手机的ESD测试

作者: 蓝天
2016-10-13 {{format_view(8809)}}
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手机的ESD测试
来源:顺络电子

由于ESD故障会造成手机工作异常,死机,甚至损坏并引发其他的安全问题,所以工信部强行要求手机产品在上市销售前的入网测试中,必须进行ESD及其他浪涌电流测试。

 ESD标准文件
我国现用的静电放电抗扰度试验标准GB/T17626.2 等同于1995年的IEC 61000-4-2标准,自1999年12月1日实施以来,多次修改和完善。在IEC 61000-4-2标准中,规定了具体的测试模型,测试环境,测试设备,测试平台及判定标准。
另外比较常见的还有JESD22-A114-B(美国电子工业联合会标准,人体模型条件下电子元件的静电放电敏感度试验),以及ESDSTM5.1:美国静电放电协会标准,人体模型条件下电子元件的静电放电敏感度试验)。

 测试模型与环境
对于手机ESD测试而言,以人体模型(HBM)为主。人体上的静电电压通常会达到8-10kV,在干燥环境,化纤衣服时,甚至高达12-15 kV。
人体放电模型有两种:接触放电(Contact Discharge,ESD模拟器的电极与手机保持接触,模拟器内部的放电开关激励放电)与空气放电(Air Discharge,ESD模拟器的放电电极靠近手机,由模拟器静电击穿空气,产生放电电流)。表一为标准中规定的人体放电等级表。

表1. 人体放电等级
IEC 61000-4-2标准,为了尽可能使环境参数对试验结果产生影响,规定:
➤环境温度:15~35℃
➤相对湿度:30%~60%
➤大气压力:86~106kPa

 测试仪器
ESD测试需要仪器如下
1. 静电放电发生器
静电放电发生器的主要规范如下:
➤储能电容:150pF±10%
➤放电电阻:330Ω±10%
➤充电电阻:50MΩ~100MΩ
➤输出电压:接触放电 8kV(标称值)
空气放电 15kV(标称值)
➤输出电压示值的容许偏差:±5%
静电放电发生器主要由直流电压发生器、充电电容、充电电阻、放电电阻、放电开关和放电头组成。直流高压源对150pF电容充电,电容向放电回路端瞬间充电,从而模拟静电放电过程。其等效电路图如图1所示

图1. 静电放电发生器等效电路图
2.标准规定的测试台
IEC 61000-4-2标准对试验台的配置有一定要求,架构图如图2所示

图2. 测试台架构图
标准中对试验台的具体配置要求如下:
1.一张放置在接地参考平面上的0.8m高的木桌
2.平放在桌面上的水平耦合板(HCP),面积为1.6m*0.8m
3.竖放在桌面上的垂直耦合板(VCP),面积为0.5m*0.5m
4.一个0.5 mm厚绝缘垫,将手机电缆与HCP隔离;接地参考平面应选择厚度不小于0.25mm的铜或铝合金薄板,其他参考平面的面积不得小于1㎡,且每边至少应伸出ECU或耦合板之外0.5m,并将它与电力系统大地相连
5.耦合板:应采用和接地参考平面相同的金属和厚度,而且经过每段分别设置470kΩ的电阻与接地参考平面相连

 ESD测试步骤
手机的ESD测试步骤如下:
1.调整手机的工作模式:待机模式或者通话模式
2.选择静电枪的放电模式:接触放电和空气放电
3.放电频率:每点至少打10次,每次放电间隔时间为1s,每次放电后接地导走残留电荷

 结果判定
1.空气放电
➤±5kV,±8 kV:待测手机无异常,功能正常则判定Pass,否则判定Fail
➤±15kV :非永久性故障判定为Pass,否则判定Fail
2.接触放电
➤±3kV,±4 kV:待测手机无异常,功能正常则判定Pass,否则判定Fail
➤±8kV :非永久性故障判定为Pass,否则判定Fail

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