主要介绍了汽车在冬天低湿度环境下静电的产生、危害以及汽车电子产品静电放电抗扰度测试标准的相关内容。
静电的产生与危害
静电产生:在冬天低湿度环境下,人们穿着较厚衣服,累积的静电电荷到一定程度,在操控汽车过程中与电子产品接触,会通过电子产品到大地的阻抗进行放电,产生很大的脉冲电流。
静电释放环节:静电可由电子模块运输与仓储、汽车生产线装配、汽车维修、汽车操作等一系列环节释放。
静电危害:静电放电是汽车电子产品的主要干扰源,会使汽车电子元件被击穿而损坏,造成电子产品误动作或失效。
静电放电抗扰度测试标准
标准分类:汽车电子零部件和整车静电放电抗扰度测试标准有国际标准、地区性标准以及整车厂商自行制定的测试标准3类。
不同国家与地区的标准
欧盟:汽车电磁兼容指令要求静电放电测试按照整车厂商的标准进行。
北美地区:采用SAEJ1113_13或三大车厂自己的电磁兼容规范。
日本地区:采用日本车厂自己定义的电磁兼容规范。
其他国家:采用ISO10605或以之为基础的国家标准。
静电设计防范
对于静电的设计防范开始于实验与标准,通过审视这些标准,能够更好地理解防止静电破坏的设计边界 。
汽车在冬天低湿度的环境下,身上的衣服较厚,累积的静电电荷到一定程度,在操控汽车的过程中与电子产品接触,就会通过电子产品到大地的阻抗进行放电,产生很大的脉冲电流。实际上静电可以由一系列的环节进行释放,电子模块运输与仓储、汽车生产线的装配、汽车维修汽车操作等。静电放电,是汽车电子产品的一个主要干扰源,会使汽车电子元件被击穿而损坏,造成电子产品误动作或失效。
对于静电的设计防范开始于实验与标准,通过审视这些标准,能够更好地理解防止静电破坏的设计边界。汽车电子零部件和整车静电放电抗扰度测试标准有国际标准、地区性标准以及整车厂商自行制定的测试标准3类,如表所列。实际上各个国家与地区采用汽车电磁兼容的标准是不一样的,欧盟的汽车电磁兼容指令要求静电放电测试按照整车厂商的标准进行,北美地区采用SAEJ1113_13或三大车厂自己的电磁兼容规范,日本地区采用日本车厂自己定义的电磁兼容规范,其他国家则采用ISO10605或以之为基础的国家标准。
静电标准
围绕 ISO10605 标准修订后汽车电子产品静电放电测试的相关变化展开,介绍了新标准在放电模型、放电方式等方面的内容,以下是详细总结:
ISO10605 标准修订影响
版本更替:ISO10605 在 2008 年修订后逐渐取代 2001 版本,各大厂商对应的静电标准随之变化。新标准更注重地区标准统一,方便设计。
引入新模型:最新标准引入 IEC6100 - 4 - 2 的模型,有 4 组参数代表放电模型。
放电模型参数
电阻配置
Ro = 2kΩ 电阻实验:代表人体直接通过皮肤放电,电阻较大,能量较小,是 2001 版唯一人体模型,2008 版作为一种情况考虑。
Ro = 330Ω 电阻实验:代表人体通过金属部件,工具、钥匙和戒指等放电,针对车内或车外易接触的电子模块操作。
电容配置
Co = 150pF:表征人体在驾驶舱外的情况。
Co = 330pF:表征人体在驾驶舱内的情况。
新标准因同等的内阻降低,静电能量比原有标准设计得更大,不同厂家更新标准时可能有新要求。
放电方式
直接放电
定义:在电子模块上直接静电释放,分为接触放电和空气放电。
接触放电:静电直接通过表面接触对电子模块放电。
空气放电:靠近电子模块通过气隙对其放电,通常有电弧现象。
