静电放电电磁脉冲的实验研究
电磁脉冲 原理
电磁脉冲原理
电磁脉冲（EMP）是一种高频电磁波，它可以通过空间辐射、电磁感应、电磁场耦合等途径影响各种电子设备和系统，包括电子信息系统。
这就是为什么EMP可能导致设备故障、甚至灾难
性事故的原因。
电磁脉冲对电子设备的影响有多种形式，如：电磁辐射干扰、电磁感应干扰、电磁场耦合干扰、传导干扰等。
其中传导干扰对设备的影响比较明显。
传导干扰是指电子设备中的某些器件，如电解电容和电容式互感器，因传导电磁辐射而产生的电磁感应对它们造成的影响。
传导干扰可分为静电传导和交流电传输两种。
静电放电（ESD）是指高压脉冲电场作用于带电导体上，使其表面产生电位差，并沿导体传播，在其表面产生电晕放电现象。
静电放电（ESD）是一种强大的电磁脉冲，它可引起设备和系统绝缘体击穿、电路短路甚至火灾事故。
交流电传输是指高压脉冲电流通过电气设备的输入端时所产生的感应电流，在输入端与电源电压相叠加后经输入滤波器滤掉一部分高频成分，再经耦合线路传输到输出端。
—— 1 —1 —。
对复合材料飞机上静电放电的研究
对复合材料飞机上静电放电的研究张珺，谢拥军，傅焕展西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室，陕西西安（710071）摘要：本文针对碳纤维复合材料（介质）飞机上的静电放电（ESD）展开研究，首先给出了复合材料飞机上静电放电的产生原理，并根据飞机上放电电流脉冲波形，建立数值模型，模拟静电荷在复合材料飞机上的积累，以及静电荷在飞机上静电放电产生的辐射电场，最后结合有限元方法，计算出复合材料飞机的电容，估算静电放电的能量。
关键词：复合材料飞机；静电放电；辐射电场；放电能量1. 引言为保证飞机飞行安全，在上世纪20年代就开始了对飞机静电放电的研究。
飞机在飞过云层的过程中，飞机表面和空间粒子摩擦而在飞机表面积累一定量的电荷。
随着电荷在飞机表面的积累，机上表面电压将持续升高，当达到机上静电放电起始电压值时便产生静电放电。
飞机上主要以电晕放电的形式将机上电荷释放出去。
随着这一课题的深入，人们发现电晕放电产生在飞机表面电场强度大的结构尖端，如机翼末端，尾翼尖端等。
飞机在飞行中产生静电放电，会对航空航天飞行器及其飞行系统的效能会产生直接影响。
关于飞机上的静电放电的产生，ESD感应场及其相关问题，国内外学者已经有了一些研究。
国外的研究[1~5]主要探讨了飞机表面静电干扰产生的原因以及怎样消除。
有些学者研究了电晕放电的特性，并设计出不同类型放电刷以减少机上电晕放电产生的干扰[7]。
关于电晕放电产生的噪音[6]以及它对机载天线的干扰[8]也有一些具体的研究。
另一方面，有些学者利用几何绕射理论（GTD）分析了机身上感应出的表面电流和电荷密度[9]，研究了放电电流的脉冲形式，数值模型以及静电放电电流产生的辐射场[10~12]。
Yee最早在1966年提出等效电偶极子模型[11]，Wilson 在1991年首先利用解析方法对ESD产生的辐射电磁场进行了理论推导[12]。
国内的文献[13]阐述了飞机静电场的产生原理，从静电引信目标识别和抗干扰的角度分析了飞机静电场的特性。
静电放电抗扰度试验
当带电物体接近导体时，导体上的自 由电荷会受到电场力的作用而重新分 布，形成感应电荷，从而产生静电。
静电放电的传播途径
电场传播
静电放电产生的电场会在空间中 传播，影响周围物体的电荷分布。
电流传播
静电放电会产生电流，电流沿着导 电介质传播，对周围物体产生电磁 干扰。
耦合传播
静电放电通过耦合的方式将干扰信 号传播到其他电路或系统。
2. 施加静电放电
使用静电放电模拟器在被测设备上施加静电放电脉冲，分别在几个不 同的位置和角度进行多次试验。
3. 监测与记录
通过信号发生器和示波器等测试设备监测被测设备在静电放电过程中 的性能表现，如信号质量、电路参数等，并记录相关数据。
4. 结果分析
根据记录的数据分析被测设备的静电放电抗扰度性能，评估其在静电 放电环境中的可靠性。
静电放电类型
根据放电电流的波形和能量，静电放电可分为三种类型：电晕放电、刷形放电 和火花放电。
静电放电的危害
01
02
03
电子设备损坏
静电放电产生的瞬时电流 和电压可能超过电子设备 的耐受阈值，导致设备性 能下降或损坏。
数据丢失
静电放电可能引发电磁脉 冲，干扰计算机存储的数 据，导致数据丢失或损坏。
人体伤害
静电放电对人体有一定的 电击作用，长期接触静电 放电的工作人员可能面临 健康风险。
静电放电抗扰度试验的意义
提高产品质量
通过进行静电放电抗扰度 试验，可以评估产品的抗 静电干扰能力，提高产品 的可靠性和稳定性。
保障人员安全
通过确保产品具备足够的 抗静电放电能力，可以降 低人员因电击而受伤的风 险。
如IEC 61000-4-2、EN 610004-2等，规定了静电放电抗扰度试 验的测试方法、等级和限值要求 。
静电放电引起2SC3356潜在失效的研究
受 静电影 响 的敏感 参 数为直 流放 大倍 数 ｈｓ Ｆ和发 射结 反 向漏 电流 ＪＢ ， ０ 我们 把 ｈ 降 １ 和 ＪＢ增大 １ Ａ ｒ下 ０ ０ ０ｎ
作 为器件 失效 的判 定标 准 。
２ 静 电放 电定 义 及 特 点
静 电放 电是指 处 于不 同静 电电位 的两个 物体 间 电荷 的 转移 ， 即带 电体周 围 的场 强超 过 周 围介 质 的绝 缘 击
研 究还 处于起 步 阶段 。
１ 器 件 与 测 试 参 数
本研究 课题 是 以商 业 器 件 ２ Ｃ ３ ６为对 象 进 行 的 。２ Ｃ ３ ６是 由 日本 的 Ｎ Ｃ公 司生 产 的微 波 低 噪声 Ｓ ３５ Ｓ ３５ Ｅ ＮＰ 晶体 管 ， Ｎ 它广泛使 用 于 １ＧＨｚ 以下 的低 噪 声 放大 器 中 。对 它 的研 究 具有 典 型 意义 。其 主要性 能参 数 见 表１ 。对 器件 施加应 力之前 ， 先要 确定 判定 器件失 效 的标 准 。通 过查 阅资料 、 首 理论 分析及 试验 摸底 发 现器件
用 通 常的方法 很难 检测 到 ， 用筛 选 的方法 也很难 剔 除 ， 因此 ， 害性 很大 ， 别是 在 卫 星 、 底 电缆通 讯 系 统 等 危 特 海
无 法维 修 的设 备 中造成 的危 害更 为严重 。所 以研究微 电子 器件 的潜 在失 效 的影响是 该研究 领 域一个 很 重要 的
中引入 潜在 失效 引。所谓 Ｅ Ｄ潜 在失效 是指 器件 经 受 Ｅ Ｄ应 力 后 ， 能 正 常、 规参 数 也 未 严重 超 差 ， 实 Ｓ Ｓ 功 常 而 际器件 已受 到潜在损 伤 ， 并且在 器件 随后 的使用 过程 中会 随 时转化 为完 全失效 ［ 。潜 在失效 具 有 隐蔽性 ， 般 ４ ］ 一
