Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8241-4-2:2009 tương thích điện từ(EMC) - Phương pháp đo và thử

• Số hiệu: TCVN8241-4-2:2009
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2009

1a – Phóng điện tiếp xúc		1b – Phóng điện qua không khí
Mức	Điện áp thử, kV	Mức	Điện áp thử, kV
1 2 3 4 x^1)	2 4 6 8 Đặc biệt	1 2 3 4 x^1)	2 4 8 15 Đặc biệt
^1) “x” là một mức để mở. Mức này phải được xác định trong chỉ tiêu kỹ thuật thiết bị. Nếu điện áp thử cao hơn mức điện áp đã được xác định này, thì có thể cần các thiết bị thử đặc biệt.

6. Máy phát tín hiệu thử

Máy phát tín hiệu thử phải bao gồm (trong các phần chính của nó):

- Điện trở nạp, R_c;

- Tụ điện tích trữ năng lượng, C_s;

- Điện dung phân tán, C_d;

- Điện trở phóng điện, R_d;

- Đồng hồ chỉ thị điện áp;

- Công tắc phóng điện;

- Các đầu phóng có thể thay đổi của điện cực phóng điện (xem Hình 4);

...

...

...

- Khối cấp nguồn.

Hình 1 là sơ đồ đơn giản của một máy phát ESD.

Máy phát tín hiệu thử phải đáp ứng được các yêu cầu trong 6.1 và 6.2.

6.1. Các đặc tính và chất lượng của máy phát ESD

Các chỉ tiêu kỹ thuật:

- Điện dung tích trữ năng lượng (C_s + C_d): 150 pF ± 10%;

- Điện trở phóng điện (R_d): 330 Ω ± 10%;

- Điện trở nạp (R_c): từ 50 MΩ đến 100 MΩ;

- Điện áp ra (xem chú thích 1): tới 8 kV (danh định) đối với phóng điện tiếp xúc;

...

...

...

- Dung sai của đồng hồ chỉ thị điện áp ra: ± 5%;

- Cực tính của điện áp ra: âm hoặc dương (có thể chuyển được);

- Thời gian giữ: ít nhất 5s;

- Phóng điện, chế độ làm việc (xem chú thích 2): phóng điện đơn (thời gian giữa các lần phóng điện liên tiếp ít nhất là 1s);

- Dạng sóng của dòng phóng: xem 6.2.

CHÚ THÍCH 1: Điện áp hở mạch được đo tại tụ điện tích trữ năng lượng.

CHÚ THÍCH 2: Máy phát tín hiệu thử nên có khả năng làm việc với tốc độ lặp ít nhất là 20 lần phóng điện mỗi giây cho mục đích thử khảo sát trước.

Máy phát ESD phải có khả năng phòng ngừa việc tạo ra nhiễu phát xạ và nhiễu dẫn không mong muốn (dạng xung hoặc dạng liên tục) để không gây nhiễu EUT hoặc các thiết bị thử phụ trợ do các ảnh hưởng ký sinh.

Tụ điện tích trữ năng lượng, điện trở phóng điện và công tắc phóng điện phải được đặt gần điện cực phóng điện (gần nhất có thể).

...

...

...

Đối với phương pháp phóng điện qua không khí, có thể sử dụng máy phát cùng loại nhưng phải đóng công tắc phóng điện. Máy phát phải khớp với đầu phóng điện như được mô tả trong Hình 4.

Thông thường, cáp hồi tiếp phóng điện của máy phát tín hiệu thử phải có độ dài 2 m và phải được chế tạo sao cho để máy phát đáp ứng được chỉ tiêu về dạng sóng của tín hiệu thử. Trong phép thử ESD cáp hồi tiếp phóng điện phải được cách ly thỏa đáng để phòng ngừa sự rò rỉ dòng phóng vào cơ thể con người và các mặt dẫn khác ngoài đầu cuối của nó.

Trong trường hợp độ dài 2m của cáp hồi tiếp phóng điện không đáp ứng được cấu hình phép thử (ví dụ: do EUT quá cao), thì có thể sử dụng cáp dài hơn nhưng không được vượt quá 3m và phải kiểm tra sự phù hợp của đặc tính dạng sóng đầu ra.

6.2. Kiểm tra các đặc tính của máy phát ESD

Để so sánh được kết quả thử nghiệm từ các máy phát tín hiệu thử khác nhau, thì phải kiểm tra các đặc tính cho trong Bảng 2 (sử dụng cáp hồi tiếp phóng điện được dùng khi thực hiện phép thử).

Bảng 2 – Các tham số về dạng sóng

Mức

Điện áp chỉ thị (kV)

Đỉnh đầu tiên của dòng phóng ± 10% (A)

...

...

...

Dòng tại 30 ns (± 30 %)

(A)

Dòng tại 60 ns (30%)

(A)

1

2

3

4

2

...

...

...

6

8`

7,5

15,0

22,5

30,0

0,7 ¸ 1

0,7 ¸ 1

0,7 ¸ 1

...

...

...

4

8

12

16

2

4

6

8

Dạng sóng của dòng điện đầu ra của máy phát ESD trong khi kiểm tra phải phù hợp với Hình 3.

...

...

...

Độ rộng băng tầng thấp hơn sẽ có hạn chế trong việc đo thời gian tăng và biên độ đỉnh đầu tiên của dòng phóng.

Để kiểm tra, máy phát phải làm việc ở chế độ phóng điện tiếp xúc, đầu phóng của điện cực phóng điện phải được tiếp xúc trực tiếp với bộ cảm biến dòng.

Hình 2 là cấu hình điển hình cho việc kiểm tra chỉ tiêu chất lượng của máy phát ESD. Độ rộng băng tần của Ka-tốt phải lớn hơn 1 GHz. Cấu trúc chi tiết của bộ cảm biến dòng cho trong Phụ lục B.

