Jednym z najpowszechniejszych narzędzi do badania odporności jest Generator ESD, co jest niezbędne do testowania osiągalnej odporności produktów elektronicznych na wyładowania elektrostatyczne. Chociaż inżynierowie zazwyczaj skupiają się na dokładności przebiegów, zgodności i procedurach testowych, bezpieczeństwo i właściwe procedury pozostają kluczowymi kwestiami. Generatory ESD wytwarzają bardzo wysokie impulsy napięcia rzędu kilkudziesięciu kilowoltów (w zależności od modelu), co oznacza, że ​​niewłaściwe użytkowanie może spowodować awarię urządzenia, zafałszowanie wyników testów lub zagrożenie porażeniem operatora.
Potrzeba przeprowadzania prawidłowych i bezpiecznych procedur testowania broni ESD rośnie, ponieważ produkty stają się coraz bardziej wrażliwe i zawierają wiele elementów elektronicznych. Laboratoria zawodowe stosują protokoły bezpiecznego postępowania, aby zapewnić, że wszystkie formy rozładowania są przeprowadzane prawidłowo i bezpiecznie, zgodnie z pełnymi wymogami. IEC 61000-4-2.

Zrozumienie ryzyka związanego z generatorami ESD

Chociaż generator ESD nie wykorzystuje ciągłego prądu elektrycznego, jak w urządzeniach energetycznych, jego impuls wyładowania ma bardzo wysoką energię i jest bardzo szybki. Wysokie napięcie w połączeniu z szybkim czasem narastania i gwałtownym skokiem prądu może spowodować natychmiastowe uszkodzenie sprzętu, jeśli zostanie nieprawidłowo obsłużony.
Ryzyka obejmują:
• Nieświadomie spowodował obrażenia ciała.
• Szok dla użytkowników, nieuziemiony potencjał ciała.
• Zniszczenie delikatnych elementów w stanowisku testowym.
• Zniszczenie rodzin półprzewodników lub płyt sterujących.
• Zanieczyszczone próbki testowe z powodu podwójnych wyładowań.
• Podczas badań substancji łatwopalnych istnieje zagrożenie pożarem.
• Niekontrolowane testowanie produktów elektronicznych skutkuje ukrytymi wadami produktów.
Zagrożenia te dodatkowo rosną w przypadku stosowania generatorów o dużej mocy, takich jak 15 kV, 20 kV lub 30 kV. Dlatego w laboratoriach profesjonalistów obowiązują ścisłe środki ostrożności, które należy zachować przed przeprowadzeniem testu z użyciem pistoletu ESD.

Przygotowanie środowiska przed testem

Obszar testowy powinien być przygotowany przed włączeniem generatora ESD. Środowisko musi być nieprzewodzące, suche i czyste. Narzędzia ręczne i akcesoria wykonane z metalu powinny znajdować się poza linią wyładowania. Wiadomo również, że wilgoć zwiększa przewodność na powierzchni i może powodować nieregularne iskrzenie.
Stół testowy należy skonfigurować zgodnie z IEC 61000-4-2, tj. izolowane, chyba że zaznaczono inaczej. Nie powinno być żadnego sprzętu z tapicerką ani powierzchniami wykonanymi z generatorów elektrostatycznych.
Poziom wentylacji powinien być zadowalający, ponieważ wyładowania o wysokiej częstotliwości mogą prowadzić do minimalnej produkcji ozonu. Stężenie ozonu nie jest bardzo wysokie, ale z powodu braku odpowiedniej wentylacji ciągłe testowanie może być niekomfortowe.

