静电放电抗扰度测试的目的和操作流程

什么是静电放电？

静电放电（ESD）是电子设备中常见的干扰源之一。根据国家标准GB/T17626.2（等同于国际标准IEC61000-4-2），静电放电抗扰度测试是确保设备免受静电放电干扰的重要环节。静电放电是一种自然现象，常见于人体接触半导体器件时。当人在合成纤维地毯上行走时，通过鞋与地毯的摩擦，人体可积累电荷，导致静电放电。这种放电可能产生高达15kV的电压，且电流脉冲波形的上升时间在100ps至30ns之间。

为什么要做静电放电测试？

电子工程师们发现，静电放电可能导致半导体材料击穿，造成设备不可挽回的损坏。此外，静电放电及其后续的电磁场变化还可能对电子设备的正常工作造成危害。通过静电放电抗扰度测试，可以评估设备对静电放电的抵抗能力，从而确保设备在实际使用中的可靠性和稳定性。静电放电抗扰度测试旨在评估设备在面对静电放电干扰时的表现和可靠性，以确保其在实际环境中的稳定运行。

根据GB/T17626.2国家标准的描述，在低湿度环境下，通过摩擦使人体带电，然后将带电的人体与设备接触，以模拟真实工作环境中可能发生的情况。

静电放电测试的主要目的包括：

• 评估设备对于静电放电的抵抗能力：测试通过模拟人体带电情况下与设备接触的过程，以确定设备是否能够有效地抵御来自外部的静电放电干扰。

• 检测设备的稳定性和可靠性：通过测试，评估设备在静电放电干扰下的性能表现，以确定其在实际使用中的稳定性和可靠性。

静电放电测试流程通常包括以下步骤：

• 设定测试条件：根据标准要求，设定测试环境的湿度和温度等参数。

• 模拟人体带电：通过特定的摩擦方式使人体带电，确保人体带电的程度符合测试要求。

• 设备接触测试：将带电的人体与待测试设备进行接触，观察并记录设备在接触过程中是否发生静电放电以及可能产生的影响。

• 结果评估：根据测试结果评估设备的抗静电放电能力，并确定是否符合标准要求。

通过静电放电抗扰度测试，可以及早发现设备在面对静电放电时可能出现的问题，进而采取相应的措施加以改进，以确保设备在实际使用中的稳定性和可靠性。

静电放电抗扰度试验模拟了两种情况：

• 直接放电：设备操作人员直接触摸设备时对设备的放电，以及放电对设备工作的影响。
• 间接放电：设备操作人员在触摸邻近设备时对测试设备的影响。

静电放电可能造成的后果包括：

直接放电能量交换引起设备中半导体器件的损坏，导致设备的永久性失效。
放电（可能是直接放电，也可能是间接放电）引起的近场电磁场变化，可能导致设备误动作。

ESD61000-2_静电放电发生器

放电方式包括：

• 直接放电：接触放电为首选形式，只有在不能用接触放电的情况下才改用气隙放电，例如表面涂有绝缘层、计算机键盘缝隙等情况。
• 间接放电：包括水平耦合（HCP）和垂直耦合（VCP）。
静电放电抗扰度试验通过模拟这些情况和放电方式，评估设备对静电放电的抵抗能力，并分析其可能的影响，以确保设备在实际使用中的可靠性和稳定性。在选择接触放电为首选放电方式的标准背后，是经历了IEC61000-4-2标准的前身IEC801-2标准执行过程中暴露出来的不足。IEC801-2标准将气隙放电作为唯一的放电方式，但在标准执行过程中发现了重复性和可比性方面的问题。

导致这种情况的主要原因是气隙放电的放电电流波形受到多种因素的制约，包括放电电极接近被试设备的速度、被测设备表面形状对电极场强分布的影响、环境因素（如温度、湿度和气压）以及放电电压对电流波形频谱的影响。此外，当时的测量仪器也无法满足要求，例如示波器的带宽不足以观察到上升速率为1ns的波形。

针对气隙放电对测试结果带来的种种弊病，1991年发布的IEC801-2标准草案做出了改正，决定将接触放电作为首选放电方式。然而，仍保留气隙放电用于对非导电性表面的设备（如塑料机箱或表面覆有绝缘物的金属外壳）进行测试。这一决定一直延续到IEC61000-4-2标准的颁布。

静电放电测试的实验内容：

• 需要明确受试设备的典型工作状态，包括其各项功能、性能和工作模式。

• 确定受试设备是按台试设备还是落地式设备进行试验，以确保测试过程符合实际工作情况。

• 确定施加静电的部位，包括受试设备的各个关键部位和接口位置。

• 在每个施加部位，明确采用的是接触放电还是空气放电形式，以模拟实际工作环境中可能发生的静电放电情况。

• 确定产品选择测试哪个等级（1级-4级，以及开放等级可选择），根据需求方或制造商的规定和协商确定测试等级。

• 在符合性测试中，对于每个施加部位的放电次数进行明确规定，以保证测试结果的准确性和可靠性。

静电放电抗扰度实验结果：

试验结果应依据受试设备的功能丧失或性能降级进行分类。相关的性能水平由设备的制造商或试验的需求方确定，或由产品的制造商和购买双方协商同意。

建议按如下要求分类：

A级：在制造商、委托方或购买方规定的限值内性能正常。
B级：功能或性能暂时丧失或降低，但在骚扰停止后能自行恢复，不需要操作者干预。
C级：功能或性能暂时丧失或降低，但需操作人员干预才能恢复。
D级：因设备硬件或软件损坏，或数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低。

以上分类依据设备的实际情况和制造商的要求进行确定，以保证对设备抗静电放电能力的准确评估。