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摘要：静电电荷转移（Electrostatic Discharge）是发生概率较高的电磁兼容问题，其具有高电位、瞬时大电流特点，对CMOS集成电路、场效应晶体管等敏感性电子元器件具有较大的威胁。因此，本文以Electrostatic Discharge抗干扰强度测量检验为入手点，从测量检验运行机理、测量检验配置、测量检验气候、测量检验注意事项等方面，分析了Electrostatic Discharge抗干扰强度测量检验方法。并提出了几点Electrostatic Discharge预先防控维护措施。
关键词：Electrostatic Discharge；抗干扰强度；测量检验；预先防控维护
前言
在各行业不断发展的背景下，电气或电子类产品在社会公共领域得到了广泛的运用，也取得了显著的成果。为了更好的保障电子类产品质量、运用成效，检验已成为电气或电子产品稳定运行的主要措施。而静电电荷转移抗干扰强度测量检验是检验电子类产品的主要方式之一，其可以有效判定静电电荷转移干扰度对电子类产品功能、性能的影响。因此，对电气或电子类产品静电电荷转移抗干扰强度测量检验方案及预先防控维护进行适当分析具有非常重要的意义。
1.静电电荷转移抗干扰强度测量检验概述
Electrostatic Discharge抗干扰强度测量检验主要是在Electrostatic Discharge引起电子设备的故障或误动作、击穿集成电路和精密的电子元件、促使电子元件老化过程中，对静电电荷转移抵抗电磁、静电电荷转移干扰强度进行测量检验的一种方式，其可以预先防控静电电荷转移危害。静电电荷转移抗干扰强度测量检验（ESD）主要是通过模拟安防产品遭受来自操作者，或者模拟邻近物体静电电荷转移干扰，对电气或电子类产品功能、性能进行检验的一种方式[1]。
2.静电电荷转移抗干扰强度测量检验
2.1静电电荷转移抗干扰强度测量检验标准
基于人体静电电荷转移路模型的静电电荷转移测量检验及运用指标主要如表1：
表1 Electrostatic Discharge测量检验及运用指标（局部）
且车厢内具有乘客
本次测量检验主要依据《电磁兼容试验及测量检验技术—静电电荷转移抗干扰强度试验》标准GB/T 17626.2-2018，以共模干扰为目标的 Electrostatic Discharge抗干扰强度测量检验方式[2]。即在 Electrostatic Discharge抗干扰强度测量检验时，首先将静电电荷转移发生器接地线与参考接地板连接，随后将参考接地板安全接地，同时将静电电荷转移发生器枪头朝向被检测电气或电子设备。以耦合板耦合板电荷转移的方式，经被测量检验设备、耦合板，以流向参考接地板的静电荷为目标，进行测量检验。
2.2静电电荷转移抗干扰强度测量检验配置及气候
依据上述标准内容，可得出本次静电电荷转移抗干扰强度测量检验主要包括静电电荷转移发生器、木质试验桌、参考接地板、垂直耦合板及水平耦合板、绝缘垫板、绝缘支架、两端接地线等几个模块；木质试验桌为无任何金属构件的高木质地桌子；参考接地板主要为铜质金属薄板，或者铝质金属薄板。若试验现场没有铜质或者铝质金属薄板，应选择厚度一定的参考接地板。具体尺寸可根据被测量检验电气或者电子设备规格，进行合理设置。以保证参考接地板可以超出被测量检验电气设备或者电子设备、实验桌台面水平耦合板边缘在0.50m以上；而在绝缘垫板及绝缘支架选择阶段，应分别选择不具备明显积聚电荷绝缘薄板及木支架；两端连接线主要为带470.0kΩ的连接线。同时在电缆连接时，应设置绝缘保护装置，以避免电缆与接线板间出现短路情况。
依据GB/T 17626.2-2018标准规定，应保证测量检验气候中环境温度15.0-35.0℃；相对湿度30.0%-60.0%；大气压力86.0KPa-106.0KPa。
2.3静电电荷转移抗干扰强度测量检验注意事项
首先，在静电电荷转移抗干扰强度被测量检验电气设备或电子设备布置时，应保证被测量检验设备与实验室墙壁和其他金属性结构间距离在0.80m以上。同时根据实际情况，应严格依据接地产品安装技术条件，进行被测量检验电气设备或电子设备布局，避免额外接地线导致的接地短路情况。
其次，在电荷转移操作时，应控制静电电荷转移发生器接地线、被测量检验电气或电子设备表面维持0.20m以上距离。避免静电电荷转移发生器、被测量检验电气电子设备间出现附加感应，保证静电电荷转移抗干扰强度测量检验实验结果精确度。若需要对被测量检验电气或者电子设备直接施加电荷转移，则仅需施加电气或电子设备正常运行时人体可接触测量检验设备测量检验点或测量检验面上[3]。
