Tóm tắt

Hình: Thử nghiệm ESD

Giới thiệu

Trong quá trình sản xuất, sử dụng và vận chuyển thiết bị điện và điện tử, hiện tượng phóng tĩnh điện do tĩnh điện cơ thể người, tĩnh điện ma sát và các yếu tố khác dễ tạo ra các xung điện áp cao tức thời, gây nhiễu hoặc thậm chí làm hỏng các thành phần cốt lõi như mạch điện, chip và giao diện của thiết bị, dẫn đến hoạt động bất thường, mất dữ liệu hoặc hỏng hóc vĩnh viễn. Đặc biệt đối với các thiết bị trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng, điện tử ô tô, điều khiển công nghiệp và các lĩnh vực khác, độ nhạy cảm với nhiễu tĩnh điện cao hơn, và khả năng chống phóng tĩnh điện đã trở thành một trong những chỉ số cốt lõi của việc kiểm tra tương thích điện từ của sản phẩm.

Để đánh giá hiệu suất của thiết bị điện và điện tử trong các kịch bản nhiễu tĩnh điện, cần có các thiết bị chuyên nghiệp để mô phỏng các mức độ xung phóng điện tĩnh điện khác nhau và thực hiện các thử nghiệm khả năng chống nhiễu tiêu chuẩn. Máy thử nghiệm súng phóng tĩnh điện (ESD Gun Test) là một thiết bị có độ chính xác cao được phát triển đặc biệt cho các thử nghiệm như vậy. Chức năng cốt lõi của nó là tái tạo chính xác dạng sóng phóng điện tĩnh điện và mức điện áp phù hợp với các tiêu chuẩn quốc tế và trong nước, cung cấp các điều kiện thử nghiệm có thể kiểm soát và lặp lại để phát hiện sự ổn định hoạt động của thiết bị. LISUN ESD61000-2 Máy thử nghiệm súng phóng tĩnh điện (ESD Gun Test) được phát triển để đáp ứng các yêu cầu kiểm tra khả năng chống tĩnh điện của thiết bị điện và điện tử. Nó không chỉ đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của các tiêu chuẩn như IEC/EN 61000-4-2 mà còn có những ưu điểm kỹ thuật như phạm vi điện áp rộng, kiểm tra đa chế độ và hiệu chuẩn độ chính xác cao, trở thành một công cụ quan trọng cho các thử nghiệm khả năng chống tĩnh điện trong thiết bị điện tử tiêu dùng, điện tử ô tô, thiết bị công nghiệp và các lĩnh vực khác. 

Nguyên tắc thử nghiệm và khả năng thích ứng với nhu cầu ngành của súng kiểm tra tĩnh điện (ESD gun).

Nguyên lý hoạt động cốt lõi của thử nghiệm súng phóng tĩnh điện (ESD Gun Test) là tạo ra điện tích tĩnh điện với điện áp xác định thông qua mạch tạo điện áp cao, sau đó phóng điện tích này vào thiết bị cần thử nghiệm (EUT) bằng cách tiếp xúc hoặc phóng điện trong không khí thông qua các điện cực phóng điện, mô phỏng quá trình nhiễu tĩnh điện trong các tình huống thực tế. Đồng thời, việc kiểm soát chính xác dạng sóng phóng điện, thời gian tăng dòng điện, khoảng thời gian phóng điện và các thông số khác đảm bảo thử nghiệm đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn và thực hiện đánh giá khoa học về hiệu suất miễn nhiễm của thiết bị.

2.1 Nguyên lý cốt lõi của thử nghiệm khả năng chống phóng điện tĩnh

Các thử nghiệm khả năng chống phóng điện tĩnh điện chủ yếu được chia thành hai chế độ: phóng điện tiếp xúc và phóng điện trong không khí. Chế độ thứ nhất được áp dụng cho các bộ phận kim loại dễ tiếp xúc của thiết bị, giải phóng tĩnh điện thông qua một điện cực nhọn tiếp xúc trực tiếp với điểm cần đo, mô phỏng sự phóng điện tĩnh điện do con người chạm vào các bộ phận kim loại. Chế độ thứ hai được áp dụng cho các bề mặt cách điện của thiết bị, tạo ra sự phóng điện đánh thủng trong không khí thông qua một điện cực tròn trong một khoảng cách nhất định, mô phỏng sự phóng điện tĩnh điện khi cơ thể người tiếp cận các bộ phận cách điện.