雷电波对通信设备的危害研究
雷电波对通信设备的危害研究雷电波（也称闪电电磁脉冲）是一种强大的自然电磁干扰信号，由雷暴云产生的闪电放电所产生。
雷电波在自然环境中广泛存在，会对电力系统、导航、通信等广泛的关键设备产生严重的干扰和损害。
因此，研究雷电波对通信设备的危害，对确保通信设备的正常运行至关重要。
1. 直接破坏当雷电波直接击中通信设备时，会直接破坏设备，或者使设备损坏严重，导致设备失效。
例如，雷电波可以破坏天线、放大器、天线分配系统、接口电路和电缆等。
2. 静电感应雷电波可以在通信设备中产生巨大的静电感应，这会导致通信系统中的信号线路和电缆产生不良反应。
静电感应可以产生电磁干扰，导致通信设备出现故障或产生误码。
例如，雷电波可以引起与地面、天线系统和导体之间的静电放电，从而在电缆中产生电壳效应和退行波效应，影响信号传输质量。
3. 磁场感应雷电波还可以在通信设备周围产生强烈的电压感应，电压会引起电路中的电流和电压的变化，影响通信系统的功能。
例如，雷电波可以引起天线系统中的感应电压，从而导致天线系统中的电流和电压发生变化，从而影响无线通信质量。
针对这些危害，人们采取了各种方法来保护通信系统免受雷电波的干扰和破坏。
其中一些方法包括：1. 隔离将通信设备与其他设备隔离开来，使其与接地导体之间的距离足够远，可以减少雷电波对通信设备的干扰。
2. 屏蔽屏蔽是指在通信设备周围建造铁屏蔽室或采用金属屏蔽罩等方法，将通信设备与外界电磁场隔离开来，有效地降低了雷电波的干扰。
3. 接地保护将通信设备接地，建造良好的接地系统，可以通过引导雷电电流，在通信系统中形成合理的电位分布，保护通信设备免受雷电波的危害。
在实践中，需要根据不同的通信系统类型和不同的工作环境，采取适当的保护措施来保护通信设备免受雷电波的危害，以确保通信系统的稳定运行。
EMS 试验
静电放电抗扰性试验 射频电磁场辐射抗扰性试验 电快速瞬变脉冲群抗扰性试验 雷击浪涌抗扰性试验 射频场传导抗扰性试验 工频磁场抗扰性试验 电压瞬时跌落，短时中断和电压渐变的抗扰性试验
检验与测试
ＥＭS 试验
静电放电试验
静电的产生 “摩擦生电”是人所共知的物理现象。在干燥环境中的人和物、
检验与测试
ＥＭS 试验
静电放电试验
（2）静电放电的危害 ➢ CMOS集成电路耐静电能力差，经常发生因人体接触MOS器件,产 生静电放电，使器件损坏的事故。
➢ 已经带了静电的人或物在靠近设备的过程中就会产生放电，这 种静电的影响可能引起设备的故障或电子元器件的损坏。
放电过程中产生的传导或辐射的高频干扰，静电放电瞬间产生 的能量转移都会引起电子元器件的损坏。
检验与测试
ＥＭS 试验
静电放电试验
静电放电典型电流波
检验与测试
ＥＭS 试验 （3）静电放电实验严酷度等级
静电放电试验
4kV的接触放电试验是优先试验方法，适用于易触及的导电部件 （电池盒或插座孔内的触片除外）。试验时，对外壳的每个易触 及的金属部件上进行20次放电（10次正极，10次负极），连续单 次放电之间间隔至少1秒。
检验与测试
ＥＭS 试验
静电放电试验
（4）静电放电试验方法 静电放电试验方法分为直接放电和间接放电两种。 ① 对被测工具直接施加的放电 试验应以单次放电的方式进行。在预选点上进行20次的放电,连续
单次放电之间间隔至少1秒。
② 间接施加放电 对放置于或安装在被测工具附近的物体的放电,应用静电放电模拟 发生器对耦合板接触放电的方式进行模拟。
检验与测试
ＥＭS 试验
电磁兼容性的合格评定
脉冲干扰
接触放电 电压等级 1 2 3 4 X 空气放电 电压等级 1 2 3 4 X 电压 kV 2 4 8 15 X 电压 kV 2 4 6 8 X
安装条件 抗静电材料 有 有 无 无 X 安装条件 抗静电材料 有 有 无 无 X 合成材料 无 无 有 有 X 合成材料 无 无 有 有 X
环境条件 相对湿度%RH 35 10 50 10 X 环境条件 相对湿度%RH 35 10 50 10 X
2.电快速瞬变脉冲群（ Electrical Fast Transient/burst
EFT）
电快速瞬变脉冲群是由电感性负载（如继电器、接触器等）在断开时，由于开关触点间 隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因，在断开处产生的暂态骚扰。当电感性负载多次重复开关， 则脉冲群又会以相应的时间间隙多次重复出现。 这种暂态骚扰能量较小， 一般不会引起设备 的损坏，但由于其频谱分布较宽，所以会对电子、电气设备的可靠工作产生影响。一般认为 电快速瞬变脉冲群之所以会造成设备的误动作是因为脉冲群对线路中半导体结电容充电， 当 结电容上的能量累积到一定程度，便会引起线路乃至设备的误动作。 （1）EFT 对设备影响的原因 � 通过电源线直接传导进设备的电源， 导致电路的电源线上有过大的噪声电压。 当单独对 火线或零线注入时， 尽管是采取的对地的共模方式注入， 但在火线和零线之间存在着差
�
试验目的：试验单个设备或系统的抗静电干扰的能力。它模拟： （1 ）操作人员或物体在接 触设备时的放电。 （2 ）人或物体对邻近物体的放电。
�
试验方法：该标准规定的试验方法有两种：接触放电法和空气放电法。接触放电法：试验 发生器的电极保持与受试设备的接触并由发生器内的放电开关激励放电的一种试验方法。
� 试验等级及其选择： （X 为开放等级） 实验等级 1 2 3 4 X 开路实验电压（±10% ）kV 0.5 1 2.0 4 特定
静电放电电磁脉冲模拟装置
第14卷 第2期强激光与粒子束V o l.14,N o .2 2002年3月H IGH POW ER LA SER AND PA R T I CL E B EAM SM ar .,2002 文章编号: 100124322(2002)022*******静电放电电磁脉冲模拟装置Ξ侯民胜, 王书平(军械工程学院静电与电磁防护研究所,河北石家庄050003) 摘 要: 介绍了静电放电电磁脉冲(ESD E M P )的特性。
研究了用ESD 模拟器产生ESD E M P 的方法,并给出了ESD E M P 的时域波形和频谱。
在研究ESD 模拟器的基础上,首次通过ESD 模拟器和GT E M 室的结合,在GT E M 室内产生了均匀的、重复性和线性好的ESD E M P 。
实验表明,用这种装置能够实现对静电放电电磁脉冲的实验室模拟。
实现了人们用GT E M 室产生ESD E M P 的梦想。
