靜電放電模擬器校準(zhǔn)規(guī)范

JJF1397—20131靜電放電模擬器校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于依據(jù)GB/T17626.2《電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗(yàn)》和IEC61000-4-2:2008《電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)試技術(shù)靜電放電抗擾度試驗(yàn)》Electrostaticdischargeimmunitytest)中靜電放電模擬器要求的儀器的校準(zhǔn),其他類型的靜電放電模擬器可參照?qǐng)?zhí)行。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:GB/T4365—2003電工術(shù)語電磁兼容(idtIEC60050(161):1990)GB/T17626.2電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)試技術(shù)靜電放電抗擾度試驗(yàn)IEC61000-4-2:2008電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)試技術(shù)靜電放電抗擾度試驗(yàn)(Elec-tromagneticcompatibility(EMC)—Part4-2:Testingandmeasurementtechniques—Electrostaticdischargeimmunitytest)凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語3.1保持時(shí)間holdingtime放電之前,由于泄漏而使試驗(yàn)電壓下降不大于10%的時(shí)間間隔。3.2轉(zhuǎn)移阻抗transferimpendence靜電放電靶-衰減器-電纜的轉(zhuǎn)移阻抗定義為注入到靶的輸入端的電流和電流輸出端50Ω精密負(fù)載上的電壓之比(精密負(fù)載放置在電纜的一端,替代示波器的負(fù)載)。Vosc。為了使用顯示電壓來計(jì)算未知電流,則需要確定低頻轉(zhuǎn)移阻抗。低頻轉(zhuǎn)移阻抗可以通過以下步驟確定:●在靜電放電靶的前端注入1A的直流電流Isys。電流靶的前端就是進(jìn)行放電的那一面?！裨陔娎|端,即連接示波器一端,連接一個(gè)50Ω精密負(fù)載。50Ω負(fù)載的允差為±1%?！駵y(cè)量精密50Ω負(fù)載上的電壓V50。則轉(zhuǎn)移阻抗為:Zsys4概述4.1靜電放電模擬器的用途2靜電放電模擬器用于模擬人體或物體對(duì)鄰近的電氣和電子設(shè)備靜電放電時(shí)的情況，還包括從人體到靠近關(guān)鍵設(shè)備的物體之間可能發(fā)生的靜電放電。目的在于建立通用的和可重現(xiàn)的基準(zhǔn)，以評(píng)估電氣和電子設(shè)備在承受靜電放電時(shí)的性能。4.2靜電放電模擬器的結(jié)構(gòu)靜電放電模擬器的主要部分包括(見圖1):——儲(chǔ)能電容器C;——分布電容Ca 放電電阻R;——電壓指示器；——放電開關(guān)——可更換的放電電極頭；——放電回路電纜；——電源裝置。Rc直流高壓電源÷Cs+Ca=150pF5計(jì)量特性5.1輸出電壓輸出電壓：1kV～15kV,允差為輸出電壓示值±5%,輸出電壓極性可以為正極5.2接觸放電電流接觸放電電流波形應(yīng)與圖2相符，波形參數(shù)見表1。3等級(jí)指示電壓電流(士15%)A放電開關(guān)操作時(shí)的上升時(shí)間t,(士25%)在30ns時(shí)的電流(士30%)A(士30%)A124224843664886校準(zhǔn)條件6.1.1溫度：15℃~35℃6.1.2相對(duì)濕度：30%～60%6.1.3周圍無影響正常校準(zhǔn)工作的電磁干擾和機(jī)械震動(dòng)6.2校準(zhǔn)用設(shè)備6.2.1高壓表或具有類似功能和指標(biāo)的單臺(tái)儀器或多臺(tái)儀器的組合，例如高壓衰減器和示波器或直流電壓表的組合，也可以使用靜電電壓表。6.2.2高速示波器或具有類似功能和指標(biāo)的單臺(tái)儀器或多臺(tái)儀器的組合。6.2.3靜電放電靶4靜電放電靶應(yīng)符合IEC61000-4-2:2008附錄中的要求。6.2.4用于安裝靜電放電靶的前面板尺寸至少為1.2m×1.2m,從靶中心到前面板平面的邊沿至少0.6m(參見圖4)。示波器放置在前面板后，應(yīng)確保校準(zhǔn)系統(tǒng)具有足夠的注：如果可以通過測(cè)量證明對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的直接耦合路徑不影響校準(zhǔn)結(jié)果，那么可以不需要將示波器屏蔽起來。如果示波器在下面的情況中沒有被觸發(fā)，那么可以認(rèn)為校準(zhǔn)系統(tǒng)具有足夠的抗干擾性能，無需屏蔽室或法拉第籠。●將示波器的觸發(fā)電平設(shè)置為等于最低測(cè)試等級(jí)±2kV的放電電流第一峰值對(duì)應(yīng)的電壓值●ESD發(fā)生器使用最高測(cè)試等級(jí)±8kV,對(duì)靶的外圈(不是內(nèi)圈)進(jìn)行放電。