Thông qua các mô-đun RC tích hợp, máy phát điện cao áp và mạch điều khiển dạng sóng, thiết bị kiểm tra súng phóng tĩnh điện (ESD Gun Test) có thể tạo ra các dạng sóng phóng điện chính xác theo tiêu chuẩn IEC/EN 61000-4-2, với thời gian tăng dòng phóng điện được kiểm soát trong khoảng 0.7~1ns để đảm bảo tính nhất quán với đặc tính xung của phóng điện tĩnh điện thực tế. Trong quá trình thử nghiệm, máy phát có thể mô phỏng nhiễu tĩnh điện ở các mức độ nghiêm trọng khác nhau bằng cách điều chỉnh điện áp đầu ra, cực tính phóng điện, thời gian và khoảng thời gian phóng điện, từ mức cơ bản 2kV đến mức cao nhất 15kV (mức 4), đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kịch bản ứng dụng của nhiều thiết bị khác nhau. Mức độ hiệu suất miễn nhiễm được xác định bằng cách quan sát trạng thái hoạt động của thiết bị được thử nghiệm dưới các mức độ phóng điện tĩnh điện khác nhau.

2.2 Yêu cầu kiểm tra của các ngành công nghiệp khác nhau đối với súng kiểm tra tĩnh điện (ESD Gun)

Thiết bị điện và điện tử trong các ngành công nghiệp khác nhau có yêu cầu kiểm tra khả năng chống tĩnh điện (ESD) khác nhau do các kịch bản ứng dụng khác nhau. Thiết bị kiểm tra ESD Gun cần có đặc tính đa chế độ, phạm vi rộng và khả năng tương thích cao để đáp ứng nhu cầu kiểm tra của nhiều ngành công nghiệp. Đối với các sản phẩm như điện thoại di động và máy tính bảng trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng, cần thực hiện các thử nghiệm phóng điện tiếp xúc và phóng điện trong không khí trên vỏ máy, nút bấm, giao diện sạc và các bộ phận khác, đòi hỏi máy phát phải có khả năng điều chỉnh điện áp thấp chính xác và chức năng phóng điện tần số cao. Đối với các linh kiện điện tử ô tô như bộ điều khiển và cảm biến trên xe, ngoài việc đáp ứng các tiêu chuẩn chung, còn phải đáp ứng các yêu cầu đặc biệt của tiêu chuẩn ISO 10605, đòi hỏi máy phát phải tương thích với các phụ kiện đặc biệt như tấm ghép nối trường ESD. Đối với biến tần, thiết bị đo lường và các thiết bị khác trong lĩnh vực điều khiển công nghiệp, cần hoạt động ổn định dưới mức phóng điện tĩnh điện cao nhất là 15kV, đòi hỏi máy phát phải có khả năng đầu ra điện áp cao và khả năng điều khiển dạng sóng chính xác.

LISUN ESD61000-2 Thiết bị kiểm tra súng phóng tĩnh điện (ESD Gun Test) có thể bao phủ dải điện áp đầu ra từ 0.1 đến 20kV, và phiên bản nâng cấp của nó đã được cải tiến. ESD61000-2A Thiết bị có thể đạt điện áp 30kV, vượt xa yêu cầu tiêu chuẩn 15kV đối với phóng điện trong không khí cấp 4. Nó hỗ trợ hai chế độ phóng điện (tiếp xúc và không khí) và ba cực điện áp (dương, âm, luân phiên dương-âm), đáp ứng các yêu cầu kiểm tra khả năng chống tĩnh điện của thiết bị điện tử tiêu dùng, điện tử ô tô, điều khiển công nghiệp và các ngành khác, cung cấp các giải pháp kiểm tra tùy chỉnh cho các loại thiết bị khác nhau.

Đặc điểm kỹ thuật cốt lõi của LISUN ESD61000-2 Kiểm tra súng ESD

LISUN ESD61000-2 Máy thử súng chống tĩnh điện ESD Gun Test áp dụng khái niệm thiết kế cốt lõi là độ chính xác cao, khả năng tương thích cao và tính vận hành cao, với những ưu điểm vượt trội về thông số kỹ thuật, cấu hình phần cứng và chức năng kiểm tra. Việc so sánh các thông số kỹ thuật cốt lõi của nó với các mẫu cùng dòng phản ánh đầy đủ đặc tính hiệu năng của thiết bị, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật đáng tin cậy cho các thử nghiệm khả năng chống tĩnh điện ESD, như thể hiện trong bảng dưới đây:

3.1 Điều khiển điện áp đầu ra và dạng sóng với phạm vi rộng và độ chính xác cao

ESD61000-2 Thiết bị kiểm tra súng phóng tĩnh điện (ESD Gun Test) có dải điện áp đầu ra từ 0.1 đến 20kV với độ chính xác điện áp được kiểm soát ở mức ±5%, cho phép điều chỉnh tinh tế từ mức ESD thấp đến cao để đáp ứng các yêu cầu kiểm tra với mức độ nghiêm trọng khác nhau. Thời gian tăng dòng phóng của thiết bị là 0.6 đến 1ns, hoàn toàn tuân thủ tiêu chuẩn IEC/EN 61000-4-2 về dạng sóng phóng, đảm bảo các xung ESD mô phỏng có độ tương đồng cao với các tình huống thực tế.