关键词: ESD E M P ; ESD 模拟器; GT E M 室 中图分类号: O 4414 文献标识码: A 静电放电产生的电磁辐射可形成很强的瞬态电磁脉冲,即静电放电电磁脉冲(ESD E M P )。
早期人们在研究静电放电危害时,ESD E M P 的危害没有引起人们的足够重视。
二十世纪八十年代以来,随着高集成度、低功耗数字集成电路的广泛应用,电子系统的电磁敏感度越来越高,ESD E M P 的危害也日趋严重。
ESD E M P 具有峰值大、频带宽等特点,作为近场危害源,对各种数字化设备的危害程度可与核电磁脉冲(N E M P )及雷电电磁脉冲(L E M P )相提并论[1]。
因此,ESD E M P 对电子系统各种效应的研究已成为静电防护中的一个热点问题。
为正确评价ESD 效应,对静电放电进行模拟是非常必要的。
本文在研究ESD 模拟器的基础上,首次通过ESD 模拟器和GT E M 室的结合,在GT E M 室内产生了重复性、线性和均匀性相当好的ESD E M P ,实现了人们用GT E M 室产生ESD E M P 的设想。
静电放电(ESD)测试用例模板
版本修订记录*变化状态：C——创建，A——增加，M——修改，D——删除静电放电（ESD）测试一、被测对象所有有静电要求的整机设备，对于裸板不执行该用例。
二、测试目的模拟操作人员或物体在接触设备时产生的放电以及人或物体对临近设备的放电，以检测被测设备抵抗静电放电的干扰能力三、执行标准参照《国际标准IEC61000-4-2，欧盟标准:EN61000-4-2，国内标准:GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验》执行四、测试工具静电放电发生器五、测试条件1、气候条件受试设备应在预期的气候条件下工作。
在空气放电试验的情况下，气候条件应在下述范围内：——环境温度：15℃~35℃；——相对湿度：30%~60%；——大气压力：86kPa~106kPa。
2、电磁环境条件实验室的电磁环境应保证受试设备的正确运行，不应影响试验结果。
六、试验拓扑图针对我司产品具体使用特性，参照执行标准，试验都按台式设备试验场景布置，对于不接地设备按不接地台式设备试验场景布置七、试验等级试验等级的选择取决于待测设备的产品类的试验等级要求。
八、测试步骤及方法1、将待测设备放置于专业的测试台上，做好设备的接地措施后对设备进行上电，使设备处于正常工作状态；2、对待测设备的测试点位进行选取，静电放电仅施加在操作人员使用设备时可能接触的点或表面上；3、对待测点位选择放电方式，针对金属端子、可导电屏幕、螺钉等位置使用接触放电方式，使用尖端点的电极头；针对绝缘面使用空气放电方式，使用圆形头的电极头；4、静电放电发生器的电极头通常应垂直于被测设备的表面，测试分为正、负极性，测试次数至少各放电10次，测试间隔时间不小于1s,为了确定故障的临界值，试验电压应从最小值到选定的试验电压值逐渐增加，最后的试验值不应超过产品的规范值，以避免损坏设备；5、试验静电放电测试前后要同时监测待测设备功能是否正常，以此来判定产品是否合格。
注意事项：不接地设备不像其他设备能够自己放电测试中，若下一个静电放电施加之前电荷未消除，被测设备上的电荷累积能够使电压为预期试验电压的两倍，通过电容的不断累积，可能造成高能量在绝缘击穿处放电。
电快速瞬变脉冲群(EFT)和静电(ESD)问题的测量和定位
电快速瞬变脉冲群(EFT)和静电(ESD)问题的测量和定位大部分电子产品需要通过电快速瞬变脉冲群（EFT）（根据IEC61000-4-4）和静电放电（ESD）(根据IEC61000-4-2)等项目的标准测试。
EFT和ESD是两种典型的突发干扰，EFT信号单脉冲的峰值电压可高达4kV，上升沿5ns。
接触放电测试时的ESD信号的峰值电压可高达8kV，上升时间小于1ns。
这两种突发干扰，都具有突发、高压、宽频等特征。
在进行标准的EFT/ESD测试时，把干扰脉冲从设备外部耦合到内部，同时监视设备的工作状态。
如果设备没有通过这些标准的测试，测试本身几乎不能提供任何如何解决问题的信息。
要想定位被测物(EUT)对突发干扰敏感的原因和位置，必须进行信号测量。
但是如果采用示波器进行测量的话，EUT内部的干扰会产生变化。
例如图1中，使用金属导线的探头连接到示波器，会形成一个额外的干扰电流路径，从而影响测试结果，很难定位产生ESD/EFT问题的原因。
EFT/ESD干扰电路正常工作的机理在进行EFT/ESD等抗扰度测试时，需要把相应的突发干扰施加到EUT的电源线，信号线或者机箱等位置。
干扰电流会通过电缆或者机箱，流入EUT的内部电路，可能会引起EUT技术指标的下降，例如干扰音频或视频信号，或者引起通信误码等；也可能引起系统复位，停止工作，图1 用示波器测量EFT/ESD甚至损坏器件等。
电子产品的抗干扰特性，取决于其PCB设计和集成电路的敏感度。
电路对EFT/ESD信号敏感的位置，一般能被精确定位。
形成这些"敏感点"的原因，很大程度上取决于GND/VCC的形状以及集成电路的类型和制造商。
实践发现，产生EFT/ESD问题的最主要的原因是，干扰电流的主要部分会流入低阻抗的电源系统。
干扰电流能通过直接的连接进入GND系统，再由线路连接，从另外一个地方耦合出来；干扰电流也能通过直接连接进入GND系统，然后通过和金属块(例如机箱)等物体的容性耦合方式，以电场的方式(场束)耦合出来。
电磁兼容测试项目：静电放电(ESD)测试
电磁兼容emc测试项目：静电放电(ESD)测试在本文中，我们将讨论典型的静电放电（ESD）问题和常见解决方案，静电放电（ESD）是我们许多人每天遇到的常见现象，它是两个不同电位（或电荷）物体之间突然的电能流动。
ESD 本质上是一个非常小规模的闪电，就像闪电一样，电能将试图找到一条低阻抗的接地路径，以平衡电位。
任何走过铺着地毯的地板并碰到金属门把手的人都可能感觉到甚至看到从他们的手到金属门把手的小火花跳跃。
另一个非常常见的事情是离开汽车并触摸接地路径。
值得注意的是，人体仅对大于2000-3000伏的静电放电敏感，但在现实生活中可以容易地产生更高的电压。
虽然在大多数情况下这种现象除了意外的震动和一点点不适之外对人类没有危害，但我们的电子设备可能会受到更严重的影响。
电气产品的静电放电测试的目的是评估它们承受这些事件的能力。
静电放电常见的EMC合规性问题和解决方案：当静电放电电流通过电子设备时，它将试图找到低阻抗接地路径，虽然在某些情况下这可能是通过设备的底盘，但是电流通过敏感的电子电路以足够的能量永久损坏集成电路（IC），晶体管，二极管等组件在某些情况下并不罕见无源元件，如高精度电阻器，静电放电还可以产生局部但强烈的电磁场，其可以耦合到附近的电路中并破坏信号。
