ESD符合性测试的完整实施

在与前面所介绍的两类测试相对照（快速瞬态猝发和浪涌测试），即便对ESD测试的瞬态耦合模式已有相当明确的定义条件下，在测试期间要完全按照标准来控制ESD也仍然不是那么容易的一件事。测试结果会在相当大的程度上取决于测试工程师的测试技能和经验。特别是在如何正确的选择测试点以及在操作上如何施加适当的测试压力方面尤其需要熟练的技能和丰富的经验。

测试的基本布局是相当直观的。EUT被设置在一个ESD发生器瞬态所要返回的地平面上。该地平面在大小上至少要延伸并超过EUT底部四周或一个耦合面（水平耦合平面）0.5m的距离。显然，与EFT测试相比，ESD测试要求的这个距离更大。地返回导线必须与发生器一起校准。在测试中必须使用与校准时所使用的完全相同的引线。这是因为不同的引线具有不同的电感，而可以造成放电波形的畸变。尤其是脉冲的后沿。该引线在测试期间要始终保持远离EUT，其他结构（按照标准，至少为0.2m）以及测试工程师的身体本身。而设置在地平面上部的EUT与地平面间的距离与EFT猝发测试一样：落地式的设备为10cm，而台式的设备则为测试台的高度（80cm）。EUT四周的净空距离应至少为1m。

就对台式设备的测试而言，要在EUT下面设置一个与它绝缘的，称之为水平耦合平面（HCP）的二级平面。这个二级平面要通过一个泄放电阻引线与地平面相连接。这个导线的构成至关重要：它的目的是要在实际放电期间形成HCP对地的绝缘，但在放电后又允许电荷的泄放。在该引线的两端各设有一个电阻。其目的是要使引线的杂散寄生电感和电容既与HCP隔离又和地平面隔离。但因为这两个电阻必须承受接近于全部所施加的ESD电压，它们的体积应足够大以防止在它们的表面上形成爬电现象。碳合成（不是碳模式或金属膜）材料是构成这类电阻的很好材料。

设置在HCP上的台式EUT的前面板要从该平面的前边缘缩入10cm。在使电缆从HCP悬挂下来时，必要时要尽量远离测试区域。就这一点来讲，事实上，标准中并没有给出明确的规定。虽然在ESD测试中，如其他RF测试电缆的布线和终止一样都会给测试结果带来很大区别，但事实上，EN61000-4-2除了提到它们应该代表安装实践以外，并没有明确规定要如何处置这些电缆。

在测试中，要遵循的步骤被分成两个部分：

1）与EUT的接触和/或空气放电的直接运用。

2）通过耦合平面的间接接触运用。

放电枪本身既可以形成接触放电也可以形成空气放电。就接触放电而言，尖锐的探针在探针顶部与测试点形成直接接触。并通过闭合在枪内的一个的继电器来形成一个脉冲，并同时将测试电压施加在探针上。与空气放电方法相比，这个方法消除了造成空气隙击穿时所存在的许多可变因素。只要是测试点可以很容易就接触到的场合，这个方法是所推荐采用的方法。但假如EUT具有一个绝缘的表面，并且放电仍是可能的场合，使用圆头型钝探针的空气放电方法仍然是必要的。此时探测点的选择重点要放在塑料罩壳内部可能存在有金属化或金属部件的孔洞和缝隙的位置上。比如在钥匙盖以及在窗孔四周的缝隙就是其中两个较为容易出现问题的地方。

ESD枪在测试中必须握成与被测试表面成90°的角度。这是因为被测表面上的任何缝隙都会到影响枪的前端与EUT之间的杂散寄生电容，而这类电容是一个根据枪的位置和方向（与EUT之间）的不同而变化的一个变量。除此以外，在进行空气放电测量时，测试人员手中的ESD枪应处在正电荷的状态。在标准中指出：“探针应以尽可能快的速度（在不引起机械损坏的前提下）接近并接触EUT”。这一点很重要：因为所施加的压力在很大程度上受到接近速度的影响。以一种摇摆的和谨慎的方式接近反而会导致放电体之间的压力存在着很大的差异。