Ngoài ra, thiết bị được trang bị mô-đun RC 330Ω/150pF có thể thay thế, cho phép lựa chọn các thông số RC phù hợp theo các tiêu chuẩn thử nghiệm và loại thiết bị được thử nghiệm khác nhau, từ đó nâng cao hơn nữa độ chính xác và khả năng tương thích của thử nghiệm. Dữ liệu hiệu chuẩn CNAS của bên thứ ba cho thấy rằng dưới điện áp đầu ra dương và âm từ 2~8kV, dòng điện đỉnh đầu tiên, dòng điện tại 30ns và 60ns vẫn ổn định, và thời gian tăng được kiểm soát trong khoảng 0.89~0.97ns. Tính nhất quán và độ tin cậy của dữ liệu hiệu chuẩn cung cấp sự đảm bảo vững chắc cho kết quả thử nghiệm chính xác.

3.2 Thiết kế hoạt động thử nghiệm đa chế độ và đa chức năng

Để thích ứng với các loại thử nghiệm khả năng chống tĩnh điện khác nhau, LISUN ESD61000-2 Máy kiểm tra súng phóng tĩnh điện ESD Gun Test được thiết kế với nhiều chức năng kiểm tra và chế độ kích hoạt, hỗ trợ kiểm tra đơn điểm, kiểm tra đếm, phóng liên tục 20PPS, kiểm tra tự động theo tiêu chuẩn IEC, chế độ lập trình và chế độ tùy chỉnh, đáp ứng các yêu cầu kiểm tra khác nhau như kiểm tra đơn điểm thủ công, kiểm tra hàng loạt tự động và kiểm tra theo tiêu chuẩn.

Thiết bị có hai chế độ kích hoạt: thủ công và tự động. Chế độ kích hoạt thủ công phù hợp cho các thử nghiệm điểm đơn với định vị chính xác các điểm đo, trong khi chế độ kích hoạt tự động cho phép thử nghiệm phóng điện liên tục nhiều điểm và tần số cao. Số lần phóng điện có thể được cài đặt từ 1 đến 9999 lần, và khoảng thời gian giữa các lần phóng điện từ 0.05 giây đến 99.99 giây, có thể được cài đặt linh hoạt theo yêu cầu tiêu chuẩn và nhu cầu thử nghiệm. Ngoài ra, thiết bị được trang bị màn hình LCD hỗ trợ chuyển đổi giao diện tiếng Trung và tiếng Anh, với giao diện vận hành đơn giản và trực quan, giúp giảm đáng kể độ khó thao tác cho người kiểm tra và nâng cao hiệu quả thử nghiệm.

3.3 Khả năng tương thích cao với tiêu chuẩn và mở rộng phụ kiện

ESD61000-2 Thử nghiệm súng phóng tĩnh điện (ESD Gun Test) hoàn toàn tuân thủ tiêu chuẩn GB/T 17626.2 (IEC/EN 61000-4-2). Các mẫu 2A và 2C cùng dòng sản phẩm cũng tương thích với tiêu chuẩn GB/T 19951 (ISO 10605) dành cho thiết bị điện tử ô tô. Kết quả thử nghiệm có thể được sử dụng làm bằng chứng quan trọng để sản phẩm xin cấp chứng nhận CCC, CE, FCC và các chứng nhận trong nước và quốc tế khác, cung cấp dữ liệu thử nghiệm tiêu chuẩn hóa để tiếp cận thị trường toàn cầu.