Uziemienie operatora i bezpieczeństwo osobiste

Operator nie może przebywać na drodze wyładowania. Korzystanie z generatora ESD bez przestrzegania środków uziemienia jest ryzykowne:
• Stań na izolowanej macie
• Przyspiesz, nie wchodź w bezpośredni kontakt z samolotami naziemnymi.
• W razie konieczności w laboratorium należy nosić obuwie chroniące przed ładunkami elektrostatycznymi lub paski uziemiające.
• Aby zapobiec zmianie przewodności, dłonie powinny być suche.
• Zdejmij wszystkie metalowe przedmioty, takie jak pierścionki czy zegarki.
Operator nie powinien w żaden sposób dotykać odsłoniętych części przewodzących urządzenia testowanego (DUT) podczas rozładowywania ani krótko po rozładowaniu. Urządzenie testowane (DUT) może zawierać ładunek resztkowy po poprzednich rozładowaniach, szczególnie w sekwencjach testowych z użyciem pistoletu ESD o wyższym napięciu.
Według profesjonalnych laboratoriów, generatory ESD powinny być używane wyłącznie przez wykwalifikowanych pracowników. Nowi operatorzy powinni przejść kontrolowane szkolenie, aby poznać odległość łuku elektrycznego, biegunowość rozładowania oraz obszary potencjalnego zagrożenia.

Bezpieczne obchodzenie się z generatorem ESD

Generator ESD jest wyposażony w układy ładowania wysokiego napięcia. Pozostały ładunek na wewnętrznym zespole kondensatorów może pozostać, jeśli nie jest on prawidłowo obsługiwany. Operator musi wyłączyć urządzenie i pozostawić je do całkowitego rozładowania przed dokonaniem jakichkolwiek modyfikacji końcówki rozładowczej lub akcesoriów.
Bezpieczne postępowanie obejmuje:
• Trzymanie pistoletu ESD za miejsca izolowane.
• Wieczne dotykanie końcówki wyładowczej.
• Obsługa obu rąk, nawet jeśli nie jest to przewidziane w projekcie producenta.
• Trzymanie broni skierowanej w stronę ludzi.
• Nie należy nim gwałtownie huśtać ani obracać, ponieważ może to spowodować narażenie na kontakt z powierzchnią przewodzącą prąd.
W przypadku upuszczenia pistoletu ESD należy go sprawdzić i ponownie użyć. Niebezpieczne zachowanie podczas wyładowania może być spowodowane wewnętrznym przesunięciem lub uszkodzeniem.

Prawidłowe ustawienie podczas testu pistoletu ESD

Podczas przeprowadzania testu pistoletu ESD, dokładność pozycjonowania jest bezpieczniejszym i bardziej zgodnym z normami pomiarem. Operator powinien przyjąć stabilną, wygodną pozycję i pewnie trzymać generator. Odległość i kąt powinny być zgodne z planem testu. Nieprawidłowe pozycjonowanie może skutkować niewypałem lub przebiegiem łuku elektrycznego niezgodnym z normą.
Wyładowanie kontaktowe musi mieć solidny, prostopadły kontakt z punktem pomiarowym. Gdy operator naciska pistolet pod kątem, pistolet może wyładować się wewnętrznie lub na niewłaściwej powierzchni. Wyładowanie w powietrzu musi być wykonywane ostrożnie, aby uniknąć powstania łuku elektrycznego, który może prowadzić do nieregularnych wyników.

Rysunek: Generator ESD

Unikanie niezamierzonych ścieżek wyładowania

Nieprawidłowo działająca ścieżka wyładowania może spowodować poważne szkody. Generator ESD może wytwarzać niezamierzone łuki elektryczne, co może powodować:
• Krawędzie stołu
• Śruby metalowe
• Odsłonięte ekrany kabli
• Części ciała operatora
• Narożniki płaszczyzny uziemienia
• Instrumenty testowe
Każdy niepożądany łuk elektryczny może spowodować uszkodzenie, a także unieważnić wyniki pomiarów lub unieszkodliwić testowany obiekt (DUT). Operator przeprowadzi próbę kontrolną sprzętu przed podaniem jakiegokolwiek napięcia. Musi on zmienić położenie swoich urządzeń w taki sposób, aby jedyny możliwy punkt wyładowania wskazywał na żądaną pozycję testu.

