testarea imunit ii aparaturii electronice la desc rc ri ... · rezistor 470 k mas de lemn suport...

TESTAREA IMUNIT II APARATURII ELECTRONICE LA DESC RC RI ELECROSTATICE

8.1. Introducere

Desc rc rile electrostatice (DES) sunt perturba ii electromagnetice de scurt durat , care reprezint un important factor de defectare a componentelor i echipamentelor electronice. Pot reprezenta i o cauz de disconfort pentru operatorul uman. Cel mai uzual se produc atunci când o persoan înc rcat triboelectric (dup deplasarea cu frecare pe o suprafa izolant ) atinge un corp aflat la alt poten ial. De regul , energia implicat este redus , dar curen ii de desc rcare au o durat extrem de mic , de ordinul nanosecundelor, atingând astfel valori foarte mari ale gradientului di/dt. Datorit con inutului s u spectral foarte larg, un astfel de impuls prezint un poten ial de cuplaj i penetrare ridicat.

Pentru circuite integrate (CI), DES reprezint o problem extrem de serioas . Circuitele integrate sunt realizate din materiale semiconductoare, precum siliciul, i materiale izolatoare, precum bioxidul de siliciu. Oricare dintre aceste materiale pot suferi defecte permanente când sunt supuse la tensiuni înalte (fig. 8.1). Ca r spuns la riscul mare de defectare a CI din cauza fenomenelor DES, s-a dezvoltat un num r considerabil de procedee, metode i dispozitive antistatice, care previn producerea i ulterior acumularea sarcinilor electrostatice.

Evident, prin modificarea caracteristicilor electrice ale circuitelor semiconductoare (degradarea performan elor sau chiar distrugerea complet a acestora), fenomenele DES pot afecta i func ionarea normal a sistemelor electronice. Acestea pot suferi defec iuni totale sau par iale, reversibile sau ireversibile, cele mai sensibile fiind etajele de procesare a semnalelor analogice. i desc rc rile indirecte sunt periculoase, câmpurile electromagnetice tranzitorii asociate cu acestea putând afecta echipamentele din imediata apropiere.

Statisticile din domeniu estimeaz c peste 25% din defectele ce survin la nivelul componentelor electronice se datoreaz desc rc rilor electrostatice, [1]. Cre terea densit ii de integrare în paralel cu m rirea frecven ei de lucru a circuitelor conduc la o cre tere a susceptibilit ii la efectele desc rc rilor de sarcin . De exemplu, o simpl ridicare a unui operator de pe un scaun cu o anumit tapi erie, într-un mediu uscat, poate

Compatibilitate Electromagnetic . Aplica ii

139

produce o sarcin care s determine o diferen de poten ial de pân la 20 kV. Dac lu m în considerare faptul c jonc iunile p-n ale unui circuit integrat obi nuit se pot str punge (doar par ial reversibil sau chiar ireversibil) la aplicarea unui nivel de energie de ordinul 10-7 Joule, se poate concluziona c problematica DES este de maxim importan , acoperind un segment distinct din zona CEM, mai ales datorit valorilor mari ale di/dt din timpul amors rii desc rc rii propriu-zise. O dovad a importan ei problemei i a dificult ilor întâmpinate o reprezint i dinamica standardiz rii în

domeniu, fiind în permanen propuse noi edi ii sau noi amendamente, în condi iile în care înc persist diferen e între standardele europene (EN) i cele americane (ANSI).

Fig. 8.1. Exemple de efecte ale DES asupra stratului de siliciu al circuitelor integrate

Standardul interna ional (principal) care reglementeaz încerc rile de imunitate ale echipamentelor electrice i electronice la desc rc ri electrostatice este IEC 61000-4-2, fiind elaborat de Comisia Electrotehnic Interna ional . Pornind de la IEC 61000-4-2, Comitetul European pentru Standardizare în Electrotehnic (CENELEC) a adoptat EN 61000-4-2 drept standard de referin în testele de imunitate la DES, începând cu anul 1995. În anul 1998, s-a impus deja elaborarea unei prime complet ri a standardului, sub forma unui amendament A1 (cu referire la testarea echipamentelor f r conexiune la p mânt, la selectarea punctelor unde se aplic impulsul de test i la desc rc rile aplicate planului de cuplaj orizontal), [5, 6].