Được phép sử dụng các cấu hình khác như lồng Faraday thí nghiệm có kích thước khác so với Hình 2; đồng thời cũng được phép có sự phân cách giữa lồng Fa-ra-day và mặt đối Ka-tốt, nhưng trong cả hai trường hợp, cần phải chú ý đến khoảng cách giữa bộ cảm biến và điểm cuối đất của máy phát ESD (khoảng 1m) cũng như việc bố trí cáp hồi tiếp phóng điện.

Máy phát ESD phải được hiệu chỉnh định kỳ phù hợp với quy định của hệ thống quản lý chất lượng nhà nước hiện hành.

7. Cấu hình thử

Cấu hình thử bao gồm máy phát tín hiệu thử, EUT và các thiết bị phụ trợ khác để thực hiện các tác động trực tiếp hoặc gián tiếp phóng điện vào EUT theo cách sau:

a) Phóng điện tiếp xúc vào các mặt dẫn điện và mặt phẳng ghép;

b) Phóng điện qua không khí vào các mặt cách điện

...

...

...

- Các phép thử được thực hiện trong phòng thử nghiệm (kiểm tra tính tuân thủ);

- Các phép thử sau khi lắp đặt được thực hiện trên thiết bị trong các điều kiện lắp đặt sau cùng của thiết bị đó.

Phương pháp được ưu tiên áp dụng là thực hiện các phép thử trong phòng thử nghiệm.

EUT phải được bố trí phù hợp với hướng dẫn lắp đặt của nhà sản xuất (nếu có).

7.1. Cấu hình để thực hiện phép thử trong phòng thử nghiệm

Những yêu cầu dưới đây áp dụng cho các phép thử được thực hiện trong phòng thử nghiệm với các điều kiện môi trường chuẩn cho ở 8.1.

Phải có một mặt đất chuẩn được đặt trên sàn của phòng thử nghiệm. Mặt đặt chuẩn này phải là một tấm kim loại (bằng đồng hoặc nhôm) có độ dày tối thiểu là 0,25 mm; có thể sử dụng các loại vật liệu kim loại khác nhưng phải có độ dày tối thiểu là 0,65 mm.

Kích thước tối thiểu của mặt đất chuẩn là 1m^2, kích thước chính xác của nó phụ thuộc vào kích thước của EUT. Mặt đất chuẩn phải lớn hơn EUT hoặc mặt phẳng ghép, tất cả các chiều, ít nhất là 0,5 m và phải được nối với hệ thống đất bảo vệ.

Cấu hình phép thử phải đáp ứng được các quy định về an toàn của nơi thực hiện phép thử.

...

...

...

Khoảng cách tối thiểu giữa EUT và tường của phòng thử nghiệm và bất kỳ vật thể kim loại nào phải là 1m.

EUT phải được kết nối với hệ thống đất theo chỉ tiêu kỹ thuật về lắp đặt của nó. Ngoài ra, không được có bất kỳ một kết nối đất nào khác.

Bố trí các cáp nguồn, cáp tín hiệu phải giống như trong lắp đặt thực tế.

Cáp hồi tiếp phóng điện của máy phát ESD phải được nối với mặt đất chuẩn. Tổng độ dài của cáp này thông thường là 2m.

Trong trường hợp độ dài này lớn hơn độ dài cần thiết để thực hiện phóng điện tới điểm đã chọn, thì phần dư ra này phải được đặt cách xa mặt đất chuẩn (không tạo cảm hứng) và phải cách các phần dẫn điện trong cấu hình phép thử ít nhất là 0,2 m.

Kết nối của các cáp nối đất với mặt đất chuẩn và tất cả các liên kết phải có trở kháng thấp, ví dụ như sử dụng các thiết bị vòng kẹp đối với các ứng dụng tần số cao.

Khi các mặt phẳng ghép được sử dụng, ví dụ như để thực hiện phóng điện gián tiếp, thì nó phải có cùng loại vật liệu và có cùng độ dày như mặt đất chuẩn và phải được nối với mặt đất chuẩn thông qua cáp nối có một điện trở 470 kΩ tại mỗi đầu. Các điện trở này phải có khả năng chịu được điện áp phóng điện và phải được cách ly để tránh xảy ra ngắn mạch với mặt đất chuẩn khi cáp nằm trên đó.

Dưới đây là các quy định chi tiết hơn các loại thiết bị khác nhau.

7.1.1. Loại thiết bị để bàn

...

...

...

Trên bàn phải đặt một mặt phẳng ghép nằm ngang (HCP) có diện tích 1,6 m x 0,8 m. EUT và các cáp nối phải được cách ly với mặt phẳng ghép bằng một lớp cách điện có độ dày 0,5 mm.

Nếu EUT quá lớn, tất cả các mặt của EUT không cách các cạnh của HCP tối thiểu là 0,1 m, thì phải sử dụng thêm một HCP tương tự, đặt cách HCP thứ nhất 0,3 m với các cạnh ngắn kề nhau. Bàn phải được mở rộng ra hoặc có thể sử dụng hai bản. Các mặt phẳng ghép không được nối với nhau ngoài kết nối tới mặt đất chuẩn bằng cáp nối có điện trở.

Nếu EUT có bất kỳ chân đỡ nào thì phải để nguyên tại vị trí của nó.

Hình 5 là ví dụ về cấu hình phép thử cho thiết bị để bàn.

7.1.2. Thiết bị đặt trên sàn nhà

EUT và các cáp nối phải được cách ly với mặt đất chuẩn bằng một giá đỡ cách điện có độ dày khoảng 0,1 m.

Hình 6 là ví dụ về cấu hình phép thử cho thiết bị đặt sàn nhà.

Nếu EUT có bất kỳ chân đỡ nào thì phải để nguyên tại vị trí của nó.

7.1.3. Phương pháp thử đối với thiết bị không tiếp đất

...

...

...