Bezpieczne obchodzenie się z biegunowością wysokiego napięcia

Generator ESD zazwyczaj oferuje możliwość wyboru polaryzacji dodatniej i ujemnej. Urządzenia półprzewodnikowe są podatne na polaryzację ujemną, co powoduje większe naprężenia. Zmiana polaryzacji powinna być wykonywana tylko wtedy, gdy pistolet dotyka badanego urządzenia. Może to być niebezpieczne, gdy nastąpi to w trakcie kontaktu, ponieważ może dojść do nagromadzenia się tak dużej ilości ładunków elektrostatycznych, że może dojść do łuku elektrycznego lub może to nastąpić w dowolnym momencie.
Operatorzy muszą również sprawdzać wskaźniki polaryzacji na wyświetlaczu i upewnić się, że polaryzacja jest prawidłowa, zgodnie z planem testowym. Błędna interpretacja polaryzacji może spowodować uszkodzenia spowodowane nadmiernym obciążeniem.

Utrzymywanie integralności sprzętu

Stan fizyczny generatora ma również wpływ na bezpieczeństwo. Kontrola okresowa zapewnia, że:
• Taras wyładowczy jest czysty i nienaruszony.
• Kabel uziemiający jest całkowicie nienaruszony.
• Izolacja uchwytu nie posiada pęknięć.
• Części wewnętrzne nie są zawilgocone.
• Poprawki bezpieczeństwa są wprowadzane do oprogramowania sprzętowego.
• Bezprzewodowe pistolety ESD charakteryzują się stabilnym stanem baterii.
LISUN i inni producenci zalecają regularne przeglądy okresowe w celu zapewnienia bezpiecznej pracy. Urządzenia, które nie przejdą wewnętrznej diagnostyki autodiagnostycznej, nie powinny być używane przed serwisowaniem.

Zapobieganie uszkodzeniom DUT i laboratoryjnym

Podczas przeprowadzania testu pistoletu ESD operatorzy powinni podjąć poważne środki ostrożności, aby zapobiec uszkodzeniu testowanego urządzenia lub otaczającego je sprzętu.
Kluczowe praktyki obejmują:

• Nieużywanie wyższego napięcia niż wymagane.
• Moc UT, która jest ograniczana przepięciami za pomocą obwodów ograniczających przepięcia, gdy jest to konieczne.
• Odstęp czasu między wypisami
• Nie dopuszczać do bezpośredniego odprowadzania spalin z obszarów wentylacyjnych, chyba że jest to konieczne.
• Ochrona czujników, portów i złączy
Niektóre urządzenia testowane (DUT) mogą zachowywać ładunek. Po pomyślnym przejściu testów, odsłonięte powierzchnie przewodzące powinny zostać uziemione ręcznie przez operatora za pomocą izolowanego pręta uziemiającego.

Procedury bezpieczeństwa i wypisu z badania po teście

Po zakończeniu testu generator ESD należy wyłączyć i przechowywać w bezpiecznym miejscu. Operatorzy powinni upewnić się, że urządzenie jest całkowicie rozładowane wewnętrznie. Nie należy przechowywać naładowanego generatora ESD, szczególnie w pomieszczeniach testowych.
Należy uziemić wszystkie powierzchnie testowanego urządzenia (DUT), które mogą przenosić ładunek resztkowy. Przed przeprowadzeniem kolejnego testu należy oczyścić komorę lub laboratorium z przedmiotów przewodzących i ponownie je sprawdzić.

Wniosek

Generator ESD Jest to urządzenie niezbędne do testu odporności na wyładowania elektrostatyczne (ESD), ale powinno być obsługiwane z zachowaniem wysokiego poziomu bezpieczeństwa. Przygotowanie przed testem, uziemienie, pozycjonowanie, zarządzanie polaryzacją, odzyskiwanie po teście itp. – wszystkie te elementy mają istotne znaczenie dla bezpieczeństwa operatora i testowanego urządzenia. Specjaliści zdają sobie sprawę, że dokładny test pistoletu ESD można wykonać tylko wtedy, gdy ściśle przestrzegane są wytyczne bezpieczeństwa. Dzięki regularnym ćwiczeniom z zakresu obsługi, odpowiednio kontrolowanemu środowisku i dobrym poradom zaufanych producentów, takich jak LISUNLaboratoria mogą przeprowadzać analizę ładunków elektrostatycznych o wysokiej lotności z niezawodnością, precyzją i bez szkody.