Dar domeniul DES este dinamic i sensibil în acela i timp, astfel încât s-a impus elaborarea de c tre IEC, în aprilie 2001, a edi iei 1.2 a standardului EN 61000-4-2. Aceasta consolideaz amendamentul 1 i propune acceptarea unui al doilea amendament, elaborat în anul 2000, cu preciz ri asupra informa iilor ce trebuie incluse în raportul de test i asupra clasific rii acestora. În aprilie 2003, IEC a elaborat Edi ia a 2-a standardului IEC 61000-4-2, care vizeaz în plus o reducere a influen ei produse de

Topirea stratului de oxid, [2]

Distrugerea jonc iunilor metalice, [3]

Distrugerea metaliz rii, [4]


140

diferite simulatoare DES asupra rezultatului test rii. Problema a condus la discu ii aprinse în comunitatea DES (vechile simulatoare nu mai corespundeau). Totu i, în ciuda respingerii în octombrie 2003 a Edi iei a 2-a, adoptarea unei edi ii îmbun t ite de c tre membrii comitetelor na ionale ale IEC se impune i din punctul de vedere al armoniz rii cu standardul american în domeniu, ANSI C63.16.

Din anul 2008, a fost aprobat o nou form a standardului IEC 61000-4-2. Aceast edi ie reprezint o revizuire tehnic i anuleaz i înlocuie te prima edi ie publicat în 1995, amendamentul 1 din anul 1998 i amendamentul 2 din anul 2000. Acest standard este în conformitate cu directivele CEM i în acord cu ghidul IEC 107.

Standardul IEC 61000-4-2 (2008) a fost adoptat de CENELEC cu denumirea de EN 61000-4-2 (2008), iar cerin ele standardului au fost transpuse i aprobate în plan na ional cu denumirea SR EN 61000-4-2, standard român, identic cu standardul european EN 61000-4-2.

Principalele modific ri fa de prima edi ie a acestui standard i a amendamentelor sale sunt urm toarele, [7]:

specifica iile tehnice ale intei de calibrare au fost extinse pân la 4 GHz i, de asemenea, este prezentat un exemplu de int care corespunde acestor cerin e;

sunt prezentate informa ii despre câmpurile radiate la desc rcarea electrostatic tipic corp uman – metal;

considera ii privind incertitudinea de m surare, cu exemple de calculare a bugetului de incertitudine etc. În anul 2009 a fost lansat Edi ia a 2-a, care define te clar modul de

calibrare i verificare a echipamentului de m surare, introduce o ecua ie matematic pentru forma de und DES i specific incertitudinea de m surare pentru diver i parametri.

8.2. Teste de imunitate la DES în conformitate cu IEC 61000-4-2

Principalele probleme cu care se confrunt laboratoarele de încerc ri le reprezint simularea formei de und DES cu un anumit generator, definirea i verificarea acestei forme de und , precum i realizarea unei configura ii de test (amplasament de încercare), care s poat fi utilizat la compararea rezultatelor ob inute pentru diverse echipamente supuse test rii (EUT – equipment under test).

Fig. 8.2 prezint configura ia de test tipic pentru încerc rile realizate în laborator, echipament a ezat pe mas , conform standardului IEC 61000-4-2. În acest caz, pe planul de referin este a ezat o mas de lemn,


141

înalt de 0,8 m. Un plan de cuplaj orizontal (PCH) de 1,6 m × 0,8 m i un plan de cuplaj vertical (PCV) de 0,5 m × 0,5 m sunt amplasate pe mas . Dispozitivul testat i cablurile asociate trebuie izolate fa de planul de cuplaj printr-un suport izolant cu grosimea de 0,5 mm.

Un exemplu tipic de amplasament de testare pentru echipamente a ezate pe podea, încerc ri de laborator, este prezentat în fig. 8.3. În acest caz, echipamentul testat i cablurile asociate trebuie izolate de planul de mas de referin printr-un suport izolant având grosimea 0,1 m. Un plan de cuplaj vertical de 0,5 m × 0,5 m trebuie utilizat pentru aplicarea desc rc rii indirecte.

Pentru ob inerea unor rezultate reproductibile, se recomand ca amplasamentul de încercare s fie realizat de dou ori. De asemenea, un factor important în asigurarea repetabilit ii testelor îl reprezint cablul de întoarcere a curentului de desc rcare al generatorului DES. Acesta trebuie s fie perfect întins, nicidecum ondulat sau contorsionat, pentru a asigura forma de und corect a curentului injectat.