7.1.1被校靜電放電模擬器應(yīng)帶有維持正常工作所必要的附件。靜電放電模擬器必須自帶接地線，接地線長(zhǎng)度應(yīng)為(2.00±0.05)m。7.1.2被校靜電放電模擬器各部分應(yīng)完好無損，無影輸出電壓校準(zhǔn)連接如圖3所示。靜電放電模擬器工作在接觸放電模式或空氣放電模式。將靜電放電模擬器的放電電極與高壓表的輸入圖3輸出電壓校準(zhǔn)連接示意圖靜電放電模擬器校準(zhǔn)連接示意圖如圖4所示。5圖4靜電放電模擬器校準(zhǔn)連接示意圖靜電放電靶必須安裝在符合圖4要求的垂直校準(zhǔn)平面的中心。從靶中心到平面的邊緣至少0.6m。靜電放電模擬器的接地線應(yīng)該連接在靶下方0.5m處的靶平面底部中心的端子上。應(yīng)從接地線的中部將其向后拉起，形成一個(gè)等腰三角形。在校準(zhǔn)過程中，靜電放電模擬器安裝在三腳架或者等效的非金屬的低損耗支持7.2.2.2靜電放電靶輸出端在連接衰減器和電纜后連接到示波器的輸入端，連接如圖5連接示意圖JJF1397—201367.2.2.3靜電放電模擬器工作在接觸放電模式。分別將電壓設(shè)置到±2kV,±4kV,±6kV和±8kV,將示波器設(shè)置為能夠觀測(cè)到靜電放電電流完整波形的合適的量程和觸發(fā)模式。在每一個(gè)電壓等級(jí),分別對(duì)靜電放電靶進(jìn)行5次接觸放電,按照7.2.2.4至7.2.2.6的描述,用示波器對(duì)放電電流波形進(jìn)行記錄。7.2.2.4第一峰值電流測(cè)量根據(jù)示波器采集的電流波形,記錄第一峰值電壓的值,使用電壓值除以低頻轉(zhuǎn)移阻抗得到電流值,填入表A.2。7.2.2.530ns和60ns電流測(cè)量根據(jù)示波器采集的電流波形,以到達(dá)第一峰值10%時(shí)的點(diǎn)為時(shí)間起點(diǎn),分別記錄30ns和60ns后的電壓值,使用電壓值除以低頻轉(zhuǎn)移阻抗得到電流值,填入表A.2。7.2.2.6電流上升時(shí)間測(cè)量根據(jù)示波器采集的電流波形,記錄從第一峰值的10%到90%的間隔時(shí)間,作為上升時(shí)間,填入表A.2。7.2.2.7放電電流波形圖可分別保存示波器采集的±8kV電流波形圖,作為參考加入到校準(zhǔn)報(bào)告中。8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)靜電放電模擬器校準(zhǔn)后,出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書至少應(yīng)包含以下信息:a)標(biāo)題:“校準(zhǔn)證書”;b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同);d)證書的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),每頁(yè)及總頁(yè)數(shù)的標(biāo)識(shí);e)客戶的名稱和地址;f)被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí);g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期,如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)說明被校對(duì)象的接收日期;h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)對(duì)被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說明;i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí),包括名稱及代號(hào);j)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;l)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說明;m)對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明;n)校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí);o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明;p)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書的聲明。9復(fù)校時(shí)間間隔由于復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的,因此,送校單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔,推薦為1年。