Nguyên nhân: Thiết bị không tiếp đất, hoặc phần tiếp đất của thiết bị không thể tự phóng điện giống như thiết bị loại I. Nếu không khử điện tích trước xung ESD tiếp theo, EUT hoặc một phần EUT phải chịu điện áp lên tới 2 lần điện áp thử quy định. Do đó, thiết bị cách ly kép có thể tích điện với điện tích cao phi thực tế, do việc tích lũy một số ESD phóng điện trên điện dung của lớp cách điện loại II, và sau khi độ phóng điện ở điện áp đánh thủng của lớp cách điện với năng lượng cao hơn nhiều.

Cấu hình thử chung phải được phải như quy định trong 7.1.1 và 7.1.2.

Để mô phỏng hiện tượng ESD đơn (bởi phóng điện tiếp xúc hoặc phóng điện qua không khí), phải khử điện tích trên EUT trước mỗi khung ESD.

Điện tích trên điểm hoặc miếng kim loại chịu tác động của xung ESD, ví dụ các vỏ kết nối, các chân xạc pin, anten kim loại, phải được khử trước mỗi xung thử ESD.

Khi một hoặc một số phần có kim loại là đối tượng thử của ESD, điện tích phải được khử khỏi các điểm mà xung ESD tác động, không đưa ra sự đảm bảo về điện trở giữ nó và các điểm có thể dùng khác trên sản phẩm.

Phải sử dụng một cáp có điện trở thoát 470 kΩ giống như dùng với mặt phẳng ghép ngang và mặt phẳng ghép đứng; xem 7.1.

Nếu điện dung giữa EUT và HCP (trên bàn) và giữa EUT và GRP (dưới sàn) được xác định bởi kích thước của EUT, cáp với điện trở thoát vẫn lắp đặt trong phép thử ESD. Trong cáp phóng điện, phải được kết nối một điện trở gần nhất có thể, ít hơn 20 mm tính từ điểm thử EUT. Điện trở thứ hai phải được kết nối gần điểm cuối cáp nối tới HCP đối với thiết bị đặt trên bàn (xem Hình 8), hoặc GRP đối với thiết bị đặt dưới sàn (xem Hình 9).

Cáp có điện trở thoát có thể ảnh hưởng tới kết quả phép thử của một số thiết bị. Trong trường hợp không rõ ràng, phép thử với cáp bị ngắt kết nối trong khi xung ESD xuất hiện ở phép thử với cáp lắp đặt trong khi thử, cung cấp thiết bị làm giảm sự tích điện giữa các lần phóng liên tiếp.

Một khả năng khác là dùng các lựa chọn sau:

...

...

...

- Một chổi than với điện trở nối đất (ví dụ 2 x 470 kΩ);

- Một bộ ion hóa không khí để tăng tốc độ quá trình phóng “tự nhiên” của EUT tới môi trường của nó.

Phải tắt bộ ion hóa khi áp dụng phép thử phóng qua không khí. Việc sử dụng bất kỳ phương pháp khác phải ghi trong biên bản thử.

CHÚ THÍCH: Trong trường hợp tranh chấp liên quan đến giảm điện tích, điện tích trên EUT có thể được giám sát bởi chỉ thị trường điện tiếp xúc. Khi điện tích giảm dưới 10% giá trị ban đầu, EUT được xem như được phóng.

Đầu của bộ tạo ESD phải thẳng góc với bề mặt của EUT.

7.1.3.1. Thiết bị đặt trên bàn

Đối với thiết bị đặt trên bàn, EUT được đặt ở mặt phẳng ghép ngang phía trên là cách điện (dày 0.5 mm), như mô tả trong 7.1.1 và Hình 5.

Khi phần kim loại mà xung ESD tác động vào, có sẵn trên EUT, thì phần này phải nối tới HCP thông qua một cáp với điện trở thoát; xem Hình 8.

7.1.3.2. Thiết bị đặt trên sàn

...

...

...

Phải dùng một cáp với điện trở thoát giữa phần kim loại mà xung ESD tác động, và mặt đất chuẩn (GRP); xem Hình 9.

7.2. Cấu hình cho các phép thử sau khi lắp đặt

Các phép thử sau khi lắp đặt là tùy chọn, không bắt buộc đối với các phép thử để cấp chứng chỉ. Các phép thử này có thể chỉ áp dụng khi có sự thỏa thuận giữa nhà sản xuất và đối tượng sử dụng thiết bị. Phải cân nhắc trường hợp thiết bị khác cùng đặt tại vị trí đó có thể bị ảnh hưởng không thể chấp nhận được.

Thiết bị hoặc hệ thống phải được thử nghiệm trong điều kiện lắp đặt sau cùng của nó.

Để tạo điều kiện kết nối cáp hồi tiếp phóng điện, mặt đất chuẩn phải được đặt trên sàn của vị trí lắp đặt và cách EUT khoảng 0,1 m. Mặt đất chuẩn nên bằng đồng hoặc bằng nhôm có độ dày không nhỏ hơn 0,25 mm. Có thể sử dụng các loại vật liệu kim loại khác, nhưng độ dày tối thiểu là 0,65 mm. Nếu vị trí lắp đặt cho phép, mặt đất chuẩn nên có kích thước khoảng 0,3 m chiều rộng và 2m chiều dài.

Mặt đất chuẩn này nên nối với hệ thống đất bảo vệ. Nếu tại vị trí lắp đặt cụ thể nào đó mà không thực hiện được kết nối này, thì nên nối mặt đất chuẩn với đầu cuối đất của EUT (nếu có).

Cáp hồi tiếp phóng điện của máy phát ESD phải được nối tới mặt đất chuẩn tại vị trí gần EUT. Nếu EUT được lắp đặt trên một bàn kim loại, thì bàn kim loại này phải được nối với mặt đất chuẩn qua cáp nối có một điện trở 470 kΩ tại mỗi đầu để phòng ngừa sự tích điện.

Hình 7 là ví dụ về cấu hình thực hiện phép thử sau khi lắp đặt.

