Test d'immunité aux décharges électrostatiques (ESD) selon CEI EN 61000-4-2

1. Contre-mesures et mesures correctives pour les problèmes courants dans les tests d'immunité aux décharges électrostatiques
1.1 Le mécanisme de formation des décharges électrostatiques et ses dommages aux produits électroniques
L'électricité statique est formée par l'accumulation de charges positives et négatives sur deux objets lorsque deux substances avec des constantes diélectriques différentes se frottent l'une contre l'autre. En ce qui concerne le corps humain, l'électricité statique générée par le frottement entre les vêtements et la peau est l'une des principales raisons de l'électrification du corps humain. Lorsqu'une source électrostatique est en contact avec d'autres objets, il y a un flux de charge pour contrecarrer la tension. La transmission de cette puissance à grande vitesse générera des tensions, des courants et des champs électromagnétiques potentiellement dommageables, ce qui est décharge électrostatique.

Dans la production et l'utilisation de produits électroniques, l'opérateur est la source la plus active d'électricité statique et peut accumuler une certaine charge. Lorsque le corps humain touche les composants et appareils reliés à la terre, décharge électrostatique sera généré. Une décharge électrostatique est généralement représenté par ESD. Une décharge électrostatique se produit lorsque des composants et des appareils connectés à la terre sont touchés. Une décharge électrostatique est généralement représenté par ESD. ESD peut causer de graves dommages ou un mauvais fonctionnement de l'équipement électronique.

La plupart des dispositifs à semi-conducteurs sont facilement endommagés par décharge électrostatique, en particulier les appareils LSI sont plus fragiles. Il existe deux types de dommages causés par l'électricité statique à l'appareil, explicites et implicites. Les dommages cachés n'étaient pas visibles à l'époque, mais l'appareil est devenu plus fragile et facilement endommagé dans des conditions telles que les surtensions et les températures élevées.

Les deux principaux mécanismes d'endommagement de ESD sont une défaillance thermique de l'appareil due à la chaleur générée par le ESD claquage de courant et d'isolation dû à la haute tension induite par ESD. En plus d'endommager facilement les circuits, les décharges électrostatiques peuvent également interférer avec les circuits électroniques. Il y a deux manières d'intervenir ESD circuits.

L'une est la méthode de conduction. Si une certaine partie du circuit forme un chemin de décharge, c'est-à-dire ESD est connecté au circuit de l'appareil, et le ESD le courant circule à travers l'extrémité d'entrée de la puce intégrée, provoquant des interférences.

Une autre forme de ESD les interférences sont des interférences rayonnées. C'est-à-dire qu'un courant de crête est généré avec des étincelles pendant décharge électrostatique, et ce courant contient d'abondantes composantes haute fréquence. Cela produit un champ magnétique rayonné et un champ électrique, qui peuvent induire des forces électromotrices perturbatrices dans diverses boucles de signaux de circuits à proximité. La force électromotrice parasite est susceptible de dépasser le niveau de seuil du circuit logique, provoquant un déclenchement intempestif. L'ampleur des interférences rayonnées dépend également de la distance entre le circuit et le point de décharge électrostatique. Le champ magnétique produit par ESD décroît avec le carré de la distance. . Le champ électrique produit par ESD se désintègre au cube avec la distance. Lorsque la distance est proche, le champ électrique et le champ magnétique sont forts. Lorsque ESD se produit, les circuits situés à proximité sont généralement affectés.

ESD En champ proche, le mode de base du couplage radiatif peut être capacitif ou inductif, selon l'impédance du ESD source et récepteur. Dans le champ lointain, il y a couplage de champ électromagnétique.

La fréquence du plafond énergétique des interférences électromagnétiques (EMI) liées aux décharges électrostatiques peut dépasser 1 GHz. À cette fréquence, les câbles d'équipement typiques ou même les pistes de circuits imprimés peuvent devenir des antennes de réception très efficaces. Ainsi, pour un équipement électronique analogique ou numérique typique, ESD induit des niveaux de bruit élevés.

D'une manière générale, pour causer des dommages, ESD les étincelles doivent entrer directement en contact avec les fils du circuit et le couplage radiatif ne provoque généralement qu'un dysfonctionnement.

Sous l'effet de ESD, les appareils du circuit sont plus vulnérables à l'état sous tension qu'à l'état hors tension.

2. Test de décharge électrostatique et exigences connexes des produits électroniques
Les exigences relatives à la Test d'immunité ESD sont différentes pour les normes de produits électroniques avec différents environnements d'utilisation, différentes utilisations et différentes sensibilités ESD, mais la plupart de ces normes font directement ou indirectement référence à GB/T17626.2- 1998 (id. IEC 61000-4-2:1995) : «Test d'immunité aux décharges électrostatiques of Electromagnetic Compatibility Test and Measurement Technology », la norme de base nationale pour la compatibilité électromagnétique, et le test est effectué conformément à la méthode de test. Ce qui suit présente brièvement le contenu, les méthodes d'essai et les exigences connexes de la norme.

2.1 Objets à tester:
Cette norme couvre les dispositifs, systèmes, sous-systèmes et équipements externes dans décharge électrostatique environnements et conditions d'installation.

2.2 Contenu du testt:
Il existe diverses causes de décharge électrostatique, mais cette norme décrit principalement l'accumulation d'électricité statique par l'opérateur à travers des facteurs tels que le frottement dans des conditions de faible humidité. Exigences d'immunité et méthodes d'essai pour les équipements électroniques et électriques soumis à des décharges électrostatiques provenant directement de l'opérateur et des objets adjacents.