JJF1397—20137附錄A原始記錄格式表A.1輸出電壓儀器設(shè)定kV標(biāo)準(zhǔn)kV實(shí)測(cè)電壓kV儀器設(shè)定kV標(biāo)準(zhǔn)kV實(shí)測(cè)電壓kV22-2-244-4-466-6-688-8-81010-10-101212-12-121515-15-15表A.2接觸放電電流儀器設(shè)定kV第一峰值的電流A上升時(shí)間ns在30ns時(shí)的電流A在60ns時(shí)的電流A標(biāo)準(zhǔn)實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)測(cè)27.50.84241584622.5126830168-2-7.5-4-2-4-15-8-4-6-22.5-12-6-8-30-16-8JJF1397—20138附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁(yè)格式1輸出電壓儀器設(shè)定kV標(biāo)準(zhǔn)kV實(shí)測(cè)電壓kV儀器設(shè)定kV標(biāo)準(zhǔn)kV實(shí)測(cè)電壓kV22-2-244-4-466-6-688-8-81010-10-101212-12-121515-15-15電壓:Urel=3%(k=2)2接觸放電電流儀器設(shè)定kV第一峰值的電流A上升時(shí)間ns在30ns時(shí)的電流A在60ns時(shí)的電流A標(biāo)準(zhǔn)實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)測(cè)27.50.84241584622.5126830168-2-7.5-4-2-4-15-8-4-6-22.5-12-6-8-30-16-8電流上升時(shí)間:Urel=13%(k=2)電流峰值:Urel=6%(k=2)30ns電流值:Urel=10%(k=2)60ns電流值:Urel=10%(k=2)93波形圖十8kV放電電流波形十8kV放電電流上升沿波形一8kV放電電流波形干—8kV放電電流下降沿波形干本證書所列校準(zhǔn)結(jié)果均可溯源至復(fù)現(xiàn)(SI)單位的中國(guó)國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)。校準(zhǔn)結(jié)果不確定度的評(píng)估和表述均符合JJF1059(等同于ISOGUM)的要求。敬告：1.被校準(zhǔn)儀器修理后，應(yīng)立即進(jìn)行校準(zhǔn)。2.在使用過程中，如對(duì)被校準(zhǔn)儀器的技術(shù)指標(biāo)產(chǎn)生懷疑，請(qǐng)重新校準(zhǔn)。3.根據(jù)客戶要求和校準(zhǔn)文件的規(guī)定，通常情況下12個(gè)月校準(zhǔn)一次。JJF1397—201310附錄C不確定度評(píng)定示例本附錄將對(duì)靜電放電模擬器的校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定。根據(jù)各個(gè)校準(zhǔn)項(xiàng)目的不同,分別討論不確定度的評(píng)定計(jì)算方法。C.1輸出電壓校準(zhǔn)校準(zhǔn)條件:采用高壓表對(duì)靜電放電模擬器的輸出電壓進(jìn)行校準(zhǔn)。C.1.1測(cè)量不確定度分量的評(píng)定根據(jù)實(shí)際的校準(zhǔn)環(huán)境,在靜電放電模擬器輸出電壓測(cè)量中影響總的測(cè)量結(jié)果的不確定度來源主要有以下幾個(gè)因素:(1)高壓表引入的不確定度,作為B類不確定度;(2)重復(fù)測(cè)量引入的校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度分量,作為A類不確定度。C.1.1.1高壓表引入的不確定度由高壓表的技術(shù)指標(biāo)中,得到其準(zhǔn)確度為0.5%+末尾2位數(shù)字,認(rèn)為是矩形分.因復(fù)k量,則其測(cè)量精度為0.75%。通過10次重復(fù)測(cè)量,并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差,得到重復(fù)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差為1.0%。C.1.2輸出電壓校準(zhǔn)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和系統(tǒng)擴(kuò)展不確定度(表C.1)表C.1輸出電壓校準(zhǔn)的不確定度分布數(shù)值%ui(y)%高壓表精度矩形,k=0.750.433重復(fù)性正態(tài)1.01.0輸出電壓的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc1.1輸出電壓的擴(kuò)展不確定度U正態(tài),k=22.2C.2接觸放電電流波形校準(zhǔn)C.2.1第一峰值電流的校準(zhǔn)C.2.1.1測(cè)量不確定度分量的評(píng)定根據(jù)實(shí)際的校準(zhǔn)環(huán)境,在靜電放電模擬器放電電流第一峰值測(cè)量中影響總的測(cè)量結(jié)果的不確定度來源主要有以下幾個(gè)因素:(1)示波器垂直測(cè)量精度引入的不確定度,作為B類不確定度。(2)靜電放電靶-衰減器-電纜的頻率響應(yīng)引入的不確定度,作為B類不確定度。(3)靜電放電靶-衰減器-電纜的電壓/電流轉(zhuǎn)換因子引入的不確定度,作為B類不確定度。