Thử nghiệm ESD (IEC 61000-4-2): mẹo thực tế và biện pháp khắc phục

Thử nghiệm phóng tĩnh điện (ESD) kiểm tra khả năng miễn nhiễm với phóng điện từ người hoặc vật. Phóng điện có sườn rất nhanh (nano giây), nên bố trí bo mạch và nối đất ảnh hưởng mạnh đến kết quả.

Phương pháp thử nghiệm

• Phóng điện tiếp xúc: đầu phóng chạm vào phần dẫn điện (vỏ kim loại, ốc vít, vỏ đầu nối) trước khi phóng. Phương pháp này có độ lặp lại cao hơn nên được tiêu chuẩn ưu tiên.
• Phóng điện qua không khí: đầu phóng tiến gần bề mặt cách điện (khe ghép nhựa, nút bấm) và phóng điện qua không khí. Dùng ở những nơi không thể phóng điện tiếp xúc.
• Phóng điện gián tiếp: phóng điện chế độ tiếp xúc vào mặt phẳng ghép ngang (HCP) và mặt phẳng ghép đứng (VCP) để đánh giá ảnh hưởng của phóng điện từ vật ở gần, và được thực hiện cùng với phóng điện trực tiếp.

Trình tự và tiêu chí đạt

• Phóng điện qua không khí được áp dụng ở mọi mức trong bảng dưới đây cho đến và bao gồm mức quy định; phóng điện tiếp xúc và gián tiếp được áp dụng tại mức quy định (IEC 61000-4-2:2025). Tuân theo tiêu chuẩn sản phẩm nếu tiêu chuẩn đó quy định khác.
• Thử nghiệm với số lần phóng và cực tính theo tiêu chuẩn sản phẩm và kế hoạch thử nghiệm (tiêu chuẩn cơ bản thường dùng 10 lần cho mỗi cực tính tại mỗi điểm), và tuân thủ khoảng thời gian giữa các lần phóng.
• Phân loại kết quả theo tiêu chí trong tiêu chuẩn sản phẩm (duy trì hoạt động bình thường, hoạt động sai tạm thời và tự phục hồi, cần người vận hành can thiệp). Xác định chúng trước trong kế hoạch thử nghiệm.

Mức thử và giá trị dòng phóng điện

Tiêu chuẩn sản phẩm có thể quy định mức khác. Phiên bản 3.0 (2025) giữ nguyên các giá trị mức như Phiên bản 2.0.

Giá trị dòng phóng điện dùng để hiệu chuẩn máy phát ESD. Ip1 là dòng đỉnh thứ nhất (±15%, thời gian tăng khoảng 0.8 ns); Ip2 là dòng đỉnh thứ hai trong khoảng 10 đến 40 ns (−20%/+40%), mới có từ Phiên bản 3.0. I30 và I60 là dòng điện tại 30 ns và 60 ns sau khi bắt đầu phóng (±30%).

Biện pháp khắc phục trên bo mạch

• Đặt điốt TVS ngay tại đầu nối và giữ đường mạch đến chân cần bảo vệ càng ngắn càng tốt. Điện cảm của đường mạch làm tăng điện áp kẹp, vì vậy cũng cần giữ đường hồi đất ngắn.
• Dẫn dòng phóng điện về đất vỏ máy trước để dòng này không đi qua các mạch nhạy cảm, và thiết kế đường nối giữa vỏ máy và đất của bo mạch.
• Thêm bộ lọc RC và chống dội bằng phần mềm cho các tín hiệu nhạy cảm như reset và ngắt (công cụ tính: bộ lọc RC).
• Các mối ghép của vỏ máy là đường để phóng điện đi vào. Hãy cân nhắc gioăng dẫn điện hoặc mối ghép chồng mí.

Ghi chú thực tế

• Trong một lần thử phóng điện qua không khí, chúng tôi thấy phóng điện đi vào qua khe hở trên vỏ máy. Chỉ siết bu lông là không đủ; điều quyết định là đặt gioăng dẫn điện hoặc vật liệu cách điện vào khe hở.