Pozi ie tipic pentru aplicarea direct

0,1 m

Pozi ie tipic pentru desc rcarea indirect pe PCH

Pozi ie tipic pentru aplicarea indirect pe PCV

Plan de cuplaj vertical (0,5 m x 0,5 m)

Plan de mas de referin

Rezistor 470 k

Mas de lemn

Suport izolantPlan de cuplaj orizontal

(1,6 m x 0,8 m)

Generator DES

Transformator izolare

0,1 m

0,8 m

Fig. 8.2. Configura ie de test pentru echipamente a ezate pe mas , utilizat la încerc ri în laborator, [7]

Fig. 8.4 prezint forma de und tipic a impulsului de curent de

ie ire al generatorului DES, a a cum se specific în figura 3 a standardului IEC 61000-4-2, [7]. Aceast form de und se verific doar pentru


142

desc rc rile prin contact, nu i pentru cele prin aer. În scopul compar rii rezultatelor încerc rilor efectuate cu diferite generatoare DES, parametrii formei de und care trebuie verifica i sunt:

primul vârf al curentului de desc rcare, Iv; timpul de cre tere, tr (de la 10% la 90% din valoarea primului vârf); valoarea curentului la 30 ns, I30; valoarea curentului la 60 ns, I60.

Intervalele specificate în standardul IEC 61000-4-2 pentru ace ti parametri sunt prezentate în tabelul 8.1. Punctul de referin (ini ial) pentru m surarea curentului la 30 ns i la 60 ns este momentul în care curentul de desc rcare ajunge cresc tor la 10% din valoarea primului s u vârf.

Generator DES

Plan de cuplaj vertical 0,5 m x 0,5 m

Rezistor 470 k Pozi ie tipic pentru aplicarea direct

Plan de mas de referin

0,1 m

Pozi ie tipic pentru desc rcarea indirect pe PCV

Transformator izolare

EUT

Generator DES

Plac izolant (h = 0,1 m)

Fig. 8.3. Exemplu de amplasament de încercare pentru echipamente

a ezate pe podea, încerc ri în laborator, [7]

Desc rcarea prin contact (pe suprafe e conductoare i pe planurile de cuplaj) este metoda de încercare preferat , desc rc rile prin aer (pe suprafe e izolante) trebuind utilizate doar dac desc rc rile prin contact nu pot fi aplicate. În func ie de valoarea tensiunii de încercare la care se înregistreaz erori în rularea programelor sau chiar defecte de hardware


143

pentru echipamentul supus test rii, acesta se încadreaz în clasa de imunitate impus de standard, conform tabelului 8.2.

Ivârf

90%

10%

t (ns)

I (A

)

Fig. 8.4. Form de und tipic a curentului de ie ire, [7]

Tabelul 8.1. Parametrii formei de und a curentului pentru desc rcarea prin contact, [7]

Nivel Tensiune indicat

(kV)

Primul vârf al

curentului de desc rcare

± 15% (A)

Timp de cre tere ± 25% (ns)

Curent la 30 ns ± 30%

(A)

Curent la 60 ns ± 30%

(A)

1 2 7,5 0,8 4 2 2 4 15 0,8 8 4 3 6 22,5 0,8 12 6 4 8 30 0,8 16 8

Tabelul 8.2. Niveluri de încercare, [7]

Desc rcarea prin contact Desc rcarea prin aer

Nivel Tensiune (kV) Nivel Tensiune

(kV) 1 2 1 2 2 4 2 4 3 6 3 6 4 8 4 15 xa Special xa Special

x - este pentru echipamente cu specifica ii speciale


144

8.3. Sistem pentru verificarea formei de und a curentului DES (existent în laborator)

În vederea realiz rii corecte, repetabile a testelor de imunitate la desc rc ri electrostatice, forma de und a curentului de desc rcare trebuie s îndeplineasc condi iile obligatorii impuse de standard (tabelul 8.1).

Fig. 8.5 prezint schema bloc a sistemului pentru verificarea formei de und DES existent în Laboratorul de Compatibilitate Electromagnetic al Facult ii de Inginerie Electric , Energetic i Informatic Aplicat , din cadrul Universit ii Tehnice „Gheorghe Asachi” din Ia i. O imagine de ansamblu a sistemului este prezentat în fig. 8.6.