8. Thủ tục thực hiện phép thử

...

...

...

Để tối thiểu hóa tác động của các tham số môi trường vào kết quả thử nghiệm, phép thử phải được thực hiện trong điều kiện chuẩn về khí hậu và điện từ như được xác định trong 8.1.1 và 8.1.2.

8.1.1. Điều kiện về khí hậu

Trường hợp thực hiện phóng điện qua không khí, các điều kiện về khí hậu phải nằm trong phạm vi quy định sau:

- Nhiệt độ môi trường xung quanh: từ 15 ^oC đến 35 ^oC;

- Độ ẩm tương đối: từ 30% đến 60%;

- Áp suất khí quyển: từ 86 kPa (860 mbar) đến 106 kPa (1 060 mbar).

CHÚ THÍCH: Mọi giá trị khác được xác định trong chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm.

8.1.2. Điều kiện về điện từ

Môi trường điện từ của phòng thử nghiệm phải không được ảnh hưởng đến các kết quả thử nghiệm.

...

...

...

Phần mềm và chương trình thử phải được lựa chọn sao cho thực hiện được tất cả các chế độ làm việc danh định của EUT. Khuyến khích việc sử dụng phần mềm khai thác đặc biệt, nhưng chỉ được phép khi phần mềm đó thể hiện được rằng EUT đang ở trạng thái làm việc hoàn toàn.

Đối với các phép thử để kiểm tra tính phù hợp, EUT phải làm việc liên tục trong chế độ nhạy cảm nhất của nó (chu trình chương trình), chế độ làm việc này được xác định bằng các phép thử khảo sát trước).

Nếu cần phải có thiết bị giám sát để kiểm tra EUT, thì thiết bị giám sát này phải được cách biệt (bằng mạch tách) để giảm khả năng chỉ thị sai.

8.3. Thực hiện phép thử

Thực hiện phép thử bằng cách phóng điện trực tiếp và phóng điện gián tiếp vào EUT theo một kế hoạch thử. Kế hoạch thử bao gồm:

- Các điều kiện làm việc đặc trưng của EUT;

- Thực hiện phép thử đối với EUT như thiết bị để bàn hay thiết bị đặt sàn nhà;

- Các điểm để thực hiện phóng điện vào đó;

- Tại mỗi điểm, thực hiện phóng điện tiếp xúc hay phóng điện qua không khí;

...

...

...

- Số lần phóng điện tại mỗi điểm đối với phép thử kiểm tra tính tuân thủ;

- Kiểm tra điều kiện lắp đặt EUT trong thực tế để thực hiện các phép thử sau khi lắp đặt.

Nếu cần, có thể thực hiện một số phép thử khảo sát trước để lập kế hoạch thử.

8.3.1. Tác động trực tiếp của phóng tĩnh điện vào EUT

Trừ khi có chỉ dẫn khác trong tiêu chuẩn chung, tiêu chuẩn của sản phẩm hoặc họ sản phẩm, chỉ thực hiện phóng tĩnh điện vào EUT tại các điểm và các bề mặt mà con người có thể tiếp cận được khi khai thác sử dụng bình thường. Các loại trừ sau đây được áp dụng (không phóng tĩnh điện vào các điểm này):

a) các điểm và bề mặt chỉ tiếp cận được khi bảo dưỡng. Trong trường hợp này, phải đưa ra các thủ tục ESD cụ thể trong tài liệu kèm theo.

b) các điểm và bề mặt mà người dùng chỉ tiếp cận khi sử dụng dịch vụ. Ví dụ về những điểm ít khi được truy cập này là: các tiếp xúc của ắc quy khi thay đổi ắc quy, bằng catset trong máy trả lời điện thoại…

c) các điểm và bề mặt của thiết bị không có khả năng truy cập nữa sau khi lắp đặt cố định hoặc sau khi sử dụng, ví dụ, dưới đáy hoặc cạnh bên của thiết bị hoặc khu vực phía sau các kết nối thích hợp.

d) các tiếp xúc của cáp đồng và các bộ kết nối nhiều chân được cung cấp với một vỏ kết nối kim loại. Trong trường hợp này, phóng điện tiếp xúc chỉ được áp dụng cho vỏ kim loại của bộ kết nối đó.

...

...

...

Nhìn chung có 6 trường hợp:

Trường hợp

Vỏ của bộ kết nối

Vật liệu màn che

Phóng điện qua không khí tới:

Phóng điện tiếp xúc tới:

1

Kim loại

Không

...

...

...

Vỏ

2

Kim loại

Cách ly

Màn che

Vỏ khi tiếp cận được

3

Kim loại

Kim loại

...

...

...

Vỏ và màn che

4

Cách ly

Không

^a

-

5

Cách ly

Cách ly

...

...

...

-

6

Cách ly

Kim loại

-

Màn che

CHÚ THÍCH: Trong trường hợp màn che được dùng để che chắn ESD cho các chân kết nối, phải có một nhãn cảnh báo ESD trên màn che đó hoặc trên thiết bị gần với bộ kết nối chỗ đặt màn che.

^a Nếu tiêu chuẩn sản phẩm họ sản phẩm yêu cầu thử riêng các chân của bộ kết nối cách ly, áp dụng phương thức phóng điện qua không khí.

e) Tiếp xúc của các kết nối hoặc phần tiếp cận khác dễ bị ảnh hưởng bởi ESD do các chức năng và được cung cấp với một nhãn cảnh báo ESD, ví dụ các đầu vào chuẩn từ thiết bị đo, thiết bị nhận hoặc các chức năng thông tin khác

...

...

...

Trong mọi trường hợp trước đó, các thủ tục làm giảm ESD đặc biệt được khuyến nghị và được nêu trong tài liệu kèm theo.

Điện áp thử phải tăng từ mức tối thiểu đến mức thử đã được chọn để xác định được bất kỳ ngưỡng sai hỏng nào của EUT (xem 5). Mức điện áp thử cuối cùng không nên vượt quá giá trị được xác định trong chỉ tiêu kĩ thuật của thiết bị để tránh làm hư hỏng thiết bị.

