專利名稱：用于具有非金屬外殼的無接地設備的靜電檢測平臺的制作方法
用于具有非金屬外殼的無接地設備的靜電檢測平臺技術領域
本發明屬于電磁兼容抗干擾技術領域，尤其涉及一種用于具有非金屬外殼的無接地設備的靜電檢測平臺。
背景技術：
帶電的絕緣體本身不會對電子設備產生靜電危害，然而靜電放電將對電子設備的正常工作產生非常嚴重的威脅。靜電產生過程中的正電荷或負電荷逐漸累積，從而與周圍環境產生電位差，電荷經由放電路徑而產生在不同電位之間的轉移即為靜電放電，簡稱 ESD0靜電放電的產生需要有三個條件1、靜電電荷在絕緣體上的積累；2、靜電電荷通過接觸或者感應向導體轉移；3、充滿靜電電荷的導體靠近金屬物體產生靜電放電；靜電放電的能量可以通過兩種方式耦合到電子電路，一種為傳導耦合，即靜電放電電流直接流經敏感電路威脅其正常工作；另一種為輻射耦合，即靜電放電能量通過空間電磁場耦合產生高壓、大電流威脅電子電路的正常工作，空間電磁場耦合又包括電容耦合和感應耦合。
靜電放電對電力電子系統的危害主要分為三種類型1、硬件危害；2、軟件危害；3、瞬時干擾；其中硬件危害將直接損壞系統硬件，軟件危害影響系統的軟件運行但不造成物理損壞，而瞬時干擾不會產生錯誤，但是現象很明顯。
電力電子設備根據外殼的導電性分為金屬外殼和非金屬絕緣體外殼，其中非金屬外殼相比金屬外殼特點的電力電子設備更容易遭受靜電放電損害。具有金屬外殼的設備有一個非常顯著的優點，它的金屬外殼可以作為ESD電流的一個泄流路徑，但同時它也促進了靜電放電；對于非金屬絕緣體外殼設備，它的優點是阻止了靜電放電的發生，但是除非做到絕對的絕緣，否則通過接縫和隙縫靜電放電就可能發生。例如針對如圖1所示的某型電力集中器，它的外殼為塑料材料，屬于非金屬絕緣體，當采用水平耦合板或者垂直耦合板進行放電試驗時，電力集中器的塑料外殼會聚集大量同極性的放電電荷，屬于金屬導體的電路板支架連接著外殼和集中器內部的PCB電路板，聚集在外殼上的大量靜電電荷通過該支架和空間電磁場耦合進入電子電路，產生靜電放電，從而嚴重影響了電路中敏感的電力電子器件的正常工作。這是具有非金屬絕緣體外殼的電力電子設備的一種常見靜電放電模型。
雖然靜電放電的防護問題在系統設計期間就應該被充分考慮，而不是當產品被檢測到靜電問題時才增加靜電防護措施，但是系統設計階段不可能將所有的靜電問題都考慮清楚，無法避免成品存在靜電問題。針對已完成產品的ESD問題，為避免在電路上施加具體措施影響系統的工作狀態，一般選擇在外圍采取防護措施，四種常用的主要抑制方法有1、靜電泄漏與耗散；2、靜電中和； 3、靜電屏蔽；4、環境增濕；根據計量檢測標準，檢測環境是標準的檢測環境，具有標準的空氣濕度，故方法4只適合實際運用中的靜電抑制，而且可靠性和穩定性較低；如果采用靜電中和方法則需要專用的靜電消除器，而且靜電消除器屬于輔助設備，不宜嵌入電子設備內部以解決實際設備的靜電放電問題。故常采用1、3兩種方法。
靜電放電測試是部分電力電子產品的強制測試項目，根據靜電放電抗擾度試驗國家標準GB17626. 2-2006規定，靜電放電的測試方法主要分為以下四種1、接觸放電方法(contact discharge method)實驗發生器的電極保持與受試設備的接觸并由發生器內的放電開關激勵放電的一種實驗方法。
2、空氣放電方法(air discharge method)將實驗發生器的充電電極靠近設備并由火花對設備激勵放電的一種實驗方法。
3、直接放電(direct application)直接對受試設備實施放電。
4、間接放電(indirect application)對受試設備附近的耦合板實施放電，以模擬人員對受試設備附近的物體的放電。發明內容
本發明目的是提供一種用于具有非金屬外殼的無接地設備的靜電檢測平臺，該靜電檢測平臺解決非金屬外殼無接地系統的靜電放電難的技術問題，提供了一種快速有效的泄流途徑，從而消除靜電放電的對設備正常工作的干擾。
