presentatie - EMC

Een generieke aanpak
ESD problemen
Patrick Dijkstra
DARE!! Instruments
Agenda
•
•
•
•
•
•
Hoe ontstaat Statische Elektriciteit?
Wat zijn de effecten?
Wat zijn de gevolgen?
Hoe is de ESD-puls gedefinieerd?
Hoe pakken we ESD aan?
Demonstratie
Hoe ontstaat statische elektriciteