但是,我们见到的电流减小前后并不一致。当PDA直接放在接地板上时,初始电流尖峰降低了10%。当PDA放在0.9cm绝缘层上时,初始电流尖峰减低33%(图 4)。在20ns点,直接放在接地板上的PDA受到的冲击要小69%,而位于绝缘层上的PDA受到的冲击要小93%。电流减少是在冲击状态下给PDA充电的结果。在每次冲击测试过程结束后,我们必须将PDA接地使它回到未充电状态才能进行下次测量。
图5
图5所示原理图可以用来很好地定量理解上述测量。150pF电容和330Ω电阻对IEC 61000-4-2兼容ESD qiang来说是标准电路元件。qiang与接地板之间的寄生电容提供了IEC 61000-4-2电流波形中包含的初始电流尖峰。这种寄生电容值只有几个pF,在定量讨论中我们可以忽略不计。
工程师将电流探头放在放电qiang的尖端周围,然后开始直接向接地板放电,如图中的短线所示。对图3中直接放电到接地板的电流在300ns时间内进行积分,可以得到1.21 μC的电量。这个电容几乎完全等于给150pF电容充电到8kV所预测的电容量。
向PDA的放电通过一个并行平板电容表示,其中一个极板是PDA的一部分,另一个极板是接地板。在脉冲初期,PDA电容提供较低的阻抗,注入进PDA的电流近似于到地的放电电流。继续施加脉冲,电荷在PDA到接地板电容中累积,因此PDA上的电位上升,直到PDA和接地板之间的电位和150pF电容上的电压相等。这时,不再有电流流动,即使ESD qiang的电容还没有完全放电。
对充电到PDA的电流进行积分,可以得到从ESD qiang转移到PDA的电荷数量。从ESD qiang转移到PDA的电荷量可以用来计算ESD qiang的150pF电容上剩下的电压,然后再算出PDA上的电压。理解这个电压以及PDA上测到的电荷之后,就可以计算出PDA和接地板之间的电容(见表1)。
测量结果表明,直接放在接地板上的PDA充电到6,253V,而位于0.9cm绝缘层上的PDA充电到7,381V。这些数据分别对应于两种情况下的41.9pF和12.6pF电容。利用1kHz电感、电容和电阻计,对直接放在接地板上的PDA进行电容测量,结果是34pF。鉴于测量技术的不同,这个结果相当合理。
测量表明,来自ESD qiang的电流在电子系统承受ESD冲击期间是可测量的。在本例中我们发现,像PDA或手机等便携式系统上的冲击能量要比源自ESD qiang的全部冲击能量要小得多。
一个简单电路模型和基于测量电流的计算可以生成许多有用的信息,如转移到被测系统的电荷、系统升高的电压以及系统接地电容的近似值。在初始电流尖峰中的峰值电流不会像余下电流波形一样降得那么多。
这个结果与模型也是一致的。在这个模型中,PDA的接地电容提供了初始电流尖峰的低阻抗到地路径。这种测量技术可以用在空隙放电的情况,只要到电流探头的意外放电不被解释为到被测设备的放电。