為達到上述目的，本發明采用的技術方案是一種用于具有非金屬外殼的無接地設備的靜電檢測平臺，包括試驗桌、作為基地參考平面的水平耦合板位于此試驗桌上表面，一用于放置所述無接地設備的第一絕緣襯墊層位于此水平耦合板中央區域，此第一絕緣襯墊層的面積小于水平耦合板面積，第二絕緣襯墊層位于此水平耦合板上并位于第一絕緣襯墊層一側，一垂直耦合板固定于此第二絕緣襯墊層表面；靜電放電發生器，此靜電放電發生器的電極端用于與所述無接地設備接觸，靜電放電發生器另一端通過導線連接到第一絕緣襯墊層，靜電放電發生器的電極端經導線連接到接地參考平面；所述水平耦合板通過串聯有阻抗電阻的導線連接到接地參考平面； 四個側面靜電膜分別位于所述非金屬外殼內表面的四個側面上，一底面靜電膜位于所述非金屬外殼內表面的底面上，此底面靜電膜與側面靜電膜電連接且底面靜電膜的面積大于側面靜電膜的面積。
上述技術方案進一步改進技術方案如下1.上述方案中，所述接地參考平面為一金屬薄板，此金屬薄板四周均伸出水平耦合板夕卜0. 5m。
2.上述方案中，所述第一阻抗電阻由兩個阻值為470kQ的電阻組成，所述第二阻抗電阻由兩個阻值為470kQ的電阻組成。
3.上述方案中，所述側面靜電膜厚度為0. 5mm ；所述底面靜電膜厚度為0. 5mm。
4.上述方案中，所述側面靜電膜形狀均為矩形并位于側面中心位置，所述底面靜電膜形狀均為矩形并位于底面中心位置。
5.上述方案中，所述側面靜電膜長度為非金屬外殼側面長度的1/3，所述側面靜電膜寬度為非金屬外殼側面寬度的1/3 ；所述底面靜電膜長度為非金屬外殼底面長度的 1/3，所述底面靜電膜寬度為非金屬外殼底面寬度的1/3。
由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點本發明用于非金屬外殼無接地設備的靜電檢測平臺，針對非金屬外殼無接地系統，能提供靜電放電需要快速有效且靜電放電阻力最小的泄流途徑，克服了現有非金屬外殼無接地設備沒有快速有效的泄流途徑的缺陷，有效解決了非金屬外殼無接地系統的靜電放電防護問題，使得因而靜電放電能量最終會通過該電容進入大地，最后被消耗掉而不會影響設備的正常工作；其次，第一，本發明提出了一種“ESD地”靜電放電防護裝置，可以較好地解決非金屬外殼無接地系統的靜電放電防護問題，本發明所采用的材料為0. 5mm厚度的銅質靜電膜，價格便宜，即以非常低的成本解決了設備的靜電放電問題，具有較高的經濟效益， 本發明只在設備內部的地面和側面采取措施，并為對設備的PCB板進行任何整個處理，故不會影響設備的工作性能，對于設備沒有負面影響。
圖1是本發明靜電檢測平臺結構示意圖；圖2是本發明非金屬外殼無接地設備中靜電膜位置示意圖； 圖3是本發明靜電放電泄流原理圖。
以上附圖中1、試驗桌；2、水平耦合板；3、第一絕緣襯墊層；4、第二絕緣襯墊層； 5、垂直耦合板；6、靜電放電發生器；7、無接地設備接觸；8、接地參考平面；9、阻抗電阻；10、 側面靜電膜；11、非金屬外殼；12、底面靜電膜；13、電極端。
具體實施方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述實施例一種用于具有非金屬外殼的無接地設備的靜電檢測平臺，包括 試驗桌1、作為基地參考平面的水平耦合板2位于此試驗桌1上表面，一用于放置所述無接地設備的第一絕緣襯墊層3位于此水平耦合板2中央區域，此第一絕緣襯墊層3的面積小于水平耦合板2面積，第二絕緣襯墊層4位于此水平耦合板2上并位于第一絕緣襯墊層3 —側，一垂直耦合板5固定于此第二絕緣襯墊層4表面；靜電放電發生器6，此靜電放電發生器6的電極端用于與所述無接地設備7接觸，靜電放電發生器6另一端通過導線連接到第一絕緣襯墊層3，靜電放電發生器3的電極端經導線連接到接地參考平面8 ；所述水平耦合板2通過串聯有阻抗電阻9的導線連接到接地參考平面8 ； 四個側面靜電膜10分別位于所述非金屬外殼11內表面的四個側面上，一底面靜電膜12位于所述非金屬外殼11內表面的底面上，此底面靜電膜12與側面靜電膜10電連接且底面靜電膜12的面積大于側面靜電膜10的面積。