Để nâng cao hơn nữa tính chuyên nghiệp và sự liêm chính trong quá trình thử nghiệm, thiết bị có thể được trang bị nhiều phụ kiện hỗ trợ đặc biệt khác nhau, từ... LISUN: Bàn thử nghiệm ESD-DESK được thiết kế theo tiêu chuẩn, bao gồm các tấm tiếp đất kim loại tham chiếu, tấm ghép ngang/dọc và các thành phần khác để cung cấp môi trường thử nghiệm tiêu chuẩn; bộ dụng cụ hiệu chuẩn súng ESD-CALA cho phép hiệu chuẩn chính xác máy phát để đảm bảo độ chính xác thử nghiệm lâu dài; tấm ghép trường ESD-FCP được thiết kế đặc biệt cho thử nghiệm điện tử ô tô, mô phỏng nhiễu ghép trường ESD để đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm đặc biệt của thiết bị điện tử ô tô. Các phụ kiện toàn diện làm cho bộ thử nghiệm súng ESD này trở thành một giải pháp kiểm tra khả năng chống ESD hoàn chỉnh, thích ứng với nhu cầu thử nghiệm đa kịch bản và đa ngành.

Giá trị ứng dụng của thử nghiệm súng bắn tĩnh điện trong kiểm tra thiết bị điện và điện tử

Là một thiết bị kiểm tra khả năng chống tĩnh điện chuyên nghiệp, LISUN ESD61000-2 Kiểm tra bằng súng phóng tĩnh điện không chỉ là công cụ quan trọng để kiểm tra chất lượng sản phẩm và chứng nhận tuân thủ, mà còn đóng vai trò then chốt trong việc tối ưu hóa nghiên cứu và phát triển cũng như kiểm soát chất lượng sản xuất thiết bị điện và điện tử, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho việc quản lý khả năng chống tĩnh điện trong suốt vòng đời sản phẩm và thúc đẩy sự cải thiện tổng thể chất lượng sản phẩm trong ngành.

4.1 Tối ưu hóa thiết kế hệ thống miễn dịch trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển sản phẩm

Trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển thiết bị điện và điện tử, thiết bị kiểm tra súng phóng tĩnh điện (ESD Gun Test) có thể thực hiện nhiều vòng kiểm tra khả năng chống tĩnh điện trên các nguyên mẫu sản phẩm. Bằng cách mô phỏng tĩnh điện ở các mức độ và các bộ phận khác nhau, các lỗi trong thiết kế mạch, bảo vệ chống nhiễu, phương pháp nối đất và các khía cạnh khác có thể được nhanh chóng xác định. Ví dụ, trong nghiên cứu và phát triển điện thoại di động, các thử nghiệm phóng điện tiếp xúc 6kV và phóng điện không khí 8kV có thể được thực hiện trên giao diện sạc, tai nghe, camera và các bộ phận khác bằng thiết bị này. Nếu xảy ra các sự cố như màn hình nhấp nháy hoặc gián đoạn liên lạc, các biện pháp bảo vệ có mục tiêu như thêm điốt TVS và tăng cường chống nhiễu đường tín hiệu có thể được thực hiện để cải thiện hiệu suất chống tĩnh điện của sản phẩm từ nguồn gốc.

4.2 Kiểm tra lô sản phẩm trong giai đoạn kiểm soát chất lượng sản xuất

Trong giai đoạn sản xuất quy mô lớn, thử nghiệm súng phóng tĩnh điện (ESD Gun Test) có thể thực hiện lấy mẫu theo lô và kiểm tra sản phẩm tại nhà máy. Bằng cách chọn ngẫu nhiên các mẫu để kiểm tra ESD theo tiêu chuẩn, khả năng chống tĩnh điện không đạt chuẩn do sự khác biệt giữa các lô linh kiện và biến động trong quá trình sản xuất có thể được phát hiện kịp thời, ngăn chặn các sản phẩm không đạt tiêu chuẩn xâm nhập thị trường. Đối với các sản phẩm có yêu cầu an toàn cao như điện tử ô tô và điều khiển công nghiệp, thử nghiệm khả năng chống tĩnh điện có thể được sử dụng như một hạng mục kiểm tra bắt buộc tại nhà máy. Thử nghiệm phóng điện không khí cao áp 15kV đảm bảo hoạt động ổn định của sản phẩm trong môi trường khắc nghiệt và nâng cao độ tin cậy về chất lượng.

4.3 Cơ sở kiểm tra tiêu chuẩn hóa trong giai đoạn chứng nhận tuân thủ

Các nền kinh tế trên thế giới đã xây dựng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về khả năng chống tĩnh điện (ESD) cho thiết bị điện và điện tử. Sản phẩm phải vượt qua các bài kiểm tra tương ứng để được cấp phép lưu hành trên thị trường. Là một tiêu chuẩn quốc tế chung về kiểm tra khả năng chống tĩnh điện, IEC/EN 61000-4-2 chia các mức thử nghiệm thành 4 cấp độ, với cấp độ cao nhất là cấp 4 yêu cầu phóng điện tiếp xúc 8kV và phóng điện trong không khí 15kV. Hầu hết các thiết bị công nghiệp và thiết bị điện tử tiêu dùng cần đạt cấp độ 3 trở lên.

