ПРИЛОЖЕНИЕ А
(информационное)
А.1 Общие положения
Защита оборудования от разряда статического электричества имеет большое значение для изготовителей и потребителей. Широкое использование микроэлектронных компонентов вызывает необходимость исследования различных проблем надежности ТС и систем и поиска путей повышения надежности. Влияние импульсных разрядов статического электричества становится более значимым для неконтролируемых условий окружающей среды.
Оборудование также может быть подвержено воздействию электромагнитного поля, когда возникают разряды от обслуживающего персонала на близлежащие предметы. Кроме того, разряды могут возникнуть между металлическими предметами, такими, как стулья и столы, находящиеся поблизости от оборудования. Однако, основываясь на опыте, существующем к настоящему времени, можно считать, что испытания, описанные в настоящем стандарте, достаточно точно моделируют эффекты от воздействия описанных явлений. Эта сторона проблемы будет изучаться, что может привести к изменениям настоящего стандарта.
Электростатические разряды от оператора могут привести к сбоям оборудования или повреждению электронных компонентов в зависимости от параметров импульса разрядного тока (амплитуда, время нарастания, длительность и т.д.).
Важность проблемы и необходимость разработки защитных мер, помогающих предотвратить нежелательные эффекты из-за разряда статического электричества на оборудование, потребовало разработки стандартизованных методов испытаний, описанных в настоящем стандарте.
А.2 Влияние условий окружающей среды на уровни заряда
  Возникновению электростатических зарядов в наибольшей степени способствуют использование синтетических покрытий и низкая относительная влажность воздуха в помещениях.
Трение одежды оператора может вызывать накопление электростатических зарядов. Оператор может заряжаться непосредственно или в результате электростатической индукции. В последнем случае проводящий коврик не обеспечит защиты до тех пор, пока оператор не будет заземлен на него соответствующим образом.
Значения напряжения, до которого могут быть заряжены различные ткани в зависимости от относительной влажности воздуха, приведены на рисунке A.1.
Рисунок А.1 - Максимальные значения напряжения, до которого могут быть заряжены операторы
при контакте с материалами, упомянутыми в разделе А.2
ТС могут подвергаться воздействию ЭСР величиной до нескольких киловольт в зависимости от типа синтетической ткани и относительной влажности окружающего воздуха, а также воздействию импульсных электромагнитных полей, когда происходят электростатические разряды от оператора на расположенные вблизи ТС металлические предметы и оборудование.
А.3 Влияние окружающей среды на воздушные и контактные ЭСР
Для определения требований помехоустойчивости к ЭСР в качестве основного параметра используются уровни электростатического напряжения, устанавливаемые в соответствии с условиями окружающей среды у потребителя. Однако установлено, что электромагнитное воздействие оказывает не столько величина электростатического напряжения, вызывающего разряд, а в большей степени импульсный разрядный ток. Также установлено, что пропорциональность разрядного тока нарушается по отношению к напряжению перед разрядом на более высоких уровнях напряжения.
Исходя из вышеизложенного, требования помехоустойчивости для окружающей среды у потребителя должны быть определены в значениях амплитуды разрядного тока.
Использование этой концепции облегчает проектирование испытательного устройства. Компромисс в выборе зарядного напряжения испытательного устройства и разрядного сопротивления позволяет обеспечить требуемые амплитуды разрядного тока.
А.4 Выбор степеней жесткости испытаний
Степени жесткости испытаний, выбираемые в соответствии с типовым размещением и условиями окружающей среды, приведены в таблице A.1.
Таблица А.1 - Руководство по выбору степеней жесткости испытаний
Степень жесткости |
Относительная влажность, |
Антистатический материал |
Синтетический материал |
Максимальное напряжение, кВ |
|
|
|
|
|
2 |
10 |
+ |
4 |
|
3 |
50 |
+ |
8 |
|
4 |
10 |
+ |
15 |
Рекомендуемые степени жесткости испытаний соответствуют указанным в разделе 5 настоящего стандарта.
