便携式产品ESD的测量技术【DOC精选】.doc

便携式产品ESD的测量技术 查看最近90天中添加的必威体育精装版产品台式仪器完美组合：轻松互连 智能调试必威体育精装版电子元器件资料免费下载派睿电子TI有奖问答 - 送3D汽车鼠标超低噪声 DC/DC微型模块 LTM4606/12IR推出采用焊前金属的汽车级绝缘栅双极晶体管符合人体工程学的平衡器全球电子连接器生产商—samtec必威体育精装版断路器保护套Tektronix全球示波器第一品牌 　　电子系统的静电放电(ESD)鲁棒性性能测试通常采用IEC 61000-4-2作为标准。这个标准定义了每个电压等级下的冲击电流波形、如何校准ESD脉冲源、用于测量的测试环境、测试通过与失败的判据，此外还提供了如何进行测试的指南。 　　但在对电子系统进行ESD测试时，人们并不知道被测单元实际能承受多大应力冲击。对在受冲击情况下没有接地的便携式产品来说，这点尤其正确。诚然，在便携式电池供电产品的ESD测试中，测量实际冲击电流是有可能的，甚至还可能通过简单地计算，展示如何从测量中获得额外的信息。 　　对于小型产品来说，工程师经常在专门的测试环境中执行系统级ESD测试(图1)。对IEC 61000-4-2测试而言，这些测试环境包括：地板上的金属接地板、木桌、放在桌子上的金属水平耦合板(到接地板有个0.95米长的连线，在水平耦合板之上的一个0.5mm绝缘层)。  　　图1 　　这样的测试环境必然能实现可重复的结果。首先，将被测设备(EUT)放在绝缘表面上，然后从不同的方向对EUT施加冲击。例如，给导电表面施加接触放电，这些表面包括所有金属外壳和连接器的接地金属壳。也可以向四周绝缘表面进行空气放电，并将重点放在可能的ESD路径上，比如设备外壳中的缝隙以及所有通风孔及键盘。 　　间接放电测试也是工作的一部分，特别是在水平和垂直耦合板上进行间接放电，以模拟由相邻物体中的ESD事件引起的电磁干扰(EMI)效应。对设计师工程师来说，使事情变得更加困难和复杂的是施加到EUT上的实际冲击大小在这些测量中并不总是很明显。 　　这里用一个便携式电池供电的个人数字助理(PDA)作为例子。首先，向USB端口的金属接地外壳施加接触放电模式的冲击，然后用具有1GHz上限带宽的变压器类型电流探头(最好是Fischer Custom Communications公司的F-65A)测量电流，并连接到标准的1GHz带宽示波器。请注意，探头内径需要足够大，以便适配IEC 61000-4-2兼容ESD qiang的约12mm直径头子。  　　图2 　　为简化对这个特殊例子的描述，测量参考基准是直接位于桌面上的0.6平方米接地板，不再使用完整的IEC测试装置(图2)。ESD qiang的接地线连接到接地板的一个角。所有测量都在8kV电压下进行。第一次测量直接到接地板中心。这些测量结果采用扩展时间刻度。  　　图3 　　在第二次测量过程中，测试工程师将PDA面朝下放在接地板上，以方便接触微型USB连接器的金属屏蔽壳。进入PDA的电流远小于直接注入接地板的电流(图3)。为进一步减小电流，在PDA和接地板之间插入0.9cm的绝缘层。  　　图4 　　但是，我们见到的电流减小前后并不一致。当PDA直接放在接地板上时，初始电流尖峰降低了10%。当PDA放在0.9cm绝缘层上时，初始电流尖峰减低33%(图 4)。在20ns点，直接放在接地板上的PDA受到的冲击要小69%，而位于绝缘层上的PDA受到的冲击要小93%。电流减少是在冲击状态下给PDA充电的结果。在每次冲击测试过程结束后，我们必须将PDA接地使它回到未充电状态才能进行下次测量。  　　图5 　　图5所示原理图可以用来很好地定量理解上述测量。150pF电容和330Ω电阻对IEC 61000-4-2兼容ESD qiang来说是标准电路元件。qiang与接地板之间的寄生电容提供了IEC 61000-4-2电流波形中包含的初始电流尖峰。这种寄生电容值只有几个pF，在定量讨论中我们可以忽略不计。 　　工程师将电流探头放在放电qiang的尖端周围，然后开始直接向接地板放电，如图中的短线所示。对图3中直接放电到接地板的电流在300ns时间内进行积分，可以得到1.21 μC的电量。这个电容几乎完全等于给150pF电容充电到8kV所预测的电容量。 　　向PDA的放电通过一个并行平板电容表示，其中一个极板是PDA的一部分，另一个极板是接地板。在脉冲初期，PDA电容提供较低的阻抗，注入进PDA的电流近似于到地的放电电流。继续施加脉冲，电荷在PDA到接地板电容中累积，因此PDA上的电位上升，直到PDA和接地板之间的电位和150pF电容上的电压相等。这时，不再有电流流动，即使ESD qiang的电容还没有完全放电。 　　对充电到PDA的电流进行积分，可