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ECU的ESD静电设计与测试-2:静电标准及测试

2025-05-19 08:47:32·  来源:汽车电子与软件  作者:左成钢  
 
1.9 DUT不通电

DUT不通电状态是模拟在装配过程中或维修时人体对DUT直接放电。也就是说,DUT不通电状态只有直接放电,没有间接放电,这点需要注意。另外,标准要求ESD发生器的电容应为150pF,电阻值依据试验计划的规定(也就是说标准不强制要求电阻值,可以自己定或者与OEM协商确定)。

接触放电模拟的场景是装配过程中或维修时,所以放电位置就是可能会接触到的所有管脚和面,比如对搬运时容易触及的(但不限于)每一个连接管脚(包括DUT凹形连接管脚)、壳体、按钮、开关、显示屏、壳体上的螺母和开口施加放电。空气放电施加在所有的表面和点上。如果一个连接器内有多个密集管脚,难以逐个施加放电时,则可使用横截面积为0.5mm22mm2、长度不大于25mm的绝缘实心金属丝引出。

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DUT不通电试验布置(整理:左成钢)

1.10 DUT表面的影响

不知道大家看标准有没有发现,ESD试验方法的选择很大程度上是基于DUT的表面特性,实际上也就是看DUT表面是否导电,如果DUT是导电表面,则对导电表面和耦合平板可施加空气放电或接触放电。如果考虑到复现性,推荐对导电表面使用接触放电的测试方法,这个前面我们有讲到。

而对于绝缘表面,则主要使用空气放电,这也是由其固有特性决定的。另外,空气放电也可以用来确定覆盖绝缘层的导电板的击穿电压。当然,如前文所讲,也可以使用电极尖端来刺穿漆膜或绝缘膜(如设备厂家未说明涂膜或绝缘膜为绝缘层时)与导电层接触,进行接触放电。此时,因为没有空气放电的电弧路径阻抗,相较于空气放电,接触放电施加给DUT的电流要更大。而对完全绝缘表面,可使用间接接触放电,也就是说对非导电表面附近的导电平面进行间接放电。

1.11 功能要求

标准要求,在试验后,应对DUT进行完整的功能试验,其各项功能应正常,没有永久的损坏。也就是说,试验后DUT各项功能需要能够正常工作。另外,还需要验证电磁兼容保护电路是否损坏,例如我们之前提到的为了提高端口抗干扰能力的输入电容。

1.12 整车试验方法

标准最后还介绍了整车试验方法。整车试验方法是模拟实车运行状态的一种测试方法,所以试验不存在DUT不通电的情况,也就是说,试验时部件应处于正常工作状态,要求放电施加于规定的所有试验点上。同时应使用两种极性放电,这和其他放电的要求是一样的。

整车试验分为三种情况:

1) 对仅可在车内触及的部件进行放电,发生器的电容为330pF,电阻为330Ω或2kΩ,最大试验电压为15kV

2) 对仅可在车外触及的部件进行放电,发生器的电容为150pF,电阻为330Ω或2kΩ,最大试验电压为25kV

3) 对于车内和车外都可触及的部件,使用两种电容,最大试验电压分别为15kV25 kV。也就是说,330pF时最大试验电压为15kV150pF时为25kV

标准要求应对乘员可触及的车辆内外的所有部件,例如,开关、显示屏、车身表面、转向锁、控制器、天线等进行放电。对导电表面使用接触放电电极进行接触放电,但如试验计划中有要求,也可以采用空气放电来对导电表面进行试验。而对非导电表面,则使用空气放电电极进行空气放电。

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ESD整车测试:车外及车内(来源:网络)

试验计划内容应该包括:所有放电的试验点、部件的工作模式、车辆的工作模式(例如,驾驶、怠速、巡航)、任何不同于标准试验的特殊说明和变化。举例来讲,通常试验时发动机运行在驱动或怠速模式,但是如果被测系统(例如巡航控制)需按一定车速行驶,使用测功机时,应在试验计划中规定测试需要的速度。

1.13 试验的严酷等级

关于功能特性状态,标准同样参考的是GB/T 33014.1,也就是我之前多次介绍过的FPSC,这个在GB/T 33014.1的附录A有详细规定,我们在前面介绍GB/T 21437.2标准时也做过了介绍,这里就不再赘述,想了解的同学出门右转,去看前面的文章

关于试验的严酷等级,标准也给出了一些示例,具体的严酷等级可以由OEM和Tier 1共同协商确定,也就是说,严酷等级是协商出来的,而不是死的。这种思想和我们之前文章介绍的是一样的。GB/T标准之所以是推荐标准,不是强制标准,意思就是具体怎么测,严酷等级怎么定,试验算不算通过,都是可以共同协商的。这一点其实非常重要,关于这些内容我们在后面文章会再详细介绍。

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ESD标准关于严酷等级的示例(整理:左成钢)

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