减轻静电放电现象影响的一些常用方法包括：1.绝缘2.正确接地3.抑制/过滤4.电隔离5.固件6.绝缘小化ESD对器件的影响的一种常见且有效的方法是首先停止发生放电，使用具有高击穿电压的塑料以及可触摸点和导体之间的足够间隔可以提供足够的绝缘以防止发生ESD事件。
绝缘对于诸如开关，LED，旋转控制器，显示器和连接器屏蔽等薄弱环节是有效的，通常会损害外壳的完整性。
在某些情况下，整个电路或电路部分可以封装在灌封化合物中，例如树脂或硅树脂。
正确接地与不提供ESD电流路径的绝缘不同，正确接地允许低阻抗接地路径。
金属连接器护罩和螺钉应与金属底盘保持低阻抗连接，而金属底盘又应通过低阻抗连接与保护接地或功能接地连接。
电磁干扰(EMI)实验设备及实验
●电源，EUT电源和控制电缆 1选项和附件：●ECOUPLER 4 3相耦合/去耦网络440V 相到相16A连续/25A短时●IP4A EFT 容性耦合夹●EFT Kit 50/1000欧姆EFT测试工具●PDP8000 Differential HV Probe高压探头（8kV）●Current Probe 101 电流探头0.01V/A●LST-4510 用于磁场测试的1x1m线圈●PCD 121 耦合网络（对称数据和控制线）●PCD 126 耦合网络（非对称数据和控制线）3.1.4 静电放电测试系统KES4021 静电放电测试系统，30KV（Electrostic Discharge Simulator, including main unit, gun, IEC61000-4-2 CR unit, air and contact discharge tips）●电容：150Pf±10%●放电电阻：330Ω±10%●充电电阻：50-100MΩ●最大放电速率：20Hz●放电电压：接触放电8Kv，空气放电15Kv●放电电流：符合IEC 61000-4-2●保持时间：5秒●极性：+、-及+、-极性自动交替●触发方式：单次，及20次（或以下）3.2电磁干扰（EMI）实验设备1) 743半电波暗室(a)示意图(b)实例照片图3-14屏蔽半暗室743半电波暗室综合性能：暗室性能：(1) 屏蔽性能：依据标准EN50147-1, GB12190-90(2) 30MHz-1000MHz场地比对测试：以一个稳定的标准信号源于暗室完工后做一次窄频段比对校正，以SGS或者CCS标准暗室作为追溯的标准。
30-300MHz ±6dB；300-1000MHz ±4dB 项目内容：金属板可拆式半电波暗室外尺寸:7.2m×4.2m×3.4m L×W×H基本配置:气动屏蔽门：1×2m电源滤波器: 30A 220V 2只30A 110V 1只通风波导窗 30×30cm 2只0.3m高架地板,承重500kg/sqm地面接口箱 5只信号接口板1块（N×2 BNC×2，SMA×2）直径30×300mm 波导管 1根总电源控制箱 1套电源插座a.转桌中心 110VAC/15A x1 及220VAC/15A x1b. 天线塔附近：220VAC/15A x2c. 地板面上：220VAC/15A x2d.角度可调的固定式200W卤素灯在暗室內四个上角铁氧体介质板 12mm高密度板+导电铝箔（五面）铁氧体瓷砖（五面） SAMWHA SN-20手动转台台面式直径1米天线架固定高度（高度手动调节）转台上测试桌 1.2x1x0.8m 1张监控系统 1个松下470 Camera+1个14寸彩色Monitor主要配置：(1) 暗室屏蔽体:a.屏蔽体采用厚度为2mm的镀锌钢板。
EMC试验讲解
学习、实践、提高EMC试验讲解概述电磁兼容性（EMC）：设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力EMC包括EMI和EMS两个方面电磁干扰（EMI）：电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降电磁敏感性（EMS）：在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力EMC试验项目EMI试验：辐射发射测试（RE）传导发射测试（CE）EMS试验：静电放电抗扰度试验（ESD）浪涌抗扰度试验（Surge）电快速瞬变脉冲群抗扰度试验（EFT）电压瞬时跌落和短时中断抗扰度试验射频场感应传导抗扰度试验（CS）射频电磁场辐射抗扰度试验（RS）工频磁场抗扰度试验电力线接触和电力线感应试验辐射发射测试参考标准GB9254-1998（idt CISPR 22:1997) 测试目的：检查被测设备以辐射方式向外发出的电磁骚扰水平是否在规定的限值范围内测试方法：被测设备和宽带天线置于电波暗室中，用天线接收被测设备各个方向的对外辐射骚扰，通过测量接收机扫描测出骚扰值辐射发射测试注意事项应尽量保证环境噪声电平至少比标准规定的限值低6dBEUT要放在一个可360度旋转的转台上，天线应可以在1m与4m高度范围内升降，天线应测量水平和垂直两种极化，EUT必须在30－1000MHz频带内满足准峰值限值的要求EUT的配置、安装、布置和运行应与典型应用情况一致，应将接口电缆、负载或装置与EUT中的每一种类型的接口端口中的至少一个端口相连。
如果可能，应按照设备实际应用中的典型情况端接每一根电缆如果存在同一类型的多个接口，依据预试验的结果，可能有必要对EUT添加互连电缆、负载或装置。
添加电缆的数目会受限于：电缆增加的结果不会使预试验中相应于限值的余量有明显的降低（如2dB），有关端口的配置和负载的选择，其理由应在试验报告中注明互连电缆应符合具体设备要求中所规定的型号和长度，如果规定的长度可变，则应选用会产生最大发射的长度如果在测试期间使用了屏蔽的或特殊的电缆以满足限值的要求，则应在使用说明书中注明建议使用这种电缆电缆超长部分应在电缆的中心附近折叠后捆扎起来，折叠长度为30cm—40cm。
静电放电电磁脉冲均匀辐射场模拟
