空气式静电放电规律研究和理论建模

空气静电放电(ESD)是一种复杂的气体放电过程并受到很多因素的影响,其中放电电压的大小、极性、电极接近速度和环境湿度都是影响放电的主要因素.利用本课题研制的新型静电放电实验装置,在不同的放电电压、不同极性、不同电极接近速度和不同环境湿度条件下研究了空气ESD的放电特性,重点分析了放电电流峰值与这些因素的关系.建立了能够估算放电参数和被试设备接收的耦合电压之间定量关系的数学模型,可为ESD抗扰度实验的定量分析提供参考.     

静电模拟器放电开关辐射场特性研究

研究了在静电放电抗干扰实验中模拟器内部放电开关动作对测试结果造成的影响.在保证放电电流满足IEC61000-4-2标准的前提下,对模拟器采取了一定的屏蔽措施,在此基础上进行了模拟器屏蔽前后性能测试及静电放电抗干扰实验.实验结果表明:ESD模拟器自身屏蔽是有问题的,其内部继电器放电开关的动作也会产生强电磁场,对ESD辐射场造成影响,从而影响被测试件的静电放电敏感性测试结果.由此证明IEC61000-4-2对静电放电模拟器只规定放电电流波形及其参数是不够的,还需进行更详细的规定,尤其是电流导数波形和辐射场的规定.     

对耦合板间接静电放电辐射场的数值分析

静电放电(ESD)抗扰度实验是电磁兼容(EMC)实验和测试技术的一项非常重要的实验之一,主要用于测试电子器件及设备的电磁敏感度.目前该标准规定了2种放电方式:直接放电和间接放电.其中间接放电模拟的是带电操作人员对受试器件放电的情形,这在实际生活中经常发生.本文基于IEC61000-4-2中规定的抗扰度实验平台,采用时域有限差分法(FDTD),结合脉冲函数形式的放电电流波形表达式,在对垂直耦合板实施间接放电情形下,对其附近空间的瞬态辐射场作了数值分析与计算.     

ESD模拟器校验装置的设计与实现

本文根据IEC 61000-4-2标准要求设计了一套静电放电模拟器校验装置,该装置能够对静电放电电流波形进行采集和分析,来检验静电放电模拟器是否符合要求.在该装置中我们用Labview7.0设计了一套软件,通过USB-GPIB总线完成对放在屏蔽室内的数字示波器的控制,提高了这套设备的自动化程度,使测试结果更加准确.     

静电放电模拟器校验装置的设计与实现

根据IEC61000-4-2标准要求设计了一套静电放电模拟器校验装置,该装置能够对静电放电电流波形进行采集和分析,来检验静电放电模拟器是否符合要求。在该装置中用Labview7．0设计了一套软件,通过USB-GPIB总线完成对放在屏蔽室内的数字示波器的控制,提高了这套设备的自动化程度,使测试结果更加准确。     

ESD特征参数与受试设备耦合电压关系实验研究

本文研究静电放电(ESD)辐射场对电子设备的危害.利用电小单极子天线和IEC61000-4-2规定的电流波形标定装置组建的国内第一台静电放电电磁场测试系统,对空气式静电放电进行了系统的实验研究,确定了ESD特征参数与受试设备接受到的ESD耦合电压之间的关系.得出结论,ESD耦合电压的大小受放电电流上升时间tr和电流峰值Ip两种因素影响,且受上升时间的影响更大.为电子器件及设备抗ESD设计提供了客观的数值依据.     

DSP通信系统的静电放电电磁脉冲敏感性研究

选用可编程数字信号处理器(DSP)和单片微控制器(SCM)等组成CAN总线通信系统,采用人体-金属静电模型,利用静电放电模拟器对水平耦合板、垂直耦合板放电,对该DSP通信系统进行了静电放电电磁脉冲(ESD EMP)辐照效应实验研究,得出了该DSP通信系统出现"死机"故障的ESD敏感电压值.实验表明,靠近DSP芯片一侧比靠近SCM一侧更易受到静电放电电磁脉冲的干扰.     

