬器的原理圖如圖2所示，它將電容器C充上預(yù)定的高電壓，再通過一電阻對(duì)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行放電，放電電壓通過對(duì)電容器上的電壓調(diào)節(jié)，經(jīng)模擬器放電端子對(duì)

3、試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行不同等級(jí)的靜電放電試驗(yàn)。靜電放電模擬器開始試驗(yàn)前，先用低電壓，然后逐漸升高電壓至規(guī)定的值，查看設(shè)備是否異常，如不異常，則設(shè)備滿足靜電放電測(cè)試要求。放電開關(guān)50~100MΩ330ΩC放電端子直流高壓電源放電回路端子圖2靜電放電模擬器原理圖2.2靜電放電模擬器指標(biāo)為了保證靜電放電測(cè)試的準(zhǔn)確性，必須使用滿足指標(biāo)的靜電放電模擬器，靜電放電模擬器的技術(shù)指標(biāo)在IEC61000-4-2中有詳細(xì)的規(guī)定。圖3靜電放電發(fā)生器輸出電流典型波形靜電放電模擬器的指標(biāo)分為兩大部分。第一部分是靜態(tài)指標(biāo)，主要是指靜電放電模擬器產(chǎn)生的實(shí)際靜電高壓與指標(biāo)值是否一致，IEC61000-4

4、-2規(guī)定的指標(biāo)見表1；第二部分是動(dòng)態(tài)2指標(biāo)，它是指靜電放電模擬器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化電阻負(fù)載施行靜電放電時(shí)產(chǎn)生的靜電脈沖波形是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)，其中包括脈沖的上升時(shí)間，脈沖的持續(xù)時(shí)間（50%），流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載的放電電流的峰值等，具體數(shù)據(jù)參見表2，圖形見圖3。表1IEC61000-4-2規(guī)定靜電放電模擬器靜電電壓指標(biāo)放電方式極性輸出電壓(kV)允許偏差24空氣放電+/-8155%24接觸放電+/-68表2IEC61000-4-2規(guī)定靜電放電模擬器靜電脈沖指標(biāo)第一峰值30ns處電流60ns處電流等指標(biāo)電壓放電電流上升時(shí)間±30%±30%級(jí)（kV）±10%（ns）（A）（A）A

5、127.5422415840.7～1.03622.512648301682.3校準(zhǔn)設(shè)備要求2.3.1靜電高壓表指標(biāo)要求用于靜電放電模擬器靜電高壓測(cè)試的設(shè)備是高壓電壓表,對(duì)高壓電壓表的要求，電壓測(cè)量要有足夠的準(zhǔn)確度，二是高壓電壓表必須有足夠高的輸入阻抗，因?yàn)殪o電放電模擬器放電電容值很小，如果電壓表輸入阻抗不高，則放電常數(shù)很小，時(shí)間短會(huì)使得電壓表無法響應(yīng)，我們選擇了一種輸入阻抗大于30GΩ的高壓電壓表，完全滿足了測(cè)量的要求。32.3.2靜電脈沖測(cè)量設(shè)備要求因?yàn)殪o電脈沖的前沿很陡，在0.7～1.0ns之間，所以對(duì)靜電脈沖波形參數(shù)的測(cè)試必須使用具有一定帶寬的高速取樣示波

6、器，IEC61000-4-2中規(guī)定取樣示波器的模擬帶寬要大于1GHz。3、靜電放電模擬器校準(zhǔn)裝置的組成及工作原理3．1靜電高壓的測(cè)試用于靜電放電模擬器靜電高壓測(cè)試的設(shè)備是靜電電壓表，一是要有足夠高的電壓測(cè)量準(zhǔn)確度，因?yàn)閷?duì)被測(cè)靜電放電模擬器電壓不確定度的要求小于5%,則要求高壓電壓表的電壓不確定度1%。二是高壓電壓表必須有足夠高的輸入阻抗，因?yàn)殪o電放電模擬器放電電容只有150рF，它的放電時(shí)間常數(shù)對(duì)于100MΩ級(jí)的電壓表只有0.015s，靜電放電模擬器中電容器上存儲(chǔ)的電荷會(huì)通過電壓表的輸入阻抗很快放掉，使得電壓表無法響應(yīng)。我們用很常見的Q3-V型靜電電壓表來測(cè)量靜

7、電槍的輸出電壓。Q3-V型靜電電壓表的高壓端鈕和接地端鈕間近似開路狀態(tài)（當(dāng)周圍空氣溫度為+15℃～+25℃范圍內(nèi)，相對(duì)濕度不大于85%的條件下，絕緣電阻不小于30GΩ），輸入阻抗?jié)M足測(cè)量要求，量程分三檔(7.5kV、15kV和30kV)，我們用JSGB高壓表來同時(shí)校準(zhǔn)Q3-V靜電電壓表（JSGB50的直流準(zhǔn)確度是0.5%），并可從JSGB-50上直接讀取數(shù)值，這樣便可使其靜電高壓測(cè)量滿足電壓校準(zhǔn)要求，唯一不足之處就是電壓指示響應(yīng)速度較慢，這一點(diǎn)可以用靜電槍的連續(xù)放電功能來克服。具體測(cè)量過程如下：接通Q3-V型靜電電壓表的電源，調(diào)整光標(biāo)零點(diǎn)，把靜電槍的接地線與Q3

8、-V型靜電電壓表的接地端