静电枪ESD放电枪的校准与计量

静电枪ESD放电枪的校准与计量1

黄久生、罗贵福、陈斌*，李春萍**

*亿艾迪(ESD-china)科技公司，北京市西城区陶然亭路55号，100054

**北京市劳动保护科学研究所，北京市西城区陶然亭路55号，100054

摘要 静电放电电流靶-衰减器-传输线链（系统）的校准是校准静电发生器（静电枪）的关键技术。目前我国标准没有规定静电放电电流靶的校准方法，有些计量部门用静电放电发生器对放电靶放电，通过电流测试波形来校准放电靶，很显然，这种方法不准确也不科学，更不符合IEC61000-4-2标准要求。本文阐述了静电放电电流靶-衰减器-传输线链（系统）的校准方法。

关键词校准静电放电电流靶-衰减器-传输线链，放电靶适配器，插入损耗，传输阻抗，反射系数

1.前言

目前我国静电发生器的校准1都是按照或参考GB/T 17626.2-2006电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验标准2。但是GB/T 17626.2-2006 （采用IEC61000-4-2第一版）标准没有规定静电放电电流靶的校准方法，而放电电流靶的校准是校准静电发生器的关键技术，有些计量部门用静电放电发生器对放电靶放电，通过测试电流波形来校准放电靶，很显然，这种方法既不准确也不科学，更不符合IEC61000-4-23第二版和第三版标准要求。本文参考IEC61000-4-2-2009第三版标准浅谈静电放电电流靶的校准，静电放电电流靶锥形适配器的插入损耗和反射系数的测试方法。

实际上从2002年6月IEC61000-4-2第二版草案到最新的标准附录中都给出了静电放电电流靶-衰减器-传输线链（系统）的校准方法。这一标准和方法更为科学准确，也将是为我国下次修订和新发布标准时的重要参考内容。

2.低频系统传输阻抗测量

静电放电电流靶的校准有两项内容。一是系统传输阻抗，即电流灵敏度，用恒流源产生1A的电流。第二是插入损耗，即频率响应特性。系统传输阻抗测试相对简单，标准要求系统传输阻抗： 2 Ω±5%。用恒流源产生1A标准电流，用2只100欧姆的精密电阻(0.1%)并联，由数字多用表测试电压。

1国家自然科学基金项目(50477053, 50077025, 50110205182) 国防科技重点实验室基金(00JS25.2.1.JB4202)

图1. 低频系统传输阻抗测量原理

3.静电放电电流靶-衰减器-传输线链（系统）插入损耗（频率特性）

3.1 静电放电电流靶适配器插入损耗和反射系数测试

主要测试设备和器材有网络分析仪1台和静电放电靶（美国ESDEMC A40014）1个以及静电放电靶适配器（美国ESDEMC A40025）1对。首先测量放电靶适配器插入损耗和反射系数。用一对相同的静电放电靶适配器面对面相连接后接到网络分析仪测试S11，S22和S21, S12参数是否符合标准要求。

图2. 放电靶适配器插入损耗和反射系数测试装置

图3，插入损耗测试结果图4. 反射系数测试结果

静电放电电流靶适配器的测试结果显示，插入损耗最大不到-0.2dB, 小于标准要求的-0.3dB，1GHz以下反射系数小于-30dB，1GHz以上小于-20dB，均优于标准要求。

3.2 静电放电电流靶-衰减器-传输线链（系统）插入损耗

先校准好网络分析仪，再将放电靶适配器与要校准的静电放电靶安装好后再接到网络分析仪测试静电放电电流靶-衰减器-传输线链（系统）插入损耗：

放电靶－衰减器－传输线的链插入损耗测试原理

测试结果如下图，标准要求静电放电电流靶－衰减器－传输线的链插入损耗: 频率范围（≤1GHz）：±0.5dB；频率范围（1GHz～4GHz）：±1.2dB。

北京东方计量测试研究所（航天514所）2011年对这个放电电流靶校准证书（WC11-1733）6的结果是，频率范围≤1GHz：±0.2dB（远优于标准要求的±0.5dB）, 频率范围1GHz～4GHz：±0.7dB(远优于标准要求的±1.2dB）。可见，其频率特性非常好。

3.3放电枪放电实测电流波形

对每一个放电靶，在测试灵敏度和插入损耗之后，安装在法拉第箱上，用EST802静电放电枪进行实际测试波形。

3GHz Oscilloscope

4. 结论

本文参考IEC61000-4-2标准阐述了静电放电电流靶－衰减器－传输线链的传输阻抗和插入损耗的测试方法。这一方法为我国静电放电发生器的校准和制定我国新标准参考。但是这只是校准静电发生器电流的方法，而要校准静电放电发生器，另一重要参数是“开路电压”。希望以后的IEC61000-4-2标准或我国标准不但规定电流的校准方法，也规定电压的校准方法。

5.参考文献

1黄久生李春萍 ESD发生器开路电压和电流波形校准方法探讨安全与电磁兼容 2011.04

2 GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验

3 IEC61000-4-2

4 ESDEMC A4001 静电放电靶技术参数

5 ESDEMC A4002 静电放电靶适配器技术参数

6北京东方计量测试研究所校准证书（WC11-1733）