上述側面靜電膜10形狀均為矩形并位于側面中心位置，所述底面靜電膜12形狀均為矩形并位于底面中心位置。
上述側面靜電膜10長度為非金屬外殼11側面長度的1/3，側面靜電膜10寬度為非金屬外殼11側面寬度的1/3 ；所述底面靜電膜12長度為非金屬外殼11底面長度的1/3， 所述底面靜電膜12寬度為非金屬外殼11底面寬度的1/3。
上述側面靜電膜10厚度為0. 5mm ；所述底面靜電膜12厚度為0. 5mm。
上述接地參考平面8為一金屬薄板，此金屬薄板四周均伸出水平耦合板2外0. 5m。
上述阻抗電阻9由兩個阻值為470k Ω的電阻組成。
本實施例上述用于具有非金屬外殼無接地設備的靜電檢測平臺具體解釋如下。
靜電放電抗擾度對于某些產品是一個強制性檢測項目，生產企業產品如若不能通過檢測，將對其產量和銷量造成很大損失，從而直接造成企業的經濟虧損。另一方面，存在靜電放電危害的設備很容易影響到人們的日常生活，造成不必要的損失。本發明專利是解決電力電子設備靜電放電問題的方法之一，該方法可以很好地解決為金屬外殼的靜電放電問題，提高設備的抗干擾性能。
本實施例的結構原理圖如圖2所示，主要采用金屬銅材料靜電膜創造人為靜電放電地(即ESD地)，ESD地分別設置與設備內殼的側部和底部。
1.側面ESD地設計方案側面ESD地的設置主要是增加靜電放電電流的流通途徑，該ESD地與設備內部的PCB 板地線相連接，經過該ESD地的設置及時疏導PCB板上由于耦合或者直接放電產生的電荷， 降低靜電放電對PCB板上敏感工作模塊的干擾或損壞。待靜電電荷被疏導至ESD地上時， 一方面通過該ESD地與實地之間的耦合電容泄漏，另一方面通過該ESD地與底部ESD地的連接轉移到底部ESD地，通過底部ESD地與實地之間的耦合電容泄漏。
該ESD地采用0. 5mm厚度的金屬銅材料靜電膜，采用矩形形狀，最終采用固態凝膠固定與設備側面的中心位置。側面ESD地具體尺寸設計長按照設備側面長的三分之一大小設定； 寬按照設備側面高的三分之一大小設定； 厚度0. 5mm ；位置設置于側面的中心位置； 2、底部ESD地設計方案底部ESD較側面ESD的尺寸更大，它是設備的靜電放電能量耗散的主要途徑。該ESD 的設置首先是加快靜電放電能量的耗散，其與側面的ESD相互連接，能夠較好地疏導PCB電路中和側面ESD地上的靜電放電電荷。最終除了側面ESD地泄漏掉的靜電能量以外的所有靜電放電能量，通過底部ESD地與實地之間的較大的耦合電容耗散掉，最終消除靜電放電的對設備正常工作的干擾。
該ESD地同樣采用0. 5mm厚度的金屬銅材料靜電膜，采用矩形形狀，最終采用固態凝膠固定與設備的底部的中心位置。底部ESD地具體尺寸設計
長按照設備側面長的二分之一大小設定；寬按照設備側面高的二分之一大小設定； 厚度0. 5mm ；位置設置于側面的中心位置；本實施例針對非金屬外殼無接地系統。靜電放電需要快速有效的泄流途徑，而無接地系統存在的問題就是沒有這種快速有效的泄流途徑，因此需要為無接地系統創造一個供靜電放電使用的特殊地，簡稱為ESD地。所以，在設備內部側邊中心位置固定一個尺寸為 a/3*a/3的靜電膜，底部中心位置固定一個a/2*a/2的靜電膜，并且將側邊和底部的靜電膜用粗導線連接，通過該方法人為地為該電力集中器創造了一個ESD地；當進行靜電放電試驗時，靜電外殼會產生大量的同極性電荷，由于ESD地的存在，外殼上聚集的大量電荷向屬于導體的靜電膜(即ESD地)轉移，最終所有的電荷會聚集在所創造的ESD地上；另外，側邊的靜電膜與PCB地線相接，因而ESD地也為電路板內的靜電放電能量提供了一個泄流途徑。