静电放电电磁脉冲均匀辐射场模拟侯民胜;朱莹;秦海潮【摘要】为了研究静电放电电磁脉冲(ESD EMP)的特性,利用传统的静电放电电磁脉冲产生方法,通过静电放电模拟器在静电放电抗扰度试验平台上放电,产生了静电放电电磁脉冲,并测出了静电放电电磁脉冲的时域波形和频谱.在研究电磁脉冲模拟器的基础上,首次通过ESD模拟器和GTEM室的结合,在GTEM室内产生了均匀的、重复性和线性好的ESDEMP.实验表明,用TEMP室、GTEM室等大型装置产生均匀静电放电电磁脉冲辐射场的方案是可行的.%In order to study the characteristic of electromagnetic pulse produced during electrostatic discharge (ESD EMP), the conventional method by ESD simulator in ESD immunity test platform is used to produce ESD EMP, and the waveformand frequency spectrum of ESD EMP are measured. Based on the study of EMP simulator, the ESD EMP with good uniformity,' repeatability, and linearity is produced firstly in GTEM Cell by integrating ESD simulator and GTEM cell. The experiments show that the method of producing ESD EMPin large equipments such as TEM cell and GTEM cell is feasible.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)013【总页数】4页(P183-185,188)【关键词】静电放电电磁脉冲；ESD模拟器；ESD抗扰度测试平台；GTEM室【作者】侯民胜;朱莹;秦海潮【作者单位】北京航空工程研究中心，北京 100076;北京航空工程研究中心，北京 100076;北京航空工程研究中心，北京 100076【正文语种】中文【中图分类】TN78-340 引言静电放电是一种常见的近场电磁危害源[1]。
ESD EMP对单片机的辐照效应实验及加固方法
ESD EMP对单片机的辐照效应实验及加固方法摘要: 为研究静电放电电磁脉冲对电子系统的影响,进行了静电放电电磁脉冲对单片机系统的辐照效应实验。
实验表明,单片机系统在ESD EMP作用下,会出现死机、重启动、通讯出错和数据采集误差增大等现象。
在实验基础上,研究了对ESD EMP的加固方法。
关键词: 瞬态电磁脉冲(ESD EMP) 单片机系统效应加固静电放电产生的电磁辐射可产生很强的瞬态电磁脉冲(ESD EMP)。
随着电子技术的高速发展,ESD EMP的危害也日趋严重。
ESD EMP具有峰值大、频带宽等特点,作为近场危害源,对各种数字化设备的危害程度可与核电磁脉冲(NEMP)及雷电电磁脉冲(LEMP)相提并论[1]。
因此,研究ESD EMP对电子系统的各种效应及防护方法已成为静电防护中的一个热点问题。
笔者以单片机系统为实验对象,进行了ESD EMP对单片机系统的辐照效应实验,并在实验的基础上研究了ESD EMP的防护和加固方法。
1实验配置及方法1.1实验配置实验配置。
它主要由台式静电放电抗扰性实验标准装置、静电放电模拟器和数据采集系统组成。
根据国际电工委员会标准IEC1000-4-2,水平耦合板为铝板,其尺寸为1600mm×800mm×1.5mm,置于一张水平放置的高为80cm的木桌上。
静电放电模拟器选用日本三基公司的NoiseKen ESS-200AX,用于产生模拟ESD EMP。
数据采集系统选用型号为TDS680B 的数字存储示波器,采样速率为5Gs/s,带宽为1GHz,用于测量干扰波形。
如果选用现成的单片机系统作为实验对象,由于其没有故障自动诊断功能,只能观察到很少的几个故障现象,无法对ESD EMP的效应机理进行深入研究。
因此,本人设计了专门用于电磁脉冲效应实验的单片机系统。
该系统具有强大的故障自动诊断功能,几乎能够自动显示单片机系统在电磁脉冲作用下可能出现的所有故障现象。
ESD静电放电分析整改方法
ESD应该是EMC中最常见也是遇到问题最多的测试项，许多硬件工程师遇到试验Fail 时，无从下手，今天就来谈谈ESD分析与整改的理论基础，不涉及实际案例应用。
█ESD干扰方式地弹根据静电放电电流波形可知，其电流具有较宽的频率范围。
如此高频率电流通过参考地平面时，理想情况下参考地平面阻抗处处相等，地电平抬升或者降落对系统信号以及电源无明显影响。
但是由于参考地电位受静电电流冲击产生的现象，即所谓的〝地弹〞现象。
容性耦合容性耦合是指电磁骚扰源通过电路或系统之间的电场并以耦合电容作用于敏感对象的电磁耦合方式。
静电放电产生容性耦合的机理是：静电电流流过阻抗变化的参考地平面时，会在参考地平面上产生变化电压。
平行于静电电流泄放路径参考地平面的导线，会因为容性耦合产生骚扰电压，当骚扰电压幅值超过芯片容错电压时则会引起芯片误动作，严重情况下会导致芯片内部半导体器件过压击穿而彻底损坏。
感性耦合感性耦合是指电磁骚扰源通过电路或系统之间的磁场并以耦合电感形式作用于敏感对象的电磁耦合方式。
静电放电产生感性耦合的机理是：静电放电变化电流流过参考地平面时，当遇到阻抗较低的信号布线（互感耦合到信号线上面，此时电压突变），会沿着阻抗较低的信号布线流进芯片，在芯片内部产生骚扰电压或者以电流形式冲击芯片，严重时会造成芯片内部半导体器件因过流烧毁。
辐射如上图所示，静电枪充电开关1接通时，充电电阻Rc与Cd电容构成充电回路，给电容充电；放电开关2接通时，Cd电容与Rd电阻构成放电回路。
当放电开关接通瞬间通过放电枪头对DUT放电，此时瞬间的高压脉冲流过放电电阻Rd产生变化的电流，变化的电流产生变化的磁场，从而形成丰富的电磁场干扰。
█ESD电流泄放路径静电电流会选择阻抗最低的路径返回到源端。
ESD整改简单来说就是找出静电电流泄放路径中的敏感信号，并对其进行ESD防护，提高其抗静电能力。
如果产品已经DV/PV，无法改变PCBA，则想办法设计一条阻抗最低路径，使电流返回源端。
电子系统的电磁脉冲效应及防护
是 一种 偶极 子 改进 天线 ， 天线 在 １ 该 ＧＨｚ内具 有 接 近
平 坦 的频率 响 应 。示波 器 选用 美 国 Ｔｅ ｔｏ ｉ 司 的 ｋ ｒ ｎｘ公
组成 ［ 。台式 装 置 和 静 电 放 电模 拟 器 用 来 产 生 Ｅ Ｄ ２ ］ Ｓ
＊国 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ ０ ７ ０ ４ ５０７２） 收 稿 日期 ：２ ０ —１ —１ ；０ ７ １ ２修 回 。 ０ ６ ０ ０ ２ ０ —０ —２ 作 者 简 介 ： 民 胜 （ ９ ４一） 男 ， 士 后 ， 事 电 磁 脉 冲 防 护 技 术 侯 １６ ， 博 从
Ｈｏ ｉｓ ｅ ｇ ｕ Ｍ ｎ ｈ ｎ ，Ｗ ｅ ｉｎ ｎＪａ