对所有类型的产品都要执行对垂直耦合平面（VCP）的间接放电测试。而对台式设备的各类产品，如上所述还要加上对HCP的间接放电测试。但这个测试仅涉及接触测试。换句话讲，在测试中并不使用放电探针。它模拟了一个邻近导电物体放电所产生的影响。在一个产品具有良好绝缘的场合，事实上，它是唯一的对实际发生放电的测试。在许多情况下，它要比一个直接放电测试所造成的影响小得多。而且一个设计良好的产品将不大会受到它的影响。但在测试完成以前，测试人员不应该想当然的假定结果就是如此。在标准的第一修正案中对上述这个测试方法进行了修改。并明确指出：ESD枪应该以其尖端在EUT面（板）的中心部位垂直接触EUT。显然，这个修正案与标准正文中的说明是有区别的。按照新的修正案，通常要将EUT进行旋转以测试其所有的四个侧面；这样做很可能会比要确保EUT的每个适当表面要缩入HCP边缘10cm容易些。

一个符合性测试的实际操作应按下列步骤进行：

1）选择一组适当的，用于进行测试的测试点，并且要将这些测试点作为参考标注在所绘制的产品文件中的有关测试图中。测试人员可能对哪些部位是产品潜在的弱点部位会有一定的了解。比如孔洞的边缘、接缝处、控制或通风用开口处等。或者已经事先以快脉冲速率完成了一些探索性的测试已确认了某些这类较弱的位置。

2）在每个测试点上，对每个所施加的电压至少要完成十次脉冲放电。每次放电的时间间隔至少为1s，并检查EUT的响应。除非已知最为敏感的极性，否则要对每个极性都完成十次放电测试。这可以是先进行十次正极性放电然后再进行十次负极性放电或对两个极性交叉进行。倘若在每个脉冲后，EUT的放电与所选择的次序无关的话（虽然有时EUT的放电有可能依赖于EUT的设计），甚至可以任意选择你认为最为方便的组合进行。

3）对每个测试点和每组放电的测试，应先从最低的测试电平（2kV）开始测试，逐步增加测试电平直到所规定的最大值。对接触测试而言，最高的典型值为4kV；对空气放电，最高值为4kV+8kV。这样做一方面是标准要求的需要，另一方面也是为了检查对施加电压响应的非线性情况。

标准仅要求测试在设备正常使用中人员可能接近的那些点或表面上进行。这个要求意味着，并不需要在所有潜在敏感点上进行直接测试。公布于2000年11月份的，标准的第二个修正案中对可接近点或表面的含意给出了更为清楚的描述。它同时也对用于对不接地的EUT的测试步骤给出了更为详细的说明。假如在两个脉冲之间所施加的电荷不能完全释放至EUT，比如由于它没有外部连接，那么在每个施加的脉冲电压以后，所施加的电压的胁强也将会有所改变。假如在EUT上，电压的升高是朝着接下来所施加的具有相同极性的电压值方向的话（相同方向），所施加的电压胁强将会有所下降。但假如它的上升与接下来所施加的电压极性相反，那么电压胁强将会增加。为了正确处理好这个问题，需要保证在每次施加的脉冲以后，EUT能够充分的放电。上述的修正案推荐，在测试期间采用一个与EUT相连接的释放电阻电缆。当然其前提是：只要这个电缆的存在不会影响到测试结果。否则，也可以在每个脉冲以后采用一个泄放刷或一个空气电离装置。(www.xing528.com)

最基本的ESD测试标准IEC61000-4-2制定于1995年。实际上它与最早的IEC801-2：1991文件相比没有什么改变。在至止今天的这么长的时间周期里，仍然可以说它是一个相当合理的标准。但同时，人们也已从对这个标准的执行过程中积累了相当丰富的经验而期望有一个更加完整的修正版本。新修订的IEC61000-4-2草案公布于2001年5月（IEC61000-4-2第二版本）。它是一个重新撰写的全新标准。任何关心或涉及ESD测试的个人、部门、实验室或主管部门都应对它有充分了解。新增加的主要内容如下：

1）在每个测试点上的测试次数增加到50次；

2）对测试场地周围的净空区域进行了定义；

3）对发生器的技术规范作为了远为详细的规定；

4）就校准问题制定了几个新的要求；

5）对GRP、HCP、VCP和泄放引线作出了附加的要求；

6）在装置方面：

①要求EUT电缆终止于CDN或EM钳；

②对小型台式EUT定义了一个新的装置；

③新文本还包括了用于非接地设备的测试方法（来自第一版本的A2）。

7）新文本中就测试方法还给出了更为详细的指导性说明。对于接触放电，不再需要满足所有较低的电平。但对空气放电，则仍然需要满足这些较低的电平；

8）对于那些难以再现的故障，新文本提出了一个逐步升级的策略；

9）新文本还以附录的形式给出了几个新的指导性的测试原则。