最終外殼上的電荷和來自電路板內部的靜電放電能量都通過ESD地和大地之間的分布電容消耗掉，具體泄流原理，其中C為ESD地和大地之間的分布電容，由于該分布電容是靜電放電阻力最小的泄流途徑，因而靜電放電能量最終會通過該電容進入大地，最后被消耗掉而不會影響設備的正常工作。該發明可以很好地解決非金屬外殼無接地系統的靜電放電防護問題。表1靜電放電發生器的特性要求
權利要求
1.一種用于具有非金屬外殼的無接地設備的靜電檢測平臺，其特征在于包括試驗桌(1 )、作為基地參考平面的水平耦合板(2)位于此試驗桌(1)上表面，一用于放置所述無接地設備的第一絕緣襯墊層(3)位于此水平耦合板(2)中央區域，此第一絕緣襯墊層(3)的面積小于水平耦合板(2)面積，第二絕緣襯墊層(4)位于此水平耦合板(2)上并位于第一絕緣襯墊層(3)—側，一垂直耦合板(5)固定于此第二絕緣襯墊層(4)表面；靜電放電發生器(6 )，此靜電放電發生器(6 )的電極端(13 )用于與所述無接地設備(7 ) 接觸，靜電放電發生器(6)另一端通過導線連接到第一絕緣襯墊層(3)，靜電放電發生器 (3)的電極端經導線連接到接地參考平面(8)；所述水平耦合板(2)通過串聯有阻抗電阻(9)的導線連接到接地參考平面(8)；四個側面靜電膜(10)分別位于所述非金屬外殼(11)內表面的四個側面上，一底面靜電膜(12)位于所述非金屬外殼(11)內表面的底面上，此底面靜電膜(12)與側面靜電膜 (10)電連接且底面靜電膜(12)的面積大于側面靜電膜(10)的面積。
2.根據權利要求1所述的靜電檢測平臺，其特征在于所述側面靜電膜(10)形狀均為矩形并位于側面中心位置，所述底面靜電膜(12)形狀均為矩形并位于底面中心位置。
3.根據權利要求1所述的靜電檢測平臺，其特征在于所述側面靜電膜(10)長度為非金屬外殼(11)側面長度的1/3，側面靜電膜(10)寬度為非金屬外殼(11)側面寬度的1/3 ； 所述底面靜電膜(12)長度為非金屬外殼(11)底面長度的1/3，所述底面靜電膜(12)寬度為非金屬外殼(11)底面寬度的1/3。
4.根據權利要求1所述的靜電檢測平臺，其特征在于所述側面靜電膜(10)厚度為 0. 5mm ；所述底面靜電膜(12)厚度為0. 5mm。
5.根據權利要求1所述的靜電檢測平臺，其特征在于所述接地參考平面(8)為一金屬薄板，此金屬薄板四周均伸出水平耦合板(2)外0. 5m。
6.根據權利要求1所述的靜電檢測平臺，其特征在于所述阻抗電阻(9)由兩個阻值為 470k Ω的電阻組成。
全文摘要
一種用于具有非金屬外殼的無接地設備的靜電檢測平臺，包括試驗桌、水平耦合板，放置所述無接地設備的第一絕緣襯墊層，第二絕緣襯墊層位于此水平耦合板上并位于第一絕緣襯墊層一側，一垂直耦合板固定于此第二絕緣襯墊層表面；靜電放電發生器；所述水平耦合板通過串聯有阻抗電阻的導線連接到接地參考平面；四個側面靜電膜分別位于所述非金屬外殼內表面的四個側面上，一底面靜電膜位于所述非金屬外殼內表面的底面上，此底面靜電膜與側面靜電膜電連接且底面靜電膜的面積大于側面靜電膜的面積。本發明靜電檢測平臺解決非金屬外殼無接地系統的靜電放電難的技術問題，提供了一種快速有效的泄流途徑，從而消除靜電放電的對設備正常工作的干擾。
文檔編號G01R1/02GK102539937SQ20121004104
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月22日 優先權日2012年2月22日
發明者劉勇, 張宇環, 蔡省洋, 黃學軍 申請人:蘇州泰思特電子科技有限公司