（ ｅ ｉｇＡｅｏ ａ ｔ ａ Ｔｅｈ ｏｏ ｙＲｅｅｒｈＣ ｎｅ ， ｅ ｉｇ１ ０ ７ ， ｈｎ ） Ｂ ｉｎ ｒｎ ｕｉ ｌ ｃ ｎ ｌｇ ｓａｃ ｅ ｔｒＢ ｉｎ ０ ０ ６ Ｃ ｉａ ｊ ｃ ｊ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｅｌ ｃ ｒ ｍａ ｎ ｔ ｕ ｓ （ ｓｒ ｃ ： ｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｐ ｌ ｅ ＥＭ Ｐ） ｃ ｎ ｄ ｓ ｒ ｙ ａ ｄ ｉ ｔ ｒｅ ｅ ｔ ｅ ｅ ｅ ｔ ｏ ｉ ｙ ｔ ｍ ａ ｌ ． ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｃ ａ ｅ ｔｏ ｎ ｎ ｅ ｆ ｒ ｈ ｌ ｃ ｒ ｎｃ ｓ ｓ ｅ ｂ ｄ ｙ Ｉ ｒ ｅ Ｏ ｓ ｕ ｙ ｔ ｅ ｅ ｆ ｃ ｓｏ ｔ ｄ ｈ ｆｅ ｔ ｆ ＥＭ Ｐ ｔ ｌｃ ｒ ｎ ｃｓ ｓ ｅ ， ｈ ｒ ａ ｉｔｏ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ｏ ｌｃ ｒ ｓ ａ ｉ ｉｃ ａ ｇ ｌｃ ｒ ｍａ — Ｏ ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｙ ｔ ｍ ｔ ｅｉｒ ｄ ａ ｉ ｎ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｆｅｅ ｔ ｏ ｔ ｔｃｄ ｓ ｈ ｒ ｅ ｅｅ ｔ ｏ ｇ ｎ ｔ ｕ ｓ ＥＳ ＥＭ Ｐ）ｔ ｈ ｉ ｇ ｅ ｃ ｉ ｉｒ ｃ ｍｐ ｔ ｒ（ ＣＭ ）ｓ ｓ ｅ ａ ｅ ｍａ ｅ Ｔｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ｓ ｏ ｔ ａ ｅ ｉ ｐ ｌｅ（ Ｄ ｃ Ｏ ｔ ｅｓ ｎ ｌ ｈ ｐ ｍ ｃ ｏ ｏ ｕ ｅ Ｓ ｙ ｔ ｍ ｒ ｄ ． ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔ ａ ｌ ｔｏ ａｌ ｒ ｓ ｗｏ ｌ ｃ ｕ ｅ ｈ ＣＭ ｙ ｔ ｍ ｓ ｉｒ ｄ ａ ｅ ｙ ＥＳ ＥＭ Ｐ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ， ｈ ｏ ｆｆ ｉ ｅ ｕ ｄ ｏ ｃ ｒｗｈ ｎ ｔ ｅ Ｓ ｕ ｓ ｓ ｅ ｉ ｒ ａ ｉｔ ｄ ｂ Ｄ ． ｓｄ ｏ ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ｔｅ ｈ ｒ ｅ ｉ ｇ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｓ ｓ ｕ ｉｄ ａｄ ｎｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｔ ｄｅ ． Ｋｅ ｒ ｓ ＥＭ Ｐ； ｆｅ ｔ ｅｅ ｔｏ ｉ ｓ ｓ ｅ ； ＣＭ ； ｒ ｔ ｃ ｉ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｅｆｃ ；ｌｃｒ ｎｃ ｙ ｔｍ Ｓ ｐ ｏｅ ｔ ｏ
用于ESD分析的传输线脉冲(TLP)测试--元件级
2015.01.23版
Wei Huang, Jerry Tichenor
Web: Email: info@ Tel: (+1) 573-202-6411 Fax: (+1) 877-641-9358 Address: 4000 Enterprise Drive, Suite 103, Rolla, MO, 65401
我们为何关注ESD？
有物理损伤, 但功能正常- ESD造成的IC损伤
Picture 6
ESD浪涌造成的过电压。IC仍然能工作，但已经接近 彻底损坏。
6
我们为何关注ESD？
硬件故障 - ESD造成的IC损伤
Picture 7
电气过应力(Electrostatic Over Stress - EOS)损坏
Semtech uClamp0541Z 数据表
ESDEMC TLP 测试结果
19
什么是TLP测试？
什么是TLP测试？
• 超快TLP测试: TVS二极管的开启特性 （脉冲开始的几个纳秒）
DUT电阻-时间-脉冲电压瀑布图
6V TLP脉冲
DUT电阻值上限取决于绘图 目的
20
什么是TLP测试？
标准TLP的典型应用
• 带电人体接触受试设备(DUT) • ANSI/ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2010 • 对地测试电压4000V, 电流< 3A (也可用8000V ) • 皮肤放电(IEC 61000-4-2标准是手持金属放电)
Picture 9
对地放电，上升时间(tr) – 2 to 10ns
电快速瞬变脉冲群(EFT)和静电(ESD)问题的测量和定位
电快速瞬变脉冲群(EFT)和静电(ESD)问题的测量和定位大部分电子产品需要通过电快速瞬变脉冲群（EFT）（根据IEC61000-4-4）和静电放电（ESD）(根据IEC61000-4-2)等项目的标准测试。
EFT和ESD是两种典型的突发干扰，EFT信号单脉冲的峰值电压可高达4kV，上升沿5ns。
接触放电测试时的ESD信号的峰值电压可高达8kV，上升时间小于1ns。
这两种突发干扰，都具有突发、高压、宽频等特征。
在进行标准的EFT/ESD测试时，把干扰脉冲从设备外部耦合到内部，同时监视设备的工作状态。
如果设备没有通过这些标准的测试，测试本身几乎不能提供任何如何解决问题的信息。
要想定位被测物(EUT)对突发干扰敏感的原因和位置，必须进行信号测量。
但是如果采用示波器进行测量的话，EUT内部的干扰会产生变化。
例如图1中，使用金属导线的探头连接到示波器，会形成一个额外的干扰电流路径，从而影响测试结果，很难定位产生ESD/EFT问题的原因。
EFT/ESD干扰电路正常工作的机理在进行EFT/ESD等抗扰度测试时，需要把相应的突发干扰施加到EUT的电源线，信号线或者机箱等位置。
干扰电流会通过电缆或者机箱，流入EUT的内部电路，可能会引起EUT技术指标的下降，例如干扰音频或视频信号，或者引图1 用示波器测量EFT/ESD起通信误码等；也可能引起系统复位，停止工作，甚至损坏器件等。
电子产品的抗干扰特性，取决于其PCB设计和集成电路的敏感度。
电路对EFT/ESD信号敏感的位置，一般能被精确定位。
形成这些"敏感点"的原因，很大程度上取决于GND/VCC的形状以及集成电路的类型和制造商。