Phải thực hiện phép thử với các lần phóng điện đơn. Tại mỗi điểm đã chọn, phải thực hiện ít nhất 10 lần phóng điện đơn (với cực tính nhạy cảm nhất).

Đối với khoảng thời gian giữa các lần phóng điện đơn liên tiếp, giá trị ban đầu là 1 giây được khuyến nghị. Có thể cần các khoảng thời gian lớn hơn để xác định xem sai hỏng của hệ thống đã xảy ra hay không.

CHÚ THÍCH: Các điểm để thực hiện phóng tĩnh điện vào đó có thể được lựa chọn bằng phương pháp phóng điện thử để khảo sát trước với tốc độ lặp là 20 lần phóng mỗi giây hoặc nhiều hơn.

Máy phát ESD phải được giữ vuông góc với mặt phẳng để thực hiện phóng điện vào đó. Thực hiện điều này để tăng khả năng tái tạo lại kết quả.

Cáp hồi tiếp phóng điện của máy phát phải cách EUT, ít nhất, là 0,2 m trong khi đang thực hiện phóng điện.

Trong trường hợp phóng điện tiếp xúc, đầu của điện cực phóng điện phải tiếp xúc với với EUT trước khi bật công tác phóng điện.

Trong trường hợp vật liệu nền dẫn điện được bao phủ bằng các lớp sơn, phải áp dụng các thủ tục dưới đây:

...

...

...

Trong trường hợp phóng điện qua không khí, đầu phóng điện tròn của điện cực phóng phải được chuyển lại gần (nhanh tối đa nhưng không gây ra hư hỏng cơ khí) và tiếp xúc với EUT. Sau mỗi lần phóng điện, điện cực phóng của máy phát ESD phải được đưa ra khỏi EUT. Tiếp theo, máy phát ESD được kích hoạt lại cho lần phóng điện mới. Lặp lại thủ tục này cho đến khi hoàn thành các lần phóng điện. Phải đóng công tắc phóng điện (được sử dụng khi phóng điện tiếp xúc) trong trường hợp phóng điện qua không khí.

8.3.2. Tác động gián tiếp của phóng tĩnh điện

Mô phỏng sự phóng tĩnh điện vào các đối tượng được đặt hoặc lắp đặt gần EUT bằng cách phóng tĩnh điện vào mặt phẳng ghép từ máy phát ESD theo phương pháp phóng điện tiếp xúc.

Ngoài thủ tục thực hiện phép thử trong 8.3.1, phải đáp ứng được các yêu cầu trong 8.3.2.1 và 8.3.2.2, 8.3.2.1. Mặt phẳng ghép nằm ngang (HCP) dưới EUT.

Thực hiện phóng tĩnh điện vào cạnh của HCP theo phương nằm ngang.

Thực hiện ít nhất 10 lần phóng điện đơn (với cực tính nhạy cảm nhất) tại cạnh trước của mỗi HCP, đối diện với điểm giữa của mỗi khối (nếu có thể áp dụng) của EUT và cách mặt trước của EUT 0,1m. Trục dài của điện cực phóng điện phải vuông góc với cạnh trước và nằm trong cùng mặt phẳng của HCP trong khi phóng điện.

Điện cực phóng điện phải tiếp xúc với cạnh của HCP (xem Hình 5).

Nên thực hiện phép thử này đối với tất cả các mặt của EUT.

8.3.2.2. Mặt phẳng ghép thẳng đứng

...

...

...

Thực hiện phóng tĩnh điện vào mặt phẳng ghép với đủ các vị trí khác nhau sao cho cả 4 mặt của EUT được chiếu xạ hoàn toàn.

9. Đánh giá kết quả thử nghiệm

Kết quả thử nghiệm phải được phân loại dựa trên sự suy giảm chỉ tiêu hoặc mất chức năng của thiết bị thử, có xét tới mức chỉ tiêu xác định bởi nhà sản xuất, đối tượng yêu cầu thử hoặc thỏa mãn giữa nhà sản xuất và khách hàng về sản phẩm. Các phân loại sau được khuyến nghị:

a) chỉ tiêu kỹ thuật danh định nằm trong giới hạn xác định bởi nhà sản xuất, đối tượng yêu cầu thử hoặc khách hàng;

b) suy giảm chỉ tiêu hoặc mất chức năng tạm thời dưới tác động của nhiễu nhưng tự khôi phục lại chỉ tiêu danh định sau khi kết thúc phép thử mà không cần sự can thiệp của người khai thác;

c) suy giảm chỉ tiêu hoặc mất chức năng tạm thời dưới tác động của nhiễu, việc khôi phục tại chỉ tiêu danh định đòi hỏi sự can thiệp của người khai thác;

d) suy giảm chỉ tiêu hoặc mất chức năng, không có khả năng khôi phục do hư hỏng phần cứng, phần mềm hoặc mất dữ liệu.

Tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất có thể xác định một số ảnh hưởng với EUT được coi là không quan trọng và do đó chấp nhận được.

Việc phân loại như trên có thể được sử dụng như một hướng dẫn tính toán chỉ tiêu chất lượng, bởi các cơ quan quản lý về tiêu chuẩn chung, tiêu chuẩn sản phẩm và họ sản phẩm, hoặc như một mẫu thỏa thuận về chỉ tiêu chất lượng giữa nhà sản xuất và khách hàng, ví dụ trong trường hợp không có tiêu chuẩn chung, tiêu chuẩn sản phẩm hoặc họ sản phẩm phù hợp.

...

...

...