(4)失配引入的不確定度,作為B類不確定度。11(5)由重復(fù)測(cè)量引入的校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度分量,作為A類不確定度。C.2.1.1.1示波器垂直測(cè)量精度引入的不確定度示波器的技術(shù)指標(biāo)中,其垂直測(cè)量精度為滿刻度±1.0%,認(rèn)為是矩形分布,包含C.2.1.1.2靜電放電靶-衰減器-電纜的頻率響應(yīng)引入的不確定度因子kC.2.1.1.2靜電放電靶-衰減器-電纜的頻率響應(yīng)引入的不確定度整個(gè)靜電放電靶-衰減器-電纜鏈路連接靜電放電靶適配器在網(wǎng)絡(luò)分析儀上進(jìn)行校準(zhǔn),得到其100kHz~4GHz的頻率響應(yīng)曲線。頻率響應(yīng)曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.10dB,網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量不確定度為0.04dB。由此,得到靜電放電靶-衰減器-電纜的頻率響應(yīng)引入的不確定度為2.5%,認(rèn)為是正態(tài)分布,包含因子k=2。C.2.1.1.3靜電放電靶-衰減器-電纜的電壓/電流轉(zhuǎn)換因子引入的不確定度靜電放電靶-衰減器-電纜的電壓/電流轉(zhuǎn)換因子測(cè)量所使用的標(biāo)準(zhǔn)電流源與多用表進(jìn)行測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)電流源輸出1A直流電流的不確定度為±0.02%,多用表的電壓測(cè)量精度為±0.008%,50Ω精密負(fù)載的精度為±0.5%,重復(fù)測(cè)量,計(jì)算得到靜電放電靶-衰減器-電纜的電壓/電流轉(zhuǎn)換因子引入的不確定度為±0.6%,認(rèn)為是正態(tài)分布,包含因2.4失配引入的不確定度示波器輸入端口的電壓駐波比(VSWR)<1.50∶1。使用網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)靜電放電靶的S11(輸入端口反射系數(shù))進(jìn)行測(cè)量,其最大VSWR=1.17∶1。因此,在示波器和靜電放電靶之間由失配引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度由下式計(jì)算得到:1+×2-1=3.1%失配引入的不確定度為U形分布,因此除數(shù)為。C.2.1.1.5重復(fù)測(cè)量引入的A類不確定度通過10次重復(fù)測(cè)量,并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差,得到重復(fù)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差為1.5%。C.2.1.2系統(tǒng)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和系統(tǒng)擴(kuò)展不確定度(表C.2)表C.2接觸放電電流波形校準(zhǔn)的不確定度分布數(shù)值%ui(y)%示波器垂直測(cè)量精度矩形,k=1.00.58靜電放電靶-衰減器-電纜鏈路頻率響應(yīng)正態(tài),k=22.51.25靜電放電靶-衰減器-電纜的電壓/電流轉(zhuǎn)換因子正態(tài),k=20.60.3失配U形,除數(shù)=3.12.2重復(fù)性正態(tài),除數(shù)=11.51.5第一峰值電流的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc3.0第一峰值電流的擴(kuò)展不確定度U正態(tài),k=26.0JJF1397—201312C.2.2電流上升時(shí)間的校準(zhǔn)C.2.2.1測(cè)量不確定度分量的評(píng)定根據(jù)實(shí)際的校準(zhǔn)環(huán)境,在靜電放電模擬器放電電流第一峰值測(cè)量中影響總的測(cè)量結(jié)果的不確定度來源主要有以下幾個(gè)因素:(1)示波器峰值讀數(shù)引入的不確定度,作為B類不確定度。(2)示波器90%峰值電流讀數(shù)引入的不確定度,作為B類不確定度。(3)示波器10%峰值電流讀數(shù)引入的不確定度,作為B類不確定度。(4)示波器水平測(cè)量精度引入的不確定度,作為B類不確定度。(5)靜電放電靶-衰減器-電纜鏈路引入的不確定度,作為B類不確定度。(6)由重復(fù)測(cè)量引入的校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度分量,作為A類不確定度。C.2.2.1.1示波器峰值讀數(shù)引入的不確定度測(cè)量上升時(shí)間800ps乘以電流峰值的不確定度6.0%得到示波器峰值讀數(shù)引入的不確定度為48ps,認(rèn)為是正態(tài)分布,包含因子k=2。C.2.2.1.2示波器90%峰值電流讀數(shù)引入的不確定度由于示波器的采樣率為10GS/s,即每100ps采樣一個(gè)點(diǎn),由此引入的不確定度為0s.引的不確定度由于示波器的采樣率為10