静电放电抗扰度试验方法存在的问题及相关研究

综述静电放电（ESD）抗扰度试验方法中存在的问题,从静电放电电流的数学描述、静电放电电磁辐射场模型、静电放电与电子设备之间的能量耦合规律及静电放电抗扰度试验4个方面对这些问题的研究状况进行了描述。在此基础上,提出一些解决或改善这些问题的建议和方法以及下一步研究方向。     

IEC61000-4—2中ESD间接放电实验局限性研究

国际电工委员会标准IEC61000—4—2：2001修改了对位于受试设备下方的水平耦合板施加放电的实验方法。按照新的和旧的实验方法对水平耦合板上的电场和磁场分布进行了研究,并比较2种不同厂商生产的静电放电模拟器在水平耦合板上产生的电场和磁场。实验研究得到：当放电枪的位置由原来的垂直位置改为水平位置放电时,水平耦合板上测的电场和磁场值都变小,不同品牌模拟器之间产生的场的一致性有所提高,但仍存在一定的局限性。     

IEC标准与ESD抗扰度实验方法研究

对ESD抗扰度实验方法和 2种ESD模拟器进行了系统的研究, 发现IEC61000-4-2标准规定的静电放电抗扰度实验方法和实验用的ESD模拟器存在严重的问题。针对这些问题并结合当前国外学者研究的有关结论,研制了一种更符合实际需要的ESD抗扰度检测试验方法和实验装置。利用新研制的实验平台对瑞士Schaffner公司制造的NSG435ESD模拟器和日本Noiseken公司制造的ESS-200AXESD模拟器进行了比较研究, 对模拟器内部高压继电器动作产生的辐射场造成实验结果偏差问题进行了测试分析。利用该实验装置分别以手动控制模拟器和自动控制装置控制模拟器完成了空气放电过程。对空气放电电流波形的重复性进行了研究, 证明利用这种平台可以有效地控制空气放电的重复性。     

静电放电模拟器辐照效应实验研究

对模拟器ESS - 2 0 0AX与NSG435的静电放电 (ESD)电流波形及其辐照效应实验进行了研究。实验结果表明 ,虽然两模拟器的放电电流波形均符合国际电工委员会IEC6 10 0 0 - 4- 2静电放电抗扰度实验标准 ,但进行辐照效应实验时 ,二者的测试结果并不一致。这主要是因为IEC标准只规定了放电电流的波形 ,而对模拟器放电枪的结构和外形未做出规定 ,使静电放电电磁场尤其是近区电磁场存在差异。要解决不同模拟器间测量结果的不一致性 ,IEC的相关标准除了规定放电电流的波形外 ,还应对放电电流的导数波形和相关的电磁场做出规定 ,尽量对放电枪的形状和结构给出统一的标准。     

接近速度和放电电压对空气式静电放电参数的影响

对影响空气式静电放电的一个重要因素——电弧结构进行了理论分析。在此基础上,利用新研制成功的静电放电模拟测试系统,分析了接近速度和放电电压对静电放电电流峰值、上升时间以及感应电压峰-峰值的影响。试验得出,在放电电压一定的情况下,放电电流峰值和感应电压峰-峰值随接近速度的增大而增大;上升时间随接近速度的增大而减小。这些试验结果为建立静电放电抗扰度试验新方法提供了依据。     

FPGA静电电磁脉冲辐照效应试验研究

根据国际电工委员会IEC61000-4-2标准,利用ESS-200AX型ESD模拟器,选用人体-金属模型,测试静电电磁脉冲(ESD EMP)对FPGA的影响,并针对试验结果对故障原因进行分析。试验结果表明:FPGA集成电路抗静电电磁脉冲能力较强,当在FPGA集成电路周围的静电放电电压达到13 kV时,静电电磁脉冲将破坏SRAM的查找表中的数据,致使FPGA功能性损坏,但重新加电可恢复正常。     