2.3. Objectifs du test:
Testez la capacité d'un seul appareil ou système à résister aux interférences électrostatiques. Il simule : (1) la décharge de l'opérateur ou de l'objet lorsqu'il touche l'équipement. (2) Déversement d'une personne ou d'un objet sur un objet adjacent.

2.4. Méthode expérimentale:
Deux méthodes d'essai sont spécifiées dans cette norme : la méthode de décharge par contact et la méthode de décharge dans l'air. La décharge par contact est la méthode d'essai préférée, et la décharge dans l'air est utilisée là où la décharge par contact ne peut pas être utilisée.

Méthode de décharge par contact : une méthode de test dans laquelle les électrodes du générateur de test sont maintenues en contact avec l'équipement testé et la décharge est excitée par le commutateur de décharge dans le générateur.

Méthode de décharge d'air : Une méthode d'essai dans laquelle l'électrode de charge du générateur d'essai est rapprochée de l'appareil testé et l'appareil testé est excité pour se décharger par une étincelle.

2.5 Environnement d'essai:
Cette norme spécifie les conditions environnementales pour le rejet d'air :
Température ambiante : 15℃~35℃, humidité relative : 30%~60%HR, pression atmosphérique : 86kPa~106kPa
La norme ne spécifie pas de conditions environnementales spécifiques pour les décharges par contact.

2.6. Mise en œuvre des tests:
Site de mise en œuvre : La décharge directe est appliquée aux points ou surfaces que l'opérateur peut toucher lors de l'utilisation normale de l'équipement en essai ; la décharge indirecte est appliquée à la plaque de couplage horizontale et à la plaque de couplage verticale.

La décharge directe simule la décharge électrostatique qui se produit lorsqu'un opérateur entre en contact direct avec l'appareil testé. Les décharges indirectes déchargent les plaques de couplage horizontales et verticales, simulant ce qui se passe lorsqu'un opérateur décharge des objets placés ou installés à proximité de l'appareil testé.

En cas de décharge directe, la décharge par contact est la forme préférée; uniquement dans les endroits où la décharge de contact ne peut pas être utilisée (comme la surface est recouverte d'une couche isolante, les espaces de clavier d'ordinateur, etc.), la décharge d'entrefer (air) est utilisée à la place. Décharge indirecte : choisissez la méthode de décharge par contact.

La tension d'essai doit être progressivement augmentée jusqu'à la valeur spécifiée de bas en haut.
Différentes normes de produits ou de familles de produits peuvent avoir des dispositions spécifiques pour la mise en œuvre d'essais en fonction des caractéristiques du produit.

2.7 Résultats des tests:
Si la essai de décharge électrostatique échoue, les conséquences suivantes peuvent se produire :
(1) Les dommages aux dispositifs semi-conducteurs sont directement causés par l'échange d'énergie.
(2) Le champ électrique et le champ magnétique provoqués par le changement de décharge, entraînant le dysfonctionnement de l'équipement.

3. Contre-mesures contre les décharges électrostatiques et points d'amélioration pour les produits électroniques:
Il existe de nombreuses façons de réduire l'impact des interférences électromagnétiques (EMI) générées par les décharges électrostatiques sur un produit ou un appareil électronique : bloquer complètement la génération de décharges électrostatiques, empêcher les EMI (en particulier les EMI dues aux décharges électrostatiques dans cet article) de se coupler au circuit ou à l'appareil, et augmentant l'EMI inhérente de l'appareil à travers le processus de conception. Immunité ESD.

ESD se produit généralement sur des objets conducteurs auxquels le produit lui-même est exposé, ou sur des objets conducteurs adjacents. Pour l'équipement, les pièces sujettes aux décharges électrostatiques sont : les câbles, les claviers, les cadres métalliques exposés et les trous, trous et espaces sur la coque de l'équipement.

Une méthode d'amélioration courante consiste à mettre en place des circuits de protection contre les transitoires entre l'occurrence ESD du produit ou le point dangereux d'intrusion, tel que le point d'entrée et la terre, ces circuits ne fonctionnent que lorsque la tension induite ESD dépasse la limite. Le circuit de protection peut comprendre une pluralité d'unités de dérivation de courant.

Il existe une variété de circuits qui peuvent atteindre l'objectif de protection ESD, mais les principes suivants doivent être pris en compte lors de la sélection, ainsi qu'un compromis entre performances et coût : la vitesse est rapide, ce qui est déterminé par les caractéristiques des interférences ESD ; il peut faire face au passage d'un courant important; Considérez que la tension transitoire se produira à la fois dans les polarités positives et négatives ; les effets capacitifs et résistifs de l'augmentation du signal sont contrôlés dans la plage autorisée ; les facteurs de volume sont pris en compte ; les facteurs de coût du produit sont pris en compte.

4. Directives générales sur les contre-mesures ESD:
(1) Ajouter des diodes de protection aux appareils CMOS et MOS sensibles ;
(2) Enfilez des dizaines de résistances ohmiques ou des perles de ferrite sur la ligne de transmission sensible (y compris le fil de terre) ;
(3) Utilisation de la technologie de revêtement de surface de protection électrostatique pour empêcher l'ESD de décharger le noyau, ce qui s'est avéré très efficace ;
(4) Essayez d'utiliser des câbles blindés ;
(5) Installez le filtre à l'interface sensible ; isoler l'interface sensible où le filtre ne peut pas être installé ;
(6) Sélectionnez un circuit logique avec une faible fréquence d'impulsion ;
(7) Bouclier de coque et bonne mise à la terre

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Mots clés:ESD61000-2