Для некоторых материалов, например, дерева, бетона и керамики, вероятный уровень не выше степени жесткости 2.
Примечание - При выборе степени жесткости испытаний для конкретной обстановки необходимо учитывать воздействия наиболее существенных параметров ЭСР. Наиболее существенным параметром, возможно, является скорость изменения разрядного тока, которая может быть получена при различных комбинациях зарядного напряжения, пикового разрядного тока и времени нарастания. Например, требуемое воздействие ЭСР 15 кВ для окружения из синтетического материала более чем достаточно перекрывается степенью жесткости 4 (8 кВ/30 А) при использовании контактного разряда ИГ в соответствии с настоящим стандартом. Вместе с тем при очень низкой влажности среды и применении синтетических материалов возникают более высокие напряжения, чем 15 кВ. В случае испытаний оборудования с изолирующими поверхностями можно использовать метод воздушного разряда при напряжении до 15 кВ.
А.5 Выбор точек воздействия ЭСР
Испытательные точки для воздействия разрядами могут включать, например, следующие:
- точки на металлических частях корпуса;
- любая точка на панели управления или на клавиатуре и любые другие точки связи "человек - машина", такие как переключатели, рукоятки, кнопки и другие доступные для оператора места;
- индикаторы, светодиоды, щели, решетки, корпуса соединителей и т.п.
А.6 Техническое обоснование использования метода контактного разряда
Результаты испытаний методом воздушного разряда зависят от влияния, например, скорости приближения разрядного наконечника, влажности и конструкции испытательного оборудования, приводящих к изменениям времени нарастания импульса и величины тока разряда. Вследствие этого предпочтительно использовать контактный разряд.
В приведенных выше конструкциях испытательного оборудования электростатический разряд моделировался посредством разряда заряженного конденсатора через разрядный наконечник на ИТС, при этом разрядный наконечник через зазор создает искру на поверхности ИТС.
Искровой разряд - очень сложное физическое явление. Было установлено, что при изменяющемся до возникновения искрового разряда зазоре результирующее время нарастания (или нарастающий фронт) тока разряда может меняться от менее 1 нс до более 20 нс по мере изменения скорости приближения.
Один из предлагаемых путей стабилизации времени нарастания - использовать механически фиксируемый зазор искры. Хотя при применении этого метода время нарастания стабилизируется, он не может быть рекомендован, поскольку результирующее время нарастания намного медленнее, чем время нарастания естественного ЭСР, которое должно быть смоделировано.
Высокочастотная составляющая реального ЭСР этим методом моделируется не должным образом. Использование различных типов переключающихся устройств вместо открытой искры дают все еще низкие скорости нарастания фронта по сравнению с реальным ЭСР.
Единственным переключающим устройством, известным к настоящему времени, которое в состоянии стабильно производить быстро нарастающие разрядные токи, является реле.
Реле должно иметь соответствующую величину по напряжению и обеспечивать одиночный контакт (чтобы избежать двойных разрядов на фронте нарастания). Для более высоких напряжений предпочтительными являются вакуумные реле. Опыт показывает, что с использованием реле в качестве переключающего элемента не только форма измеряемого разрядного импульса намного более стабильна в своей нарастающей части, но также и результаты испытаний реальных ИТС более повторяемы.
Следовательно, импульсное управляемое реле является устройством, которое вырабатывает требуемый импульс тока (амплитуда и время нарастания).
Этот ток соотносится с реальным напряжением ЭСР, как описано в разделе А.3.
А.7 Выбор элементов ИГ
Для того, чтобы отобразить емкость человеческого тела, должна быть использована накопительная емкость с номинальным значением 150 пФ.
Для имитации сопротивления человека, держащего металлический предмет, как например, ключ или инструмент, должно быть использовано сопротивление 330 Ом. Установлено, что эта ситуация достаточно типична, чтобы отобразить все разряды от человека.