选择原因:接触放电不确定因素少,空气放电波形受环境因素(温度、湿度、电压等)、静电枪接近校验靶速度、电子模块表面形状影响,重复性差;接触放电上升时间陡峭,放电电流波形含丰富谐波成分,低实验电压也能取得严格测试结果。
间接放电
定义:模拟人体在靠近被测设备上的物体时的放电,放电电流产生瞬变场影响被测设备。
操作方式:对带电电子模块做间接放电,采取对水平耦合板用接触放电来模拟,施加在模块每一边实验点的水平耦合板上。
随着ISO10605在2008年进行了修订,已逐渐取代2001版本,各大厂商对应的静电标准也会随之变化。某种程度而言,新标准更加注重各个地区的标准统一,也方便进行设计。在最新的标准中引人了IEC6100-4-2的模型,有4组参数代表了放电模型。
①电阻有两种不同的配置,表征着放电的导体:
>Ro=2kΩ电阻的实验,代表人体直接通过皮肤放电,相对而言电阻较大,能量较小,是2001版中规定的唯一的人体模型,在2008版中作为一种情况进行考虑。>Ro=330Ω电阻的实验,代表人体通过金属部件工具、钥匙和戒指等放电,选择这个电阻主要是针对车内或车外容易接触的一些电子模块进行操作。
②电容有两种不同的配置,表征着人的位置:
>Co=150pF表征人体在驾驶舱外的情况
>Co=330pF表征人体在驾驶舱内的情况
事实上,新的标准对静电的能量比原有标准设计得更大,因为同等的内阻降低了。不同厂家在更新标准时可能对这一点有新的要求。因此对于汽车电子零部件设计工程师来说,需要按照这些标准来指导设计。还有一点需要注意,在原有直接放电的基础上,增加了间接放电的方式。
①直接放电:在电子模块上直接静电释放,可分为接触放电和空气放电。>接触放电:静电直接通过表面接触对电子模块进行放电。》空气放电:靠近电子模块通过气隙对其放电,通常有电弧现象发生。原则上,凡可以用接触放电的地方一律用接触放电。首先因为接触放电的不确定因素比较少;与之相应,空气放电波形受环境因素温度,湿度和电压等的影响,静电枪接近校验靶速度的影响,电子模块表面的形状对电极场强分布的影响,这几个因素使得空气放电的重复性很差。其次接触放电有极其陡峭的上升时间,因此放电电流波形中包含了极其丰富的谐波成分,即使选择比较低的实验电压,也能取得比同等级电压较高的空气放电更加严格的测试结果。
②间接放电:模拟人体在靠近被测设备上的物体时的放电,放电电流产生一个可以影响被测设备的瞬变场。对带电电子模块做间接放电,采取对水平耦合板用接触放电来模拟,施加在模块每一边实验点的水平耦合板上。
不同的放电方式推荐的测试等级也是不同的,可以通过表来选择不同的测试等级。
汽车在冬天低湿度环境下,人们穿厚衣服易累积静电,操控汽车时与电子产品接触会放电产生大脉冲电流。静电可通过电子模块运输仓储、汽车生产线装配、维修、操作等环节释放,是汽车电子产品主要干扰源,会击穿电子元件,造成误动作或失效。
汽车电子零部件和整车静电放电抗扰度测试标准分国际、地区性及整车厂商自定三类。不同国家地区标准不同,欧盟按整车厂商标准,北美采用 SAEJ1113_13 或三大车厂规范,日本用自身定义规范,其他国家采用 ISO10605 或以其为基础的标准。
ISO10605 在 2008 年修订后取代 2001 版,更注重地区标准统一,引入 IEC6100 - 4 - 2 模型,有电阻和电容配置参数。新标准静电能量更大,还增加了间接放电方式。直接放电分接触放电和空气放电,优先选接触放电;间接放电模拟人体靠近物体时的放电。
不同放电方式推荐测试等级不同。