Mục tiêu hiệu chuẩn ESD IEC 61000-4-2 để kiểm định máy phát ESD.

Máy phát phóng tĩnh điện (ESD) có thể hiển thị chính xác điện áp thử nghiệm đã chọn, chẳng hạn như 2 kV, 4 kV hoặc 8 kV, nhưng chỉ riêng chỉ báo đó không xác nhận rằng dạng sóng dòng điện phóng thực tế là chính xác.

Để kiểm tra khả năng chống phóng điện tĩnh điện một cách đáng tin cậy, đầu ra của máy phát ESD phải được xác định đặc tính thông qua một hệ thống đo dòng điện phù hợp.

Mục tiêu hiệu chuẩn ESD cung cấp giao diện cần thiết cho phép đo này.

Trong quá trình kiểm tra, máy phát ESD được phóng điện trực tiếp lên mục tiêu. Xung dòng điện tạo ra được chuyển đổi thành tín hiệu điện và truyền qua bộ suy giảm và cáp đồng trục đến máy hiện sóng băng thông cao.

Sau đó, có thể sử dụng dạng sóng trên máy hiện sóng để đánh giá các đặc điểm chính của xung phóng điện, bao gồm đỉnh dòng điện ban đầu, thời gian tăng và giá trị dòng điện tại các thời điểm xác định.

Mục tiêu hiệu chuẩn ESD sử dụng điện trở đo 2 Ω ±5% , hỗ trợ điện áp thử nghiệm ESD lên đến ±30 kV và cung cấp hiệu suất suy hao chèn xác định cho toàn bộ chuỗi đo mục tiêu – bộ suy giảm – cáp.

Tiêu chuẩn IEC 61000-4-2 thiết lập một phương pháp có thể tái lập để đánh giá khả năng chống phóng điện tĩnh của thiết bị điện và điện tử.

Một bài kiểm tra khả năng chống tĩnh điện (ESD) hoàn chỉnh không chỉ phụ thuộc vào thiết bị cần kiểm tra (DUT) và điện áp thử nghiệm được chọn, mà còn phụ thuộc vào việc máy phát ESD có tạo ra dạng sóng phóng điện như mong muốn hay không.

Phiên bản IEC hiện hành, IEC 61000-4-2:2025 , tiếp tục đề cập đến dạng sóng dòng phóng điện lý tưởng, thiết bị thử nghiệm, thiết lập thử nghiệm và hiệu chuẩn hệ thống đo dòng điện.

Trong thực hành thí nghiệm, điều này có nghĩa là không nên chỉ đánh giá máy phát tĩnh điện dựa trên điện áp hiển thị trên bảng điều khiển phía trước.

Cần phải kiểm tra cả dạng sóng dòng điện phóng thực tế của nó.

Bốn đặc điểm dạng sóng này được sử dụng để đánh giá xem máy phát ESD có tạo ra xung dòng điện phóng cần thiết hay không.

Đối với các phòng thí nghiệm, quá trình xác minh này giúp phân biệt lỗi của thiết bị cần kiểm tra (DUT) với sự cố có thể xảy ra với máy phát tĩnh điện hoặc thiết lập đo lường.

Nguyên tắc đo lường rất đơn giản:

Khi máy phát ESD phóng điện lên mục tiêu, dòng điện sẽ đi qua phần tử đo của mục tiêu.

Mạch mục tiêu chuyển đổi dòng điện phóng thành tín hiệu điện áp tương ứng. Vì xung ESD vừa nhanh vừa có biên độ tương đối cao, nên tín hiệu đầu ra được truyền qua bộ suy giảm trước khi đến máy hiện sóng.

Sau đó, máy hiện sóng sẽ ghi lại dạng sóng để có thể đánh giá các đặc tính dòng điện cần thiết.