Biên bản thử nghiệm phải bao gồm tất cả thông tin cần thiết để tái tạo phép thử. Cụ thể, những thông tin sau phải được ghi lại:

- các khoản xác định trong kế hoạch thử theo yêu cầu ở điều 8 của tiêu chuẩn này;

- nhận dạng EUT và thiết bị phụ trợ, ví dụ: tên hiệu, loại sản phẩm, số hiệu;

- nhận dạng thiết bị thử, ví dụ: tên hiệu, loại sản phẩm, số hiệu;

- các điều kiện môi trường đặc biệt trong khi thực hiện thử, ví dụ: vỏ che chắn;

- các điều kiện cụ thể cần được thực hiện phép thử;

- mức chất lượng do nhà sản xuất quy định, yêu cầu của khách hàng;

- chỉ tiêu chất lượng xác định trong tiêu chuẩn chung, sản phẩm hoặc họ sản phẩm;

- các ảnh hưởng lên EUT quan sát được trong hoặc sau khi thử và khoảng thời gian ảnh hưởng;

...

...

...

- các điều kiện sử dụng cụ thể, ví dụ độ dài hoặc loại cáp, che chắn và tiếp đất, các điều kiện vận hành EUT được yêu cầu tuân thủ.

CHÚ THÍCH: C_d là điện dung phân tán nên không được vẽ trong hình này. Nó hình thành giữa máy phát tín hiệu thử và EUT, GRP và mặt phẳng ghép. Do điện dung được phân bố trên toàn máy phát, nên không thể hiện trên mạch điện này được.

Hình 1 – Sơ đồ đơn giản của máy phát ESD

Hình 2 – Ví dụ về sơ đồ bố trí kiểm tra máy phát ESD

 

Các giá trị đã cho trong Bảng 2

Hình 3 – Dạng sóng của dòng điện đầu ra của máy phát ESD

...

...

...

Kích thước tính theo đơn vị mm

CHÚ THÍCH: Công tắc phóng điện (ví dụ: rơ le chân không) phải được đặt gần phóng điện của điện cực phóng (gần nhất có thể)

Hình 4 – Điện cực phóng của máy phát ESD

Kích thước tính theo đơn vị m

Hình 5 – Ví dụ về cấu hình phép thử trong phòng thử nghiệm đối với thiết bị để bàn

 

Hình 6 – Ví dụ về cấu hình phép thử trong phòng thử nghiệm đối với thiết bị đặt sàn nhà

...

...

...

Hình 8 – Cấu hình phép thử cho thiết bị đặt trên bàn không tiếp đất

Hình 9 – Cấu hình phép thử cho thiết bị đặt dưới sàn không tiếp đất

PHỤ LỤC A

(tham khảo)

CÁC THÔNG TIN GIẢI THÍCH BỔ SUNG

A.1. Các vấn đề chung

...

...

...

Việc sử dụng rộng rãi các thành phần vi điện tử đòi hỏi phải xác định chính xác các khía cạnh của vấn đề và tìm kiếm một giải pháp để nâng cao độ tin cậy của hệ thống/thiết bị.

Vấn đề tích lũy điện tĩnh và dẫn đến phóng tĩnh điện có quan hệ chặt chẽ hơn đối với các môi trường không điều khiển được và sự ứng dụng rộng rãi của các thiết bị, hệ thống trong mọi lĩnh vực công nghiệp.

Thiết bị có thể phải chịu ảnh hưởng của năng lượng điện từ khi xuất hiện phóng tĩnh điện từ cơ thể con người tới các đối tượng kề bên. Ngoài ra, phóng tĩnh điện có thể xuất hiện giữa các vật thể kim loại (ví dụ như bàn, ghế kim loại) gần thiết bị. Tuy nhiên, dựa trên kinh nghiệm đã có cho đến nay, thì các phép thử trong tiêu chuẩn này có thể đã đủ để mô phỏng các ảnh hưởng của các hiện tượng sau. Vấn đề này sẽ được khảo sát, nghiên cứu và có thể dẫn đến sửa đổi bổ sung tiêu chuẩn này.

Các ảnh hưởng của phóng tĩnh điện từ người khai thác có thể là một sai hỏng đơn giản của thiết bị hoặc hư hỏng các thành phần điện tử. Các ảnh hưởng nổi trội này có thể qui về các tham số của dòng phóng (thời gian tăng, khoảng thời gian…).

Sự hiểu biết về vấn đề này và sự cần thiết phải có một công cụ để ngăn ngừa các ảnh hưởng không mong muốn do hiện tượng phóng tĩnh điện vào thiết bị đã khởi đầu sự hình thành và phát triển các thủ tục thực hiện phép thử được đề cập trong tiêu chuẩn này.

A.2. Ảnh hưởng của các điều kiện môi trường đến các mức nạp

Sự kết hợp của vải sợi nhân tạo và không khí khô ráo đã tạo điều kiện cho sự phát sinh hiện tượng phóng tĩnh điện. Có rất nhiều sự khác nhau trong quá trình nạp điện tích. Một trường hợp phổ biến là người vận hành khai thác đi bộ trên một tấm thảm, mỗi bước chân của họ sẽ làm tăng thêm hay bớt đi số điện tử từ cơ thể với tấm thảm. Sự chà sát giữa quần áo của người vận hành khai thác với ghế của họ cũng tạo ra sự trao đổi tích điện. Cơ thể của người khai thác có thể được nạp điện trực tiếp hoặc do cảm ứng tĩnh điện; trong trường hợp sau, thảm dẫn sẽ không có tác dụng bảo vệ trừ khi người vận hành khai thác được nối đất với nó.

Biểu đồ Hình A.1 mô tả các giá trị điện áp mà các loại thảm khác nhau có thể được nạp phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của khí quyển.

Thiết bị có thể trực tiếp phải chịu ảnh hưởng của sự phóng tĩnh điện với điện áp vài kV phụ thuộc vào loại sợi tổng hợp và độ ẩm tương đối của môi trường.

...

...

...

