اختبار التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) – اختبار مناعة التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

اختبار مناعة التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)
التفريغ الكهربائي اختبار المناعة (ESD) يعد اختبار التوافق الكهرومغناطيسي أحد الجوانب المهمة في اختبار التوافق الكهرومغناطيسي. المعيار الوطني لاختبار مناعة التفريغ الكهروستاتيكي هو GB/T 17626.2، وهو ما يعادل المعيار الدولي IEC 61000-4-2. التفريغ الكهروستاتيكي ظاهرة طبيعية شائعة، وخاصة في البيئات الجافة. على سبيل المثال، عندما يمشي شخص على سجادة من الألياف الصناعية، فإن الاحتكاك بين الحذاء والسجادة يمكن أن يتسبب في تراكم شحنة في الجسم تتجاوز 10^-6 كولومب (اعتمادًا على المقاومة بين الحذاء والسجادة). في هذا النظام البشري/السجادة/الأرضي، تبلغ السعة المتوسطة عشرات إلى مئات البيكوفاراد (pF)، مما قد يؤدي إلى توليد جهد كهربائي يصل إلى 15 كيلو فولت (kV).

أظهرت الدراسات أن الأفراد المختلفين يولدون نبضات تيار ESD متفاوتة، مع أوقات ارتفاع تتراوح من 100 بيكو ثانية (ps) إلى 30 نانوثانية (ns). لاحظ مهندسو الإلكترونيات أن ESD يحدث بشكل متكرر عندما يتلامس الشخص مع أجهزة أشباه الموصلات، مما قد يؤدي إلى انهيار طبقات متعددة من مواد أشباه الموصلات، مما يتسبب في أضرار لا رجعة فيها. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي ESD والاختلافات في المجال الكهرومغناطيسي الناتجة عنه إلى تعطيل وإتلاف التشغيل الطبيعي للمعدات الإلكترونية.

LISUN تم تصميمها وتصنيعها محاكاة التفريغ الكهربائي أعلى جهد إلكتروستاتيكي يمكن أن يصل إلى 30 كيلو فولت ، وهو ما يكفي لتغطية الدرجة القياسية الأكثر شدة لمتطلبات الجهد الكهروستاتيكي (متطلبات الجهد الكهربائي من الدرجة الرابعة لتفريغ الهواء هو 4 كيلو فولت). يمكن استخدام مسدس اختبار ESD في معظم المعدات الكهربائية والإلكترونية لاختبار التفريغ الكهروستاتيكي ، ويمكنه أيضًا ضمان قابلية المقارنة واستنساخ الاختبار.

ESD61000-2_محاكي التفريغ الكهروستاتيكي

غرض اختبار مناعة ESD
يصف معيار GB/T 17626.2 السيناريوهات التي يمكن أن يصبح فيها جسم الإنسان مشحونًا من خلال الاحتكاك في البيئات ذات الرطوبة المنخفضة. عندما يلامس شخص مشحون جهازًا، فقد يفرغ الشحنة ويؤثر على وظائف الجهاز. يحاكي اختبار مناعة التفريغ الكهروستاتيكي في المقام الأول السيناريوهين التاليين:
• التفريغ المباشر: يحدث التفريغ عندما يلمس المشغل المعدات بشكل مباشر، وتأثير هذا التفريغ على تشغيل المعدات.
• التفريغ غير المباشر: يحدث التفريغ عندما يلمس المشغل جسمًا بالقرب من المعدات، مما يؤثر على معدات الاختبار بشكل غير مباشر.

العواقب المحتملة للتفريغ الكهروستاتيكي
• الضرر الدائم: قد يؤدي تبادل الطاقة المباشر من خلال التفريغ إلى إتلاف الأجهزة شبه الموصلة داخل الجهاز، مما يؤدي إلى فشل دائم.
• الأعطال: يمكن أن يؤدي التفريغ، سواء كان مباشرًا أو غير مباشر، إلى حدوث تغييرات في المجال الكهرومغناطيسي في المجال القريب، مما يتسبب في حدوث عطل في الجهاز.

طرق التفريغ
التفريغ المباشر
التفريغ عن طريق التلامس هو الطريقة المفضلة. فقط عندما لا يكون التفريغ عن طريق التلامس ممكنًا (على سبيل المثال، الأسطح ذات الطبقات العازلة أو الفجوات بين مفاتيح الكمبيوتر) يتم استخدام التفريغ الهوائي كبديل.
التفريغ غير المباشر
يتضمن التفريغ غير المباشر طرق المستوى الأفقي للاقتران (HCP) والمستوى الرأسي للاقتران (VCP) لمحاكاة سيناريوهات التفريغ الكهروستاتيكي في بيئة الاستخدام الفعلية.

الاختيار بين التفريغ التلامسي والتفريغ الجوي
يُفضل تفريغ التلامس بسبب القيود التي لوحظت مع تفريغ الهواء في السلف IEC 61000-4-2، IEC 801-2، الذي استخدم تفريغ الهواء حصريًا. وقد تبين أن إمكانية تكرار نتائج الاختبار ومقارنتها باستخدام تفريغ الهواء غير كافية بسبب العوامل التالية:
• سرعة القرب: تؤثر السرعة التي يقترب بها قطب التفريغ من الجهاز قيد الاختبار (DUT) على شكل موجة تيار التفريغ.
• شكل السطح: يؤثر شكل سطح الجهاز قيد الاختبار على توزيع المجال الكهربائي للقطب الكهربي.
• الظروف البيئية: تؤثر درجة الحرارة والرطوبة وضغط الهواء على عملية التفريغ.
• جهد التفريغ: يؤثر جهد التفريغ على الخصائص الطيفية لشكل موجة تيار التفريغ. على سبيل المثال، يتراوح زمن صعود تيار تفريغ 8 كيلو فولت عادةً من 1 نانوثانية إلى 5 نانوثانية، بينما قد يكون زمن صعود الفولتية الأعلى من 5 نانوثانية إلى 30 نانوثانية.
وفي الختام

واحد من LISUN حالة ناجحة للعميل الذي قام بتثبيت مجموعة كاملة من أداة اختبار مناعة ESD والتي تشمل أيضًا ESD Desk كما هو موضح أدناه للرجوع إليه:

مكتب ESD القياسي

يعد اختبار مقاومة التفريغ الكهروستاتيكي طريقة أساسية لضمان قدرة الأجهزة الإلكترونية على العمل بشكل طبيعي في ظروف الاستخدام الفعلية. من خلال الالتزام بمعايير GB/T 17626.2 (IEC 61000-4-2)، يمكن للمصنعين تحديد مقاومة التفريغ الكهروستاتيكي لأجهزتهم وتحسينها، مما يعزز موثوقية المنتج وسلامته. تعد تدابير الحماية المناسبة من التفريغ الكهروستاتيكي وإجراءات الاختبار الموحدة أمرًا حيويًا لضمان أداء وعمر المعدات الإلكترونية.