Pentru verificare, capul electrodului de desc rcare al generatorului DES trebuie pus în contact direct cu traductorul de curent, iar generatorul trebuie s func ioneze, evident, în modul de desc rcare prin contact.

Cablu de întoarcere

Traductor de curent MD 101

Atenuator 20 dB

Cablu coaxial

Osciloscop Tektronix DPO 7254

Cu c Faraday

Simulator DES

NSG 435

Fig. 8.5. Schema bloc a sistemului pentru verificarea formei de und DES, implementat în cadrul laboratorului


145

Fig. 8.5. Imagine de ansamblu a sistemului pentru verificarea formei de und DES, implementat în cadrul laboratorului

8.3.1. Elemente componente 8.3.1.1. Generatorul de desc rc ri electrostatice Generatorul de desc rc ri electrostatice utilizat este NSG 435, [8], de

produc ie Teseq (Schaffner Test Systems), având urm toarele caracteristici generale:

form ergonomic ; alimentare de la baterii; posibilitate de programare i verificare în timp real a valorilor

tensiunii de desc rcare; compact i portabil – permite deplasarea optim în jurul

dispozitivului sau sistemului supus test rii; controlat de microprocesor – toate func iile sunt de tip „on-board”,

incluzând un num r tor pre-programabil de desc rc ri, valori pre-programate ale parametrilor de test, func ie de m surare a tensiunii de desc rcare etc.;


146

parametrii de test sunt men inu i la valori precise, pentru asigurarea unor teste reproductibile;

securitate sporit – generatorul de înalt tensiune este dezactivat, în mod automat, când instrumentul r mâne neutilizat pentru o anumit perioad de timp;

alimentare de la re ea, pentru func ionare pe termen lung – util în aplica iile care nu necesit portabilitate, fiind posibil montarea pe un trepied;

domenii de aplica ie – certificare CEM, dezvoltarea optimizat a echipamentelor i sistemelor electrice, testarea sistemelor complet instalate etc.

a) Prezentare general i schem bloc Generatorul NSG 435 este construit modular, dintr-un num r de

unit i func ionale, a a cum se prezint în fig. 8.7. Accesoriile includ, printre altele, diverse re ele i vârfuri de desc rcare, care pot fi schimbate cu u urin de c tre operator.

Generator de înalt tensiune Re ea de desc rcare (înlocuibil ) Electronic de m surare Releu de înalt tensiune Schimbare polaritate Mâner

Orificiu pentru trepied

Microprocesor, tastatur , afisaj i conexiune

pentru trigger t

Vârf de test (înlocuibil)

Cablu de împâmântare

Trigger impuls

Pachet de baterii


147

Fig. 8.7. Generator NSG 435 – module func ionale i accesorii

Schema bloc a generatorului NSG 435 este prezentat în fig. 8.8, microprocesorul fiind elementul care controleaz i monitorizeaz toate func iile aparatului:

este asigurat , în timp real, verificarea tuturor comenzilor introduse de la tastatur . Comenzile inacceptabile sunt anulate i o avertizare acustic informeaz utilizatorul asupra erorii;

valorile introduse sunt afi ate clar, pe un ecran mare. Celelalte informa ii afi ate se refer la starea de func ionare i la set rile num r torului;

starea de înc rcare a bateriei este monitorizat în mod continuu. Func iile instrumentului vor fi inhibate în momentul în care nivelul tensiunii de alimentare este insuficient pentru a garanta parametrii impulsului de desc rcare;

generarea tensiunii înalte este controlat dinamic de microprocesor. Diversele condi ii de func ionare sau varia ii ale tensiunilor de alimentare pot fi luate în calcul i compensate, neavând efect asupra parametrilor impulsului;

dac instrumentul nu este utilizat o anumit perioad de timp, se va opri din func ionare în mod automat. Parametrii impulsului i modul


148

de operare vor r mâne în memorie, instrumentul putând fi utilizat imediat ce a fost repus în func iune;

tensiunea aplicat re elei de desc rcare RC este p strat constant atât timp cât triggerul este activ;

dac , în modul de desc rcare prin aer, nu are loc nicio desc rcare i triggerul este activ, procesorul a teapt 15 s, dup care reseteaz triggerul i descarc intern re eaua de desc rcare. De asemenea, va fi generat o avertizare acustic ;

o func ie special m soar tensiunea de arc pe durata unei desc rc ri prin aer i afi eaz rezultatul pe ecran;

declan area (triggerarea) impulsurilor este monitorizat . Odat cu apari ia unui arc, re eaua este desc rcat intern astfel încât nu mai este posibil apari ia altui arc. Generatorul NSG 435 este echipat cu o re ea de desc rcare 150 pF /