静电放电保护器件性能测试技术研究

为准确测试静电放电(ESD)保护器件的性能、解决ESD产生的辐射场及其高频反射对测试结果的影响,本文研制了基于微带设计和电磁场屏蔽理论的专用测试夹具,评价了该夹具的传输特性,建立了由高频脉冲模拟器、专用测试夹具和示波器等组成的测试系统.利用该系统测试了某型号ESD保护器件的限幅响应时间、箝位电压和峰值电流等性能参数.测试结果表明,该测试系统能够满足ESD保护器件性能测试要求,可广泛应用于ESD保护器件设计和优化研究.     

控制系统的静电放电抗扰度试验及其防护措施

本文综合分析了当前静电放电（ESD）抗扰度的研究现状,对国际电工委员会标准IEC 61000-4-2：2001推荐的静电放电抗扰度测试方法进行了探讨,从静电产生的原理上进行分析,选择和设计防护措施,为提高控制系统抗静电干扰能力的提供了理论依据     

ESD抑制器抑制特性测试方法

依据国际电工委员会IEC 61000-4-2标准和国军标GJB 911-90,用静电放电模拟器和静电放电电流波形测试装置等设备对某型号静电放电抑制器的抑制特性进行了测试.测试结果表明:采用IEC 61000-4-2标准规定的电流靶结合法拉第笼的方法测试静电放电时通过抑制器的电流,能够保证电流波形不失真;而加在抑制器两端的电压须使用有效带宽足够宽的电压探头配合示波器来测量,同时应尽可能消除静电放电时产生的辐射场对电压探头的影响.     

计算带电人体通过金属小棒电极放电电流的一种电路模型

依据IEC61000-4-2标准制造的静电模拟器的放电过程,与真实的人体静电放电过程中身体表面分布的电荷是通过在手指尖端产生的火花放电完成的过程存在明显区别。为了探明人体真实放电过程的性质,提出了一种由所测放电电流估算火花放电电压的方法;并证明在人体接触式放电过程中,在火花放电之后存在着电弧放电现象。考虑到电弧放电和基于火花阻抗公式的时变阻抗,得到了一种用于计算与充电电压有关的人体放电电流的改进等效电路模型。     

静电放电电流波形校准装置的研制与分析

根据IEC61000-4-2的要求,研制了2种不同结构形式的静电放电电流波形校准装置,对SchaffnerNSG438和KeyTek MZ-15/EC型静电放电枪的电流波形进行了校准测试.经在不同电压等级和电压极性下的多次测试发现:其中一种校准装置测得的静电放电电流波形与出厂结果相吻合,即该校准装置的设计是成功的.通过试验对比和定量分析发现,校准装置的分布参数对静电放电电流波形的上升沿有显著影响.对于静电放电电流波形校准装置,仅满足标准规定的电压驻波比指标是不够的,必须对分布参数的影响予以高度重视.     

静电放电电磁脉冲辐照效应研究

基于传输线理论研究了静电放电电磁脉冲(ESD EMP)对电路的辐照效应机理,并建立了相关的数学模型.参照IEC61000-4-2标准,进行了ESD EMP辐照效应实验,同时实测了耦合板周围电场强度,实验结果表明,当受试设备电路板平行于水平耦合板(HCP)放置时,在电场强度类似的情况下,对水平耦合板(HCP)放电时的感应干扰电压普遍比对垂直耦合板(VCP)放电时高.将实验结果与模型分析比较,结果吻合良好,因此可以用此模型来研究静电放电产生的电磁脉冲场与电子系统的能量耦合问题.本文研究也表明现行的IEC61000-4-2标准存在不足,水平耦合金属板会改变静电放电电磁脉冲辐射场的入射方向,对测试结果影响较大,需要对被测设备(EUT)的摆放位置作进一步的规范.     

静电放电发生器的结构原理及研究现状

静电放电发生器是模拟静电放电过程、进行静电放电抗扰度试验的平台。本文在IEC61000-4-2标准的基础上,介绍了静电放电发生器的基本结构原理和测试模型。并概述了目前国内外市场上两种基本类型的静电放电发生器产品的原理及特点,提出存在的问题,为静电放电发生器今后的改进提供了依据。