实践发现，产生EFT/ESD问题的最主要的原因是，干扰电流的主要部分会流入低阻抗的电源系统。
干扰电流能通过直接的连接进入GND系统，再由线路连接，从另外一个地方耦合出来；干扰电流也能通过直接连接进入GND系统，然后通过和金属块(例如机箱)等物体的容性耦合方式，以电场的方式(场束)耦合出来。
IEC60601-1-2：2014静电放电抗扰度测试变化及对策
IEC60601-1-2：2014静电放电抗扰度测试变化及对策赵常昊【摘要】医疗电气设备的静电放电抗扰度测试又有了新的变化，试验等级进一步提升，对医疗电气设备的设计提出了更高的要求。
本文结合多年的整改经验，总结出了一些实用的设计经验。
%Medical electrical equipment - Electrostatic discharge immunity test has a new change, test levels to further enhance the design of medical electrical equipment put forward higher requirements, the author with many years of experience in the rectiifcation, summed up some practical design experience.【期刊名称】《中国医疗器械信息》【年(卷),期】2016(022)023【总页数】4页(P63-66)【关键词】静电放电;屏蔽;接地;隔离【作者】赵常昊【作者单位】重庆金山科技集团有限公司重庆 401120【正文语种】中文【中图分类】TH7722014年国际电工委员会（IEC）发布了医疗电气设备第四版EMC标准IEC 60601-1-2：2014。
相对于第三版，第四版发生了一些变化，本文主要对静电放电抗扰度测试的变化做分析，并提出整改对策及意见。
静电放电抗扰度（ESD）测试属于抗干扰（EMS）测试中的一部分，第四版将医疗设备的端口进行了分类，在外壳端口、病人耦合端口和信号端口都需要进行静电放电抗扰度测试。
医疗电气设备运行时需要保证操作者及患者的人身安全，还有在一些干燥地区的实地调查，第四版对ESD测试等级做了提高：接触放电等级从±6KV提高到±8KV，空气放电等级从±8KV提高到±15KV，这个变化对一些医疗电气设备特别是对ESD敏感的设备影响很大，如何提高产品的静电抗扰度和质量也被提上了日程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第11卷 第3期强激光与粒子束V o l.11,N o.3 1999年6月HIG H PO W ER L ASER AN D P A RT ICL E BEAM S Fun.,1999 文章编号:1001-4322(1999)03-0359-04静电放电电磁脉冲的实验研究陈砚桥,刘尚合,武占成,谭志良(军械工程学院静电技术研究所,石家庄050003) 摘 要: 利用单极子天线对静电放电产生的电磁脉冲进行了实验研究。
测量表明,静电放电电磁脉冲辐射场为脉冲持续时间百纳秒的窄脉冲,但在距离放电源几米以内,其场强很大,典型值可达千伏每米量级,其频谱主要分布在几十到几百兆赫,典型的频谱上限值可以达到几个吉赫。
关键词: 静电放电;电磁脉冲;频谱 中图分类号: O441T L91 文献标识码: A 静电放电(Electrostatic Discharge,ESD)可分为接触式放电和非接触式放电,也就是电流注入放电和空气击穿放电两种方式。
以往人们关注的ESD危害主要是注入电流的作用,在理论建模和实验研究方面已做了大量的工作,并取得了一些重要的研究成果[1～4]。
为了测试电子产品的ESD敏感度,人们已投入了相当的精力去研究ESD电流波形,并建立了相应的标准,如国际电工委员会标准IEC61000-4-2等等。
研究者们特别感兴趣的是由于带电量、接近速度和电极类型(人体、转运工具、工作平台等)的不同而引起的电流幅值及其上升时间的变化,然而对非接触式静电放电即空气放电产生的电磁脉冲辐射场却认识不多[5～6]。
人体-金属模型放电电流[5]对时间的变化率很大,而辐射场的幅值主要取决于电流及电流对时间的导数;脉宽小于1ns的窄脉冲具有极宽的频谱,其上限频率可达吉赫。
这就是说ESD电磁脉冲具有较高的幅值和极宽的频谱,它是复杂多变的电磁环境效应中的主要近场危害源之一[7]。
1 静电放电模型 静电放电是指带电体周围的场强超过周围介质的绝缘击穿场强时,由于介质电离而使带电体上的电荷部分或全部消失的现象,这是一个复杂多变的过程。
因此,人们对实际中各种可能产生危害的静电放电的静电源进行了深入的研究,根据其主要特点建立了相应的静电放电模型,如人体-金属模型、家具模型、带电器件模型、机器模型及场感应模型等等。
我们选取具有快上升前沿的人体-金属模型和具有较大电流的家具模型作为典型代表来对其电磁脉冲辐射场进行研究。
1.1 静电放电的人体-金属模型 人体是产生静电危害最主要的静电源之一,人体-金属模型用来模拟带电人体通过手持的小金属物件,如螺丝刀,钥匙等,对其它物体产生放电时的情形,其基本电路模型为单RC结构,放电参数R和C分别取330Ψ和150pF,典型的放电电流波形如图1所示,它具有亚纳秒的上升前沿,半高脉宽为30ns,其峰值从充电电压为2kV时的9A到15kV时的70A。
国防科技基础研究资助课题1998年1月12日收到原稿,1999年3月15日收到修改稿。
陈砚桥,男,1963年10月出生,在读博士,讲师1.2 静电放电的家具模型Fig.1 Current w av eform of h uman-metal model F ig.2Current w aveform of fu rniture model图1 IEC 61000-4-2中人体-金属模型放电电流波形 图2家具模型的放电电流波 家具静电放电指的是在计算机机房或实验室内那些易于移动的家具,如椅子、小的仪器搬运车等,由于摩擦或感应带电后对其它仪器设备产生的放电过程,其电路模型也为单RC 结构,通常取R =15Ψ,C =100p F 。
其典型的放电电流波形如图2所示。
2 静电放电电磁脉冲的测试设备和实验条件 静电放电电磁脉冲的测试是在模拟自由空间中进行的,主要仪器放置在屏蔽室里。
静电放电模拟器采用瑞士Schaffner 公司的NSG 435以及日本NoiseKen 公司的ESS -200AX ,其接触式放电最高电压分别为8、15kV,非接触式放电最高电压为15、30kV 。