330 , în conformitate cu IEC 61000-4-2. Tensiunea de ie ire are valoarea maxim de 16,5 kV, pentru desc rc rile prin aer, respectiv 9 kV, pentru desc rc rile prin contact, aceste limite acoperind, cu u urin , valorile prev zute în standard. Acestea sunt de 15 kV, pentru desc rc rile prin aer, respectiv de 8 kV, pentru desc rc rile prin contact.

La desc rc rile prin aer, tensiunea de ie ire poate fi reglat în trepte de 100 V, între 200 V i 16,5 kV, toleran a nivelului programat fiind de ±5%, de la 1 kV la 16 kV. La desc rc rile prin contact, tensiunea de ie ire poate fi reglat în trepte de 100 V, între 200 V i 9 kV, toleran a nivelului programat fiind de ± 5%, de la 1 kV la 9 kV.

Accesoriile generatorului sunt urm toarele: electrozi de desc rcare, pentru ambele tipuri de încerc ri (prin aer i

prin contact); cablu de întoarcere a curentului; cabluri cu rezisten e (2 × 470 k ), necesare pentru conectarea la

planul de referin , în cazul aplic rii indirecte a desc rc rilor, pe planul de cuplaj, sau în cazul încerc rilor in situ, când echipamentul testat este amplasat pe o mas metalic ;

int de calibrare (traductor de curent), necesar pentru verificarea formei de und a impulsului de curent;

adaptor de alimentare pentru re ea, util în încerc rile de durat , dar i înc rc tor de baterii, acesta asigurând mobilitatea optim în jurul echipamentului testat.


149

Fig. 8.8. Schema bloc a generatorului NSG 435, [8]

b) Mod de operare În afar de butonul de declan are (triggerare), care este amplasat pe

mânerul instrumentului, toate reglajele sunt localizate pe suprafa a vizibil operatorului. Func ionarea generatorului este controlat prin intermediul a 5 butoane multifunc ionale (taste „soft”), care permit selec ia diverselor func iuni în direct leg tur cu stadiul de operare (fig. 8.9). Func ia activ este indicat pe ecran.

Fig. 8.9. Panoul frontal al generatorului NSG 435

Tastatur

Trigger extern

μP

± 10.0 kV

Circuit de m surare

+ -

Afi aj

Trigger

PSU

Baterie

Re ea

Avertizare acustic

Generator de înalt

tensiuneRe ea de

desc rcare

Releu de înalt

tensiuneVârf de

desc rcare

Împ mântare


150

Cele 5 taste, notate F1 – F5, îndeplinesc urm toarele func iuni: F1: comut între modul de desc rcare prin aer i modul de

desc rcare prin contact; incrementeaz tensiunea i num r torul; F2: activeaz reglarea tensiunii; decrementeaz tensiunea i

num r torul; F3: comut polaritatea; selecteaz nivelurile de încercare pre-

programate; pre-programare num r tor; F4: comut între modul de desc rcare singular i modul de

desc rc ri succesive (0,5/1/5/10/20/25 Hz – desc rc ri prin aer, respectiv 0,5/1/5/10 Hz – desc rc ri prin contact); comutare automat a polarit ii; memorarea nivelelor de încercare pre-programate.

F5: reini ializare num r tor; revenire din func ia secundar . În func ie de modul de func ionare selectat, butonul de trigger

lucreaz ca mai jos: pentru desc rc rile singulare – ca buton de impuls (un impuls când

este ap sat); pentru desc rc rile succesive – ca buton on / off (desc rc rile au loc

cât timp butonul este ap sat); pentru desc rc rile succesive cu num r torul pre-programat, activ –

ca buton on / off cu re inere (la o prim ap sare a butonului, acesta este activat, iar la o a doua ap sare, acesta va fi dezactivat).