Là một con số có thể đo được, các mức điện áp tĩnh điện có thể có trong môi trường của đối tượng sử dụng được dùng để xác định các yêu cầu về miễn nhiễm. Tuy nhiên, như đã được chứng minh, sự truyền năng lượng là một hàm của dòng phóng hơn là một hàm của mức điện áp tĩnh điện trước khi phóng điện. Hơn nữa, nó cho thấy rằng dòng phóng đặc trưng kém tỷ lệ hơn đối với điện áp trước khi phóng điện trong dải điện áp cao hơn.

Nguyên nhân gây ra mối quan hệ không tỷ lệ giữa điện áp trước khi phóng điện và dòng phóng là:

- Sự phóng điện của điện áp nạp cao xuất hiện qua một đường cung lửa dài, nó làm tăng thời gian tăng của xung, vì thế nó giữ lại các thành phần phổ cao hơn của dòng phóng kém tỷ lệ hơn đối với điện áp trước khi phóng điện.

- Nếu giả thuyết số lượng nạp điện tích là hằng số đối với một hiện tượng phát sinh nạp điện tích nào đó, thì hầu như mức điện áp nạp cao sẽ xuất hiện trên một điện dung nhỏ. Ngược lại, điện áp nạp cao trên một điện dung lớn sẽ cần một số lượng hiện tượng phát sinh nạp liên tiếp, mà điều đó ít khi xảy ra. Điều này có nghĩa là năng lượng nạp có thể là hằng số giữa các mức nạp cao hơn có thể có trong môi trường của đối tượng sử dụng.

Tóm lại, các yêu cầu về miễn nhiễm đối với một môi trường nào đó cần được xác định về khía cạnh biên độ dòng phóng.

Khi đã công nhận khái niệm này, thì việc thiết kế thiết bị thử sẽ dễ dàng hơn. Có thể áp dụng một cách hài hòa các yếu tố khác nhau trong việc lựa chọn điện áp nạp và trở kháng phóng điện để có được biên độ dòng phóng mong muốn.

A.4. Lựa chọn các mức thử

Nên lựa chọn các mức thử phù hợp với các điều kiện môi trường và điều kiện lắp đặt thực tế; hướng dẫn lựa chọn cho trong Bảng A.1

Bảng A.1 – Hướng dẫn lựa chọn các mức thử

...

...

...

Độ ẩm tương đối, (%)

Chất liệu chống tĩnh điện

Chất liệu tổng hợp

Điện áp tối đa, (kV)

1

2

3

4

35

...

...

...

50

10

X

X

X

X

2

...

...

...

8

15

Các mức thử liên quan đến cấp môi trường và lắp đặt được đề cập trong điều 5 của tiêu chuẩn này.

Đối với một số chất liệu (ví dụ như gỗ, bê tông, gốm), điện áp thử không lớn hơn mức 2.

CHÚ THÍCH: Việc hiểu được các tham số thiết yếu của ảnh hưởng ESD là rất quan trọng khi lựa chọn một mức thử thích hợp đối với một môi trường cụ thể nào đó.

Tham số thiết yếu nhất có thể là tốc độ thay đổi dòng phóng, nó có thể đạt được thông qua việc tổ hợp các thông số như điện áp nạp, dòng phóng đỉnh và thời gian tăng.

Ví dụ, trong tiêu chuẩn này, mức thử cấp 4 là 8 kV/30A với phương pháp phóng điện tiếp xúc đủ để thỏa mãn cường độ ESD cần thiết đối với môi trường chất liệu tổng hợp là 15 kV.

Tuy nhiên mức điện áp cao hơn 15 kV có thể xuất hiện trong môi trường rất khô ráo.

Trong trường hợp tiến hành thử nghiệm EUT có các mặt cách điện, có thể áp dụng phương pháp phóng điện qua không khí với mức điện áp lên tới 15 kV.

...

...

...

Có thể lựa chọn áp dụng các vị trí sau:

- Các điểm trên các bộ phận kim loại, các điểm này cách điện so với đất;

- Bất kỳ điểm nào trong khu vực điều khiển hoặc bàn phím và bất kỳ điểm nào khác thuộc giao tiếp người-máy như công tắc, cần điều khiển, nút bấm và các khu vực khác mà người khai thác sử dụng có thể tiếp cận được;

- Bộ phận chỉ thị, đèn LED, rãnh cắm card, lưới sát, đầu cắm…

A.6. Cơ sở kỹ thuật để áp dụng phương pháp phóng điện tiếp xúc

Thông thường, khả năng tái tạo lại phép thử trước (phóng điện qua không khí) bị ảnh hưởng do tốc độ tiếp cận tới EUT của đầu phóng, độ ẩm, cấu trúc của thiết bị thử, điều này dẫn đến sự thay đổi thời gian tăng của xung và biên độ dòng phóng.

Trong các thiết kế trước, hiện tượng ESD đã được mô phỏng bằng sự phóng điện, thông qua đầu phóng, của một điện dung đã được nạp điện vào EUT, nó tạo ra một đoạn tia lửa điện phóng tới mặt phẳng của EUT.

Tia lửa điện này là một hiện tượng vật lý hết sức phức tạp. Thực nghiệm đã cho thấy rằng, khi khoảng cách tia lửa điện thay đổi (tương ứng tốc độ tiếp cận EUT của đầu phóng) thì thời gian tăng của dòng phóng có thể thay đổi từ nhỏ hơn 1 ns đến lớn hơn 20 ns.

Mặc dù giữ tốc độ tiếp cận của đầu phóng tới EUT không đổi cũng không làm cho thời gian tăng dòng phóng không đổi. Với một số phương pháp kết hợp tốc độ và điện áp, thì thời gian tăng dòng phóng vẫn dao động với một hệ số lên đến 30.

...

...

...

Phương pháp này không mô phỏng được một cách thỏa đáng các thành phần tần số cao của các hiện tượng ESD trong thực tế. Một khả năng khác là sử dụng các thiết bị kích hoạt khác nhau (ví dụ ống phóng điện khí, thyratron) thay cho tia lửa điện hở, nhưng các loại thiết bị này vẫn tạo ra thời gian tăng dòng phóng chậm hơn nhiều so với các hiện tượng ESD thực tế.