GPS-OEM板静电放电效应实验研究

研究了静电放电 (ESD)对GPS -OEM板性能的影响。以ESS - 2 0 0AX静电放电模拟器为静电源 ,采用人体 -金属模型对GPS -OEM板进行了静电放电效应实验。实验表明 ,ESD不会对GPS -OEM板造成硬损伤 ,但可以干扰其输出的秒脉冲 (PPS)信号 ,严重影响其定时和定位性能。     

静电放电模拟器电流波形校验装置研究

研制了符合国际电工委员会IEC61000－4－2标准的ESD模拟器电流校验系统。该系统能自动采集ESD电流波形,计算上升时间、峰值电流、30ns时电流。60ns时电流等参数。该系统已用于我国静电计量测试站对静电放电电流波形的校验工作。     

ESD对电点火管安全性的影响研究

简述了真实静电感度测试方法及其数据处理方法,报道了利用该方法测试的两种电点火管DD—4.5、DD—17的静电感度测试结果。确定了其最小静电点火能分别为834μJ和188μJ。依据不同的ESD(静电放电)模型,讨论了不同静电危害源对电点火管直接放电时的最高安全电压值。     

新型弹药装备静电放电试验研究

静电放电试验是安全性评价的一项重要内容.参照IEC 61000-4-2标准,提出弹药装备静电放电试验方法为间接静电放电和直接静电放电.该方法拓展应用标准的"开放等级",构建试验系统,并进行相应的试验研究,从而为新型弹药装备定型或静电安全性评价提供了全面评价方法.     

无感电阻网络分流器研制与性能分析

分析了雷电浪涌发生器短路电流波形的特点 ,研制了无感电阻网络分流器 ,实验证明该分流器测试结果的重复性和测试不同量值的雷电脉冲电流时的线性度 ,均符合国家标准GB/T176 2 6 5 - 1999和国际电工委员会标准IEC6 10 0 0 - 4- 5的要求。     

材料电导率对混响室场性能影响的仿真研究

混响室作为一种经济有效的新型电磁兼容检测设备,近年来倍受人们的关注。在混响室的设计过程中,材料的选择是其中的关键环节之一。通过仿真计算,从电场强度大小和电场均匀性两个方面研究了四种不同电导率材料对混响室场性能的影响。数据结果表明,随着材料电导率的升高,混响室内电场强度的各分量最大值和电场强度平均值均明显提高,并且材料电导率的变化不改变室内电场的分布情况。从电场均匀性方面来看,四种不同电导率材料的混响室,其电场均匀性均满足标准IEC61000-4-21的要求。     

静电放电辐射场的实验研究

对人体 -金属ESD模型和家具ESD模型进行了讨论 ,介绍了其放电电流波形的主要特点及影响它们的主要因素。利用单极子天线和数字存储示波器对静电放电产生的电磁脉冲辐射场进行了实验研究。实验表明 ,ESD的辐射场在距离放电源几米以内是很短的窄脉冲 ,其脉冲持续时间约为几百ns,但其场强很大 ,典型可达几kV/m (在 1 8cm处 ) ,一般在约几百V/m (在 1 5m以内 ) ,共频谱主要分布在几十到几百MHz,频谱上限可以达到几个GHz.     

原位反应电火花沉积TiN陶瓷增强相的工艺性能

以TC4钛合金为电极,氮气作为反应气和保护气,在45钢表面原位反应生成含TiN的沉积层。对电压、电容、频率、转速和比沉积时间5个沉积层厚度影响因子,各设4个工艺水平,进行正交试验,研究多项工艺参数同时变化时沉积层厚度的变化规律。结果表明：选用电容为120μF,输出电压145 V,比沉积时间3 min/cm2时可获得综合质量最优的沉积层。电火花反应沉积层与基体形成冶金结合,沉积层均匀致密,厚度约为30～40μm,主要由TiN、FeTi和Fe9.64Ti0.36组成。沉积层的弹性模量为183.614 GPa,而纳米硬度达14.039 GPa,是基体的4倍。结果表明：原位反应电火花沉积可有效改善材料的表面性能。