8.3.1.2. Traductorul de curent Traductorul de curent utilizat în circuitul de m surare este de tip

MD101, [9], de provenien Schaffner Test Systems, fiind instalat în peretele cu tii Faraday în care este instalat osciloscopul. Traductorul are o l ime de band de 6 GHz, iar pân la frecven a de 1 GHz prezint pierderi de inser ie mai mici de 0,2 dB.

Acest traductor rezistiv curent-tensiune, cunoscut i sub numele de „ int Pellegrini”, este proiectat astfel încât tensiunea citit pe osciloscop, exprimat în V, este numeric egal cu intensitatea curentului DES, exprimat în A. Evident, se va avea în vedere i o eventual atenuare a impulsului de curent.


151

Fig. 8.10. Traductor de curent MD 101, Schaffner Test Systems: a) imagine general ; (b) montare pe cu ca Faraday (interior i exterior)

8.3.1.3. Osciloscopul Pentru m surarea precis a parametrilor impulsului de curent DES,

se utilizeaz un osciloscop performant, de tip Tektronix DPO7254, cu 4 canale (fig. 8.11). Acest osciloscop prezint o l ime de band de 2,5 GHz i o frecven de e antionare de 40 GS/s, [10].

Este cunoscut faptul c l imea de band (implicit, timpul de cre tere al osciloscopului) reprezint factorul care introduce cele mai serioase limit ri la m surarea precis a timpului de cre tere al impulsului de curent DES. Standardul actual prevede ca l imea de band minim a sistemului de m surare s fie de 2 GHz.

Pentru înregistrarea formei de und DES, osciloscopul trebuie s lucreze în modul Peak Detect, care utilizeaz e antionarea în timp real, f r interpolare, specific fenomenelor cu apari ie unic sau tranzitorii.

Instrumentul este prev zut cu numeroase func ii de m surare automat , func ii matematice, diverse moduri de triggerare, memorie de înregistrare de 50 MS pe toate cele 4 canale etc. De asemenea, DPO7254 este echipat cu interfe ele de comunica ie tipice (GPIB, RS-232, Ethernet, USB, IEEE 1248), iar sistemul de calcul inclus (procesor Intel Pentium 4 –

Conector coaxial

Suprafa de contact ( int )

Flan de montare

(a)

(b)


152

3,4 GHz, memorie RAM 2 GB, HDD 80 GB, unitate CD-R/W, sistem de operare Windows XP etc.) permite înregistrarea i prelucrarea rapid a rezultatelor ob inute.

Fig. 8.11. Osciloscopul Tektronix DPO 7254, utilizat la m surarea formei de und a curentului de desc rcare

8.3.1.4. Cu ca Faraday În standardul ini ial, motivul principal de utilizare a cu tii Faraday se

datora faptului c osciloscoapele analogice erau, în general, susceptibile la perturba iile electromagnetice produse de simulatoarele de desc rc ri electrostatice.

Osciloscoapele moderne, digitale, prezint o imunitate mult mai mare la perturba ii, iar cu ca Faraday nu ar mai reprezenta o condi ie esen ial pentru realizarea testelor DES. Utilizarea ei este în continuare recomandat , fiind o protec ie suplimentar împotriva perturba iilor de natur electric .

8.3.1.5. Conexiuni Conexiunea la osciloscop este realizat printr-un atenuator de 20 dB

/ 2 W, având l imea de band c.c. – 12 GHz, i un cablu coaxial RG 214 cu lungimea de 1m.


153

8.3.1.6. Alte echipamente existente în laborator Laboratorul dispune de toat infrastructura necesar pentru

încerc rile realizate în laborator, echipament a ezat pe mas , fig. 8.2: mas de test, plan de mas de referin , plan de cuplaj orizontal, plan de cuplaj vertical etc.

Standardul IEC 61000-4-2 precizeaz i condi iile climatice de referin , care trebuie îndeplinite pentru ca rezultatele încerc rilor s nu fie influen ate. Pentru desc rc rile prin aer, acestea sunt:

temperatura ambiant : de la 15 ºC pân la 35 ºC; umiditate relativ : de la 30% pân la 60%; presiune atmosferic : de la 86 kPa (860 mbar) pân la 106 kPa (1060

mbar). Pentru verificarea strict a acestor condi ii, laboratorul este dotat cu

înregistratorul de temperatur i umiditate relativ RH 520, Extech Instruments (fig. 8.12). Instrumentul permite afi area simultan (grafic i numeric ) a temperaturii (de la -25 ºC pân la 60 ºC), umidit ii relative (de la 10% r.h. pân la 95% r.h.), datei i orei. De asemenea, instrumentul permite monitorizarea automat a temperaturii i umidit ii relative, prin intermediul interfe ei seriale RS-232, [12].