放电通过标准的模拟器放电网络和放电电极来进行,测试天线采用中国船舶工业总公司电磁兼容中心研制的单极子小天线,经实验标定,其工作上限频率可达1GHz ,信号波形记录采用美国Tektronix 公司的TDS 680B 示波器(带宽1GHz,采样速率5×10-4T /s)。
测试时的环境温度为18℃,相对湿度为27%,天线距放电点距离为18cm,其放置方向与放电通道方向平行。
3 静电放电电磁脉冲的测试结果3.1 接触放电时的辐射场Fig .3 Th e radiated fields (a )and spectrum (b )of human con tact disch arg e with 2kV 图3 人体带电2k V 接触放电时辐射场波形(a )及其频谱(b ) 图3为采用人体-金属模型时NSG435对地放电的辐射场波形及其频谱,模拟人体带电360强激光与粒子束第11卷2kV ,接触放电方式。
由图3(a )可以看出,其辐射场波形为典型的衰减振铃信号,振荡持续时间约500ns ,峰值场强为150V /m ,由图3(b )可看出,频谱包含了0～250M Hz 的频率分量,中心频率在40M Hz 左右。
图4为采用家具模型时NSG435对地放电的辐射场波形及其频谱。
实验中模拟家具带电2kV ,接触放电方式。
可以看出,家具模型接触放电的辐射场也为衰减振铃波形,但其振荡频率明显较小,其峰值场强为 1.8kV /m,频谱大部分分布在100M Hz 以下,中心频率约10M Hz。
Fig .4 The radiated fields (a )and sp ectru m (b )of furnitu re contact dis charge w ith 2kV 图4 家具带电2k V 接触放电时辐射场波形(a )及其频谱(b )3.2空气放电时的辐射场 图5为采用人体-金属模型时N SG 435对地放电的辐射场波形(a )及其频谱(b ),模拟人体带电2kV ,空气放电方式。
人体-金属模型的空气放电辐射场波形与接触放电很相似,都为衰减的振铃信号波形,其正峰值场强为200V /m,频谱分布在0～130M Hz,中心频率约28M Hz,且有几个倍频辐射场存在。
Fig .5 The radiated fields and spectrum of hu man air disch arg e with 2kV 图5 人体带电2kV 空气放电时辐射场波形及其频谱 图6为采用家具模型时N SG435对地放电的辐射场波形及其频谱,实验中模拟家具带电2kV 空气放电方式。
可以看出,家具模型在空气放电时的辐射场波形与接触放电也很相似,但后续的振荡明显减弱,其峰值场强可达 2.3kV /m ,频谱主要分量分布在20M Hz 以下,中心频率在5M Hz 。
361第3期陈砚桥等:静电放电电磁脉冲的实验研究Fig.6 Th e radiated fields (a)and spectrum (b)of furniture air disch arg e with 2kV图6 家具带电2k V 放电时辐射场波形(a)及其频谱(b)4 结 论 人体和家具ESD 电磁脉冲辐射场是持续时间很短的窄脉冲,其脉冲宽度约为百纳秒量级,其频谱主要分布在几十到几百兆赫,典型的频谱上限可以达到几个吉赫,与国外结论[4～6]一致。
在相同的放电电压情况下,ESD 接触放电与空气放电时的辐射场波形和频谱基本一致,但当采用的放电模型不同时,ESD 辐射场波形和频谱有很大区别,主要原因是在相同的放电电压下家具模型的放电电流较大,所以其辐射电磁脉冲电场幅度就较高,而人体-金属模型的前沿较陡,脉宽较窄,所以其辐射中心频率较高。
电子元器件的电磁脉冲干扰损伤阈值为kV /m 的量级,M OS 器件的损伤阈值更低;电爆装置(EEDs)等在电磁脉冲的作用下发生瞎火或早炸的阈值也在千伏每米的量级。
因此,对近距离危害而言,静电放电产生的辐射场可以同高空核电磁脉冲(HEM P )、雷电电磁脉冲(LEM P)等相提并论,也是复杂多变的电磁环境中主要的电磁脉冲危害源之一。
参考文献1 Pommerenke D.Journal of Electrostatics ,1995,37:31～542 Pommerenke D.Journal of Electrostatics ,1996,38:33～513 Tabata Y ,Tomota H .Journal of Electros tatics ,1990,24:155～1664 Honda M .IE EE Trans Electrom agnetic c ompatibility ,1990,32:641～6455 Reinald P.Handbook of Electromagn etic Compatibility.San D iego:Academic Pres s Inc.,19956 W ilson P F,M a M T.I EE E Trans Electromagnetic compa tibility ,1991,33(1):10～187 M IL-STD-464.M arch ,1997EXPERIMEN TAL STUDY ON EMP FIELDS RADIATED BY ESDCHEN Y an -qiao ,L IU Shang -he ,W U Zha n -ch eng ,T A N Zhi -liangElectrostatics Applied Institute ,The Ordnance Engineering Colle ge ,Shijiazhuang 050003 ABSTRACT : Electric fields ra dia ted by ESD ar e studied ex pe rimentally with a monopole antenna .Ex pe riments show ed tha t fields radiated by ESD are na rr ow pulses in time do main,and the fields can r each sev er al kilovo lts per m eter when the discharg e o ccur red at a few centimete rs fr om th e unit under test.The fr equency ra ng e of the fields is sev era l tens megahe rt z to sev era l hundr eds megah ert z. KEY WORDS : electric field ;ESD ;mo no po le a nte nna 362强激光与粒子束第11卷。