使用示波器測試靜電電壓應用

日常生活中,人們常常會碰到這些現象:晚上脫衣服睡覺時,黑暗中常聽到噼啪的動靜,并且伴有藍光;見面握手時,手指剛一觸摸到對方,會突然感到指尖針刺般刺痛,令人心驚膽戰?!?- 以上內容摘自百度。我覺得寫的還蠻生動,讀起來身上不覺有種針刺的感覺 -_-! 在空氣干燥的時節里,脫衣服這個行為可能會發作600至15000V的靜電電壓,假如濕度為20%以下,電壓乃至能夠高達30kV,所以在此提醒我們:靜電有風險,脫衣需謹慎。


1 靜電的發作以及測驗現狀


靜電是物體外表的靜止電荷,這也是“靜”字的由來。物體在觸摸、沖突、分離、電解等過程中,將發作電子或離子的轉移,正電荷和負電荷在局部范圍內失去平衡,就形成了靜電。當物體外表的靜電場梯度達到一定的程度,正電荷和負電荷發作中和,靜電放電(ESD -Electro Static Discharge)現象就呈現了。


靜電和電子體系的聯系,能夠用兩個字來表達:“破壞”?!皳绹y計,美國電子職業部門每年因靜電損害形成丟失高達100億美元,英國電子產品每年因靜電形成的丟失為20億英鎊,日本電子元器材的不合格品中不少于45%是因為靜電形成的?!?- 以上數據摘自百度。而靜電測驗也一直是產品整機測驗階段中的風險控制點,原因在于這項測驗很簡單露出缺點,并且靜電能量的泄放又和許多要素相關,處理起來比較復雜。


以往驗證產品抗靜電才能的途徑是在規范靜電實驗室進行實測,在某個測驗點位實施數次觸摸或空氣放電,同時驗證相關功用受到影響的程度。但假如追究以下問題如:在放電過程中,被測主板上的器材承受了多大的能量? 放置ESD器材前后,被維護器材承受的能量有多大的區別,ESD器材能否不焊接以節約產品成本? 物料代替時,看似兩個參數很接近的ESD器材,哪一個的靜電維護效果更優異 ? 類似問題一時可能難以作出精確回答,原因歸結于缺少定量測驗的手段,假如能夠進行此項測驗 :


l 從產品開發上講,丈量主板上某顆芯片引腳的靜電波形,對立靜電規劃、產品可靠性驗證以及剖析靜電導致器材損壞的情況將有指導意義。


l 從物料測驗上講,針對器材替換的情況,放電波形能夠供給直觀的對比,例如:峰值電壓,能量泄放速度這些信息,進一步了解不同器材的維護效果。


本文主要論述的就是測驗靜電放電電壓波形的方法,以處理定量剖析的問題。


2 測驗操作闡明


2.1 測驗設備




2.2 測驗環境實拍


環境1:測驗ESD器材的靜電放電電壓波形






環境2:測驗產品主板在焊接ESD器材后,對應信號通路的靜電放電電壓波形。下圖是CVBS信號通路,運用同軸線纜收集圖中所示測驗點的波形








2.3 測驗步驟


l 將ESD器材焊接在測驗主板上。


l 主板和靜電槍通過低阻通路完成共地。


l 運用同軸線纜銜接ESD器材信號端和示波器輸入通道。


l 靜電槍放電同時將電壓波形收集到示波器,然后調查波形以及丈量參數值。


留意:


l 主板走線、線纜、示波器輸入通道都需求是50ohm阻抗,這避免了信號反射對波形的影響,使其能反映實在情況。


l 運用兩級-20dB衰減器將信號起伏進行100:1衰減,來適應示波器輸入通道的電壓幅值要求,起到維護示波器的目的。


3 測驗成果


3.1 型號為ESD5B5.0ST1G的ESD器材觸摸放電電壓波形測驗


放電電壓+4kV




放電電壓-4kV




3.2 在ESD5B5.0ST1G的+8kV觸摸放電測驗過程中,運用示波器的帶寬約束功用,得到不同帶寬條件下的測驗成果


放電電壓+8kV,帶寬1GHz




放電電壓+8kV,帶寬350MHz




放電電壓+8kV,帶寬250MHz




3.3 主板的CVBS通路在焊接/不焊接ESD5B5.0ST1G器材條件下的觸摸放電電壓波形測驗


焊接器材,放電電壓+8kV




不焊接器材,放電電壓+8kV




4 測驗成果剖析


4.1 從±4KV放電電壓波形中調查特征


l 峰值電壓的絕對值在50V左右,而閱歷峰值今后電壓起伏敏捷衰減到10V左右。


l 相比較+4kV的衰減速度更慢,在250nS今后衰減到0V,而在-4kV放電時這個過程只需求150nS。


4.2 從示波器的帶寬對測驗成果的影響來評估對體系帶寬的要求


相關文獻中較少提到靜電測驗體系的帶寬要求,僅在《IEC 61000-4-2-2008 》中的“B.4.2 Test equipment required for ESD generator calibration”即靜電發作器的校準章節中有此闡明:針對電流波形的收集,推薦示波器帶寬≥2GHz。從該規范中給出的4kV觸摸放電電流波形中也能夠發現,第一個上升沿只有1nS左右,因而需求特別留意到測驗體系的帶寬。




分別驗證了示波器處于1GHz、350MHz、250MHz等3種帶寬條件下的放電電壓波形,假如僅從峰值電壓測驗成果上看,當帶寬下降到250MHz時,測驗數值顯著下降了,可見已經不能滿足要求。但從反映實在波形以及調查細節的視點出發,仍然建議運用更高帶寬的示波器用于靜電波形測驗。


4.3 從主板是否焊接ESD器材情況下的測驗成果,驗證器材對CVBS通路的靜電維護作用


l 放電峰值電壓下降,在焊接ESD器材后電壓值衰減了10倍左右,約從700V下降到70V。


l 能量泄放速度加速,調查放電50nS后的電壓值,不焊接器材時約從峰值的700V衰減到300V,百分比下降到42%;而在焊接器材后電壓約從峰值的70V衰減到10V,百分比下降到14%。


文章來源北京凡實測控技術有限公司    文章鏈接:http://www.laiamolins.com/TKSBQCDY


2018年12月18日

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