Fig. 8.12. Înregistratorul RH 520, pentru monitorizarea condi iilor climatice din laborator

8.4. Mod de lucru în laborator

Pentru vizualizarea pe osciloscop a formei de und a curentului DES, se vor executa urm torii pa i de baz :

1. Se pozi ioneaz osciloscopul Tektronix DPO7254 în interiorul cu tii Faraday;


154

2. Se conecteaz traductorul de curent MD 101 la unul din canalele osciloscopului, prin intermediul cablului coaxial de 1 m i al atenuatorului de 20 dB;

3. Se ata eaz simulatorului DES electrodul de desc rcare prin contact i se conecteaz simulatorul DES la împ mântare;

4. Se programeaz osciloscopul s lucreze în modul Peak Detect i se activeaz func ia Single Shot;

5. Se programeaz generatorul s func ioneze în modul de desc rcare prin contact i se fixeaz nivelul de tensiune dorit;

6. Se pune capul electrodului de desc rcare în contact direct cu traductorul de curent i se aplic desc rcarea;

7. Se vizualizeaz pe osciloscop forma de und DES, se m soar parametrii specifici i se salveaz datele ob inute.

În fig. 8.13 i fig. 8.14 sunt prezentate o serie de exemple de forme de und ob inute pentru diverse tensiuni de încercare pozitive, respectiv negative.

Fig. 8.13. Forme de und DES pentru tensiuni de încercare pozitive

+2 kV +4 kV

+6 kV +8 kV


155

Fig. 8.14. Forme de und DES pentru tensiuni de încercare negative

8.5. Lucr ri de efectuat

1. Urmând modul de lucru prezentat la pct. 8.4, s se realizeze câte un set de m sur ri ale parametrilor curentului DES pentru o tensiune de încercare pozitiv (de exemplu, +2 kV) i una negativ (de exemplu, -2 kV);

2. S se realizeze un set 10 desc rc ri pentru tensiunea de încercare de +4 kV. Pentru fiecare desc rcare, se vor m sura pe osciloscop parametrii Iv (A), tr (ns), I30 (A) i I60 (A) i se vor trece în tabelul de mai jos.

3. Dup completarea tabelului cu datele cerute, s se fac aprecieri cu privire la repetabilitatea rezultatelor.

-2 kV -4 kV

-6 kV -8 kV


156

Nr. crt. Iv (A) tr (ns) I30 (A) I30 (A)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

Bibliografie

1. Vinson J.E, Liou J.J., Electrostatic Discharge in Semiconductor Devices: An Overview, Proceedings of the IEEE, vol. 86, no. 2, 1998.

2. https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/4491 3. http://mobiledevdesign.com/learning-resources/improve-system-esd-

protection-while-lowering-chip-esd-protection 4. http://www.datarecoverydublin.ie/hard-drive-recovery.php 5. IEC 61000-4-2, Electromagnetic Compatibility (EMC) - Part 4: Testing

and measurement techniques - Section 2: ESD immunity test. Basic EMC Publication (a consolidated version with the same content as the 1995 version plus amendments A1:1998 and A2:2000).

6. IEC 61000-4-2, Electromagnetic Compatibility (EMC) - Part 4: Testing and measurement techniques - Section 2: Electrostatic discharge immunity test. Basic EMC Publication, 2001.

7. IEC 61000-4-2, International Standard: Electromagnetic Compatibility (EMC), Part 4, Testing and Measurement Techniques, Section 2: Electrostatics Discharge Immunity Test-Basic EMC Publication 2008.

8. ***TESEQ, NSG 435- ESD Simulator User Manual. 9. ***Schaffner, Technical document and product information for the MD

101. 10. ***Tektronix, DPO7254- Test Equipment Solutions Datasheet.


157

11. ANSI/ESD S20.20, Standard for the Development of Electrostatic Discharge Control Program, ESD Association, Rome, NY, 1999.

12. ***Extech Instruments, Model RH 520- User Manual, Version 2.7 7/05.

testarea imunit ii aparaturii electronice la desc rc ri ... · rezistor 470 k mas de lemn suport...

Documents