Mối quan hệ giữa dòng điện phóng và điện áp đo được

Đối với cấu hình đo lường này:

• Ip = dòng điện phóng tính bằng ampe
• Vm = Điện áp đo được bằng máy hiện sóng, tính bằng vôn

Ví dụ, dòng phóng điện 7.5 A tương ứng với giá trị đo được trên dao động ký xấp xỉ 1.5 V trong điều kiện trở kháng mục tiêu 2 Ω và độ suy giảm 20 dB đã được chỉ định.

Mối quan hệ này áp dụng cho chuỗi đo lường đã được xác định. Nếu mục tiêu, độ suy giảm hoặc cách bố trí kết nối thay đổi, mối quan hệ chuyển đổi cần được kiểm tra lại cho phù hợp.

Chuỗi đo lường hoàn chỉnh gồm mục tiêu – bộ suy giảm – cáp

Một điểm quan trọng về mặt kỹ thuật là mục tiêu hiện tại không nên được xem xét một cách độc lập với phần còn lại của đường dẫn đo tần số vô tuyến.

Hiệu suất suy hao chèn được chỉ định áp dụng cho toàn bộ:

Mục tiêu + Bộ suy giảm + Chuỗi cáp.

Suy hao chèn được đánh giá cho toàn bộ chuỗi thiết bị đích – bộ suy giảm – cáp chứ không phải chỉ riêng thiết bị đích.

Điều này rất quan trọng trong thực tế sử dụng trong phòng thí nghiệm.

Việc thay đổi cáp, bộ suy giảm hoặc cách bố trí đầu nối có thể làm thay đổi đáp ứng tần số của hệ thống đo và do đó ảnh hưởng đến dạng sóng ESD thu được.

Do đó, để thực hiện công tác hiệu chuẩn hoặc kiểm chứng có thể truy vết, các phòng thí nghiệm cần phải xác định và duy trì chuỗi đo lường hoàn chỉnh.

Mục tiêu hiệu chuẩn ESD là một thành phần của hệ thống kiểm định hoàn chỉnh. Nó không phải là một hệ thống hiệu chuẩn ESD tự động độc lập.

Mục tiêu được lắp đặt trong tường của một phòng được che chắn hoặc trong một tấm kim loại dẫn điện có kích thước ít nhất 1.2 m × 1.2 m.

Cách bố trí vật lý của máy phát tĩnh điện cũng rất quan trọng.

Cần bố trí cáp nối đất cẩn thận vì hình dạng của nó có thể ảnh hưởng đáng kể đến dạng sóng đo được, đặc biệt là các giá trị dòng điện ở 30 ns và 60 ns. Việc định tuyến không chính xác có thể gây ra dao động làm biến dạng xung quan sát được.

Đây là lý do tại sao việc kiểm chứng dạng sóng ESD nên được coi là một thiết lập đo lường hoàn chỉnh chứ không chỉ đơn giản là kết nối mục tiêu với máy hiện sóng.

Bộ chuyển đổi hình nón 50 Ω tùy chọn có mục đích khác với mục tiêu dòng điện ESD.

Dòng điện mục tiêu hiện tại được sử dụng khi đo sự phóng điện do máy phát ESD tạo ra.

Bộ chuyển đổi hình nón 50 Ω được sử dụng khi kiểm tra đặc tính RF của hệ thống đo mục tiêu dòng điện.

Nó tạo ra sự chuyển tiếp giữa kết nối đo đồng trục 50 Ω và hình dạng hình học của mục tiêu hiện tại.

Khi hai đường dây bộ chuyển đổi được lắp đặt đối diện nhau, cấu hình kiểm tra sẽ cung cấp:

• Hệ số phản xạ tốt hơn 30 dB ở tần số lên đến 1 GHz;
• Hệ số phản xạ tốt hơn 20 dB ở tần số lên đến 4 GHz;
• Suy hao chèn dưới 0.3 dB trong cấu hình đã nêu.

Mục tiêu hiện tại so với Bộ chuyển đổi xác minh

Do đó, bộ chuyển đổi hình nón không cần phải được coi là một thiết bị kiểm tra ESD riêng biệt. Nó là một phụ kiện xác minh tùy chọn cho mục tiêu hiện tại.