LISUN ESD61000-2 Máy thử súng phóng tĩnh điện (ESD Gun Test) có thể mô phỏng chính xác các xung tĩnh điện ở mọi mức độ, với dữ liệu thử nghiệm đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn, có tính lặp lại và khả năng so sánh cao, có thể được sử dụng trực tiếp làm bằng chứng thử nghiệm cho các sản phẩm xin chứng nhận trong và ngoài nước. Đồng thời, dữ liệu hiệu chuẩn của thiết bị được chứng nhận bởi CNAS bên thứ ba, đảm bảo tính xác thực và tính phổ quát của kết quả thử nghiệm, giúp doanh nghiệp rút ngắn chu kỳ chứng nhận, giảm chi phí chứng nhận và hỗ trợ kỹ thuật cho việc định vị thị trường toàn cầu của sản phẩm.

Kết luận

Là một công cụ cốt lõi để đánh giá khả năng chống tĩnh điện (ESD) của thiết bị điện và điện tử, Kiểm tra súng ESD Đây là một công cụ quan trọng để kiểm tra khả năng tương thích điện từ của sản phẩm. Điện áp đầu ra chính xác, khả năng điều khiển dạng sóng và thiết kế chế độ hoạt động quyết định trực tiếp tính khoa học và độ tin cậy của kết quả thử nghiệm. LISUN ESD61000-2 Máy thử nghiệm súng phóng tĩnh điện (ESD Gun Test) được phát triển đặc biệt để kiểm tra khả năng chống tĩnh điện của thiết bị điện và điện tử. Thông qua dải điện áp đầu ra chính xác cao từ 0.1~20kV, dạng sóng phóng điện tiêu chuẩn 0.6~1ns và hoạt động thử nghiệm đa chế độ, đa chức năng, nó tái tạo chính xác các xung tĩnh điện và cung cấp các điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn cho việc kiểm tra khả năng chống tĩnh điện của thiết bị.

Thiết bị này không chỉ hoàn toàn tuân thủ tiêu chuẩn GB/T 17626.2 (IEC/EN 61000-4-2) mà còn có thể thích ứng với các yêu cầu thử nghiệm đặc biệt của ngành điện tử ô tô và các ngành công nghiệp khác thông qua việc mở rộng phụ kiện. Nó đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa nghiên cứu và phát triển sản phẩm, kiểm soát chất lượng sản xuất và chứng nhận tuân thủ, giải quyết hiệu quả nhu cầu đánh giá hiệu suất của các sản phẩm khác nhau trong các kịch bản nhiễu tĩnh điện, và cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho việc nâng cao chất lượng sản phẩm trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng, điện tử ô tô, điều khiển công nghiệp và các lĩnh vực khác.

Với sự phát triển của 5G, Internet vạn vật, trí tuệ nhân tạo và các công nghệ khác, sự tích hợp và tính thông minh của thiết bị điện và điện tử ngày càng được cải thiện, và các thành phần cốt lõi như chip và cảm biến ngày càng nhạy cảm hơn với nhiễu tĩnh điện. Yêu cầu về độ chính xác, hiệu quả và tính thông minh của thử nghiệm khả năng chống tĩnh điện sẽ tiếp tục tăng lên. Trong tương lai, thử nghiệm súng chống tĩnh điện (ESD Gun Test) sẽ phát triển theo hướng điều khiển thông minh, thử nghiệm đồng bộ đa kênh và phân tích dữ liệu lớn. Việc ứng dụng các thuật toán trí tuệ nhân tạo sẽ giúp tự động hóa hoàn toàn quá trình thử nghiệm và phân tích dữ liệu thử nghiệm một cách thông minh. Kết hợp với công nghệ dữ liệu lớn, nó sẽ cung cấp các đề xuất chính xác để tối ưu hóa khả năng chống tĩnh điện của sản phẩm. Đồng thời, thiết bị sẽ tiếp tục mở rộng phạm vi điện áp và các loại dạng sóng để đáp ứng nhu cầu thử nghiệm của nhiều thiết bị mới hơn như thiết bị sóng milimét và thiết bị truyền thông lượng tử, cung cấp giải pháp toàn diện và chuyên nghiệp hơn cho việc thử nghiệm khả năng chống tĩnh điện của thiết bị điện và điện tử.