再次，对于不需接地的被测量检验电气或电子设备，由于不接地被测量检验设备无法自行电荷转移，因此，相关人员应在模拟单次静电电荷转移的基础上，向被测量检验设备每一个测量检验点或测量检验面施加静电电荷转移脉冲，以消除被测量检验电气或电子设备中电荷。同时为避免电荷积累导致的过应力对测量检验精确度的影响，相关人员可以连续电荷转移时间间隔为控制要点，保证连续电荷转移时间间隔超出被测量检验电气或电子设备电荷自然衰减所需时间。同时利用两端470.0kΩ的泄电荷转移阻的接地电缆。配合空气——离子发生器，可以加速被测量检验设备电荷自然泄放环境，从根本上降低电荷累积风险。
最后，在正式测量检验时，可采用20.0次/s的电荷转移速率，进行测量检验。即将试验探测过程中引起被测量检验设备数值明显跳动、动作异常或者误报警的部位，作为正式静电电荷转移抗干扰强度试验考察部位。同时采用接触电荷转移的方式，每次间隔1.0s，进行连续电荷转移测量检验。或者空气不接触电荷转移的方式，在设备上前一次电荷转移电荷已泄放完毕的基础上，进行单次电荷转移。对于选定的静电电荷转移抗干扰强度测量检验点，需要从正极性、负极性两个方面，针对每一最敏感位置，依据电压由低向高逐步增加的原则，施加十次或者十次以上电荷转移电流。需要注意的是，在测量检验点选取时，应避免选择维修时才接触的点、面或者最终用户保养时接触的点、面，以保证直接电荷转移抗干扰强度测量检验结果具有一定代表性。
3.静电电荷转移抗干扰强度测量检验结果分析及静电预先防控维护
3.1静电电荷转移抗干扰强度测量检验结果分析
根据静电电荷转移抗干扰强度测量检验结果，可得出四种结果：一为被测量检验电气或电子设备功能暂时降低、或丧失。但是在停止静电电荷转移干扰后，不需人为干预可以自行恢复正常；二是被测量检验电子或电气设备功能暂时丧失或降低，只有人为干预后方可恢复正常功能；三是被测量检验电气或电子设备硬件、软件损坏，导致关键功能丧失，或者性能下降；四是被测量检验电气或电子设备在制造商、委托方或者零售方规定限度内性能没有发生较大变化[4]。
3.2静电电荷转移预先防控维护措施
常用的静电电荷转移预先防控维护措施主要包括接地、屏蔽、介质隔离几种类型。其中接地主要是指直接利用导线，将静电电荷转移电荷泄至大地，其具有操作简单、效率高的优良特点。如对于金属类外壳来说，可在控制金属外壳各部件搭接路径低阻抗的基础上，在静电电荷转移电流流经风险较大的位置，进行多点接地；而对于无静电电荷转移电流经过地区，采用单点接地。通过将电缆线屏蔽层、金属开关外科、金属机箱、电缆连接器外壳有效连接，可以达到有效的电荷外泄效果。
屏蔽主要针对静电敏感性较高的电气或电子设备。利用屏蔽罩设置的方式，保护产品不受或者少受静电电荷转移影响。在具体操作过程中，相关人员可以利用一个金属屏蔽体，将敏感器件严密包裹。利用金属屏蔽体等电位体的特点，可以保证被包裹空间内没有静电场存在。同时为保证金属屏蔽体内静电的顺利释放，可将金属屏蔽体与大地安全连接。
在介质隔离措施运用过程中，可利用绝缘材料，将电气或电子设备内部电路与外界进行有效隔离。一般运用概率较高的绝缘材料为ABS塑料、聚酯材料、1.0mm厚的PVC塑料等。上述绝缘材料的合理运用，可以抵抗8.0kV及以下的静电电荷转移电压。需要注意的是，相关人员应结合静电电荷转移测量检验数据，预先留设充足的绝缘材料外壳与电气或电子设备电路接触面孔洞、缝隙。如2.0cm空气间隙等，可以防止外界直接对电气或电子电路直接电荷转移，也可以延长静电电荷转移缝隙长度或者阻止静电电荷转移发生，起到良好的静电电荷疏导效果。
4.总结
综上所述，静电电荷转移引起的干扰根本上来说是电荷的多种途径转移，进而促使被测量检验电气或电子设备出现性能丧失或者功能下降。因此，在明确静电电荷转移抗干扰强度测量检验变化的基础上，相关人员应依据疏、堵结合的原则，在电荷疏导避免电荷积累的基础上，控制静电电荷转移对电路干扰，以提高电气或电子设备静电电荷转移抗干扰强度，为电气或电子类产品研发生产效益提升提供保障。
参考文献：
[1]原青云，张希军，马立云. 静电电荷转移抗干扰强度试验中电荷转移电压对电荷转移参数的影响[J]. 高电压技术，2016，42（11）：3659-3665.
[2]赵常昊. IEC60601-1-2：2014静电电荷转移抗干扰强度测量检验变化及对策[J]. 中国医疗器械信息，2016，22（23）：63-66.
[3]赵文艳. 静电电荷转移抗干扰强度试验中电荷转移电压对电荷转移参数的影响[J]. 中小企业管理与科技（下旬刊），2018（6）：183-184.
[4]俞磊，原青云，费杰. 静电电荷转移抗干扰强度标准解析及重复性研究[J]. 安全与电磁兼容，2017（05）：27-28.
论文作者:张双文
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/19
标签：电荷论文; 测量论文; 静电论文; 抗干扰论文; 强度论文; 电子设备论文; 电气论文; 《防护工程》2019年11期论文;