静电放电的校准

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1、静电放电模拟器的校准江苏省电子产品监督检验所校准实验室高级工程师王英屈仁超摘要：本文介绍了自行研制的静电放电模拟器的校准装置，从静电放电模拟器校准原理、校准设备、不确定度分析以及校准数据和波形实例等多方面论证了本校准装置的可靠性、准确性，并附有实际测试波形。关键词：静电放电模拟器校准装置不确定度取样速率上升时间1、引言抗静电测试是电磁兼容测试的一个重要项目。随着电子系统的组成越来越复杂，系统因静电放电而受到损坏的可能性大大增加，因此电子系统必须实施抗静电测试以检验其抗静电放电的能力。用于抗静电放电的设备称为静电放电模拟器，也称作静电放电枪，它模拟自然产生的静电放

2、电，其电压可以根据需要调节。我们根据IEC61000-4-2对静电放电模拟器的校准要求，研制出一套静电放电模拟器校准装置，对提高静电放电测试的准确性具有重要意义。2、静电放电模拟器校准原理2．1静电放电模拟器的原理通过人体对设备放电的简单电路模型如图形1所示。R设备放电枪C图1人体放电模型人体的带电模型是一个RC电路，对一台设备放电相当于电容上带有电荷的RC电路对设1备放电。根据上述原理，人们设计出了静电放电模拟器。静电放电模拟器的原理图如图2所示，它将电容器C充上预定的高电压，再通过一电阻对被测设备进行放电，放电电压通过对电容器上的电压调节，经模拟器放电端子对

3、试验设备进行不同等级的静电放电试验。静电放电模拟器开始试验前，先用低电压，然后逐渐升高电压至规定的值，查看设备是否异常，如不异常，则设备满足静电放电测试要求。放电开关50~100MΩ330ΩC放电端子直流高压电源放电回路端子图2静电放电模拟器原理图2.2静电放电模拟器指标为了保证静电放电测试的准确性，必须使用满足指标的静电放电模拟器，静电放电模拟器的技术指标在IEC61000-4-2中有详细的规定。图3静电放电发生器输出电流典型波形静电放电模拟器的指标分为两大部分。第一部分是静态指标，主要是指静电放电模拟器产生的实际静电高压与指标值是否一致，IEC61000-4

4、-2规定的指标见表1；第二部分是动态2指标，它是指静电放电模拟器对标准化电阻负载施行静电放电时产生的静电脉冲波形是否达到标准规定的指标，其中包括脉冲的上升时间，脉冲的持续时间（50%），流经标准负载的放电电流的峰值等，具体数据参见表2，图形见图3。表1IEC61000-4-2规定静电放电模拟器静电电压指标放电方式极性输出电压(kV)允许偏差24空气放电+/-8155%24接触放电+/-68表2IEC61000-4-2规定静电放电模拟器静电脉冲指标第一峰值30ns处电流60ns处电流等指标电压放电电流上升时间±30%±30%级（kV）±10%（ns）（A）（A）A

5、127.5422415840.7～1.03622.512648301682.3校准设备要求2.3.1静电高压表指标要求用于静电放电模拟器静电高压测试的设备是高压电压表,对高压电压表的要求，电压测量要有足够的准确度，二是高压电压表必须有足够高的输入阻抗，因为静电放电模拟器放电电容值很小，如果电压表输入阻抗不高，则放电常数很小，时间短会使得电压表无法响应，我们选择了一种输入阻抗大于30GΩ的高压电压表，完全满足了测量的要求。32.3.2静电脉冲测量设备要求因为静电脉冲的前沿很陡，在0.7～1.0ns之间，所以对静电脉冲波形参数的测试必须使用具有一定带宽的高速取样示波

6、器，IEC61000-4-2中规定取样示波器的模拟带宽要大于1GHz。3、静电放电模拟器校准装置的组成及工作原理3．1静电高压的测试用于静电放电模拟器静电高压测试的设备是静电电压表，一是要有足够高的电压测量准确度，因为对被测静电放电模拟器电压不确定度的要求小于5%,则要求高压电压表的电压不确定度1%。二是高压电压表必须有足够高的输入阻抗，因为静电放电模拟器放电电容只有150рF，它的放电时间常数对于100MΩ级的电压表只有0.015s，静电放电模拟器中电容器上存储的电荷会通过电压表的输入阻抗很快放掉，使得电压表无法响应。我们用很常见的Q3-V型静电电压表来测量静

7、电枪的输出电压。Q3-V型静电电压表的高压端钮和接地端钮间近似开路状态（当周围空气温度为+15℃～+25℃范围内，相对湿度不大于85%的条件下，绝缘电阻不小于30GΩ），输入阻抗满足测量要求，量程分三档(7.5kV、15kV和30kV)，我们用JSGB高压表来同时校准Q3-V静电电压表（JSGB50的直流准确度是0.5%），并可从JSGB-50上直接读取数值，这样便可使其静电高压测量满足电压校准要求，唯一不足之处就是电压指示响应速度较慢，这一点可以用静电枪的连续放电功能来克服。具体测量过程如下：接通Q3-V型静电电压表的电源，调整光标零点，把静电枪的接地线与Q3

8、-V型静电电压表的接地端