Chỉ duy nhất một thiết bị kích hoạt được biết cho đến nay là rơle, nó có thể tạo ra dòng phóng có tốc độ tăng nhanh và có thể lặp lại. Rơle này phải có điện áp đủ lớn và có một tiếp điểm đơn (để tránh hiện tượng phóng điện kép trong phần tăng của dòng phóng). Đối với điện áp cao, các rơle chân không đã chứng minh được tính khả dụng của nó. Thực tế đã cho thấy rằng bằng cách sử dụng rơle như một thiết bị kích hoạt, thì không chỉ sườn xung phóng đo được, trong phần tăng của nó, có khả năng lặp lại hơn mà các kết quả thử nghiệm cũng tăng khả năng tái tạo lại.

Như vậy, bộ tạo xung sử dụng rơle là một thiết bị có khả năng tạo ra một xung dòng như quy định (biên độ và thời gian tăng).

Mối liên quan giữa xung dòng này với điện áp ESD được trình bày trong điều A.3.

A.7. Lựa chọn các thành phần cho máy phát ESD

Phải sử dụng một điện dung tích trữ năng lượng để thay thế tương ứng điện dung của cơ thể con người. Với mục đích đó, giá trị danh định 150 pF đã được xác định.

Điện trở 330 Ω được dùng để thay thế điện trở nguồn của cơ thể con người khi cầm một vật kim loại như chìa khóa hay một dụng cụ nào đó. Trường hợp phóng điện kim loại này đã được chứng minh là đủ mạnh để thay thế tất cả các hiện tượng phóng điện của cơ thể con người.

Hình A.1 – Các giá trị điện áp tĩnh điện lớn nhất mà người khai thác sử dụng có thể được nạp trong khi tiếp xúc với các vật liệu được đề cập trong điều A.2

...

...

...

PHỤ LỤC B

(Tham khảo)

CẤU TRÚC CHI TIẾT CỦA BỘ CẢM BIẾN DÒNG

B.1. Bộ cảm biến dòng

Cấu tạo chi tiết của bộ cảm biến dòng được cho trong các hình từ B.1 đến B.7

Thủ tục lắp ráp như sau:

1) Hàn 25 điện trở tải “7” (51Ω, 5%, 0,25W) vào mặt ra của đĩa “3” và làm sạch các đầu cuối được hàn.

2) Hàn 5 điện trở ghép “8” (240Ω, 5%, 0,25W) theo hình ngũ giác vào đầu nối lối ra kiểu N đồng trục.

3) Lắp mặt ra của đĩa “3” (đã có đủ các điện trở tải) vào gờ nổi của đầu nối lối ra “1” bằng 4 đinh vít M2,5 Pan Hd 6,5mm.

...

...

...

5) Hàn đĩa vào “4”, với đinh vít hỗ trợ điện cực “6” đã được bắt vít và được hàn, trên cả hai nhóm điện trở ghép và điện trở tải. Làm sạch các đầu cuối được hàn.

6) Bắt vít đĩa điện cực phẳng “5” trên đinh vít hỗ trợ điện cực “6”, sau đó lắp gá giữ cố định “2” bằng 8 đinh vít M3 Pan Hd 6,5 mm.

B.2. Đầu dò dòng cảm ứng

Mô tả và cấu tạo chi tiết đang được nghiên cứu.

Chi tiết

Số lượng

Vit

Số lượng vít

...

...

...

2

3

4

5

6

7

8

1

1

...

...

...

1

1

1

25

5

M3 PAN HD SC x 6,5 LG

...

...

...

Điện trở 51 Ω

Điện trở 240 Ω

12

3

Hình B.1 – Cấu trúc chi tiết của tải điện trở

...

...

...

Vật liệu: đồng mạ bạc hoặc đồng thau mạ bạc

Hình B.2

Vật liệu: đồng mạ bạc hoặc đồng thau mạ bạc

Hình B.3

Các kích thước đều tính theo milimét

...

...

...

Hình B.4

Các kích thước đều tính theo milimét

Vật liệu: đồng mạ bạc hoặc đồng thau mạ bạc dày 1 mm

Hình B.5

Các kích thước đều tính theo milimét

Vật liệu: đồng mạ bạc hoặc đồng thau mạ bạc dày 1 mm

Hình B.6

...

...

...

Các kích thước đều tính theo milimét

Vật liệu: đồng mạ bạc hoặc đồng thau mạ bạc dày 1 mm

Hình B.7

MỤC LỤC

1. Phạm vi áp dụng

2. Tài liệu viện dẫn

3. Quy định chung

4. Thuật ngữ và định nghĩa

...

...

...

6. Máy phát tín hiệu thử

6.1. Các đặc tính và chất lượng của máy phát ESD

6.2. Kiểm tra các đặc tính của máy phát ESD

7. Cấu hình thử

7.1. Cấu hình để thực hiện phép thử trong phòng thử nghiệm

7.1.1. Loại thiết bị để bàn

7.1.2. Thiết bị đặt trên sàn nhà

7.1.3. Phương pháp thử đối với thiết bị không tiếp đất

7.2. Cấu hình cho các phép thử sau khi lắp đặt

...

...

...

8.1. Các điều kiện chuẩn trong phòng thử nghiệm

8.1.1. Điều kiện về khí hậu

8.1.2. Điều kiện về điện từ

8.2. Trạng thái làm việc của EUT

8.3. Thực hiện phép thử

8.3.1. Tác động trực tiếp của phóng tĩnh điện vào EUT

8.3.2. Tác động gián tiếp của phóng tĩnh điện

9. Đánh giá kết quả thử nghiệm

10. Biên bản thử nghiệm

...

...

...

Phụ lục B (Tham khảo) Cấu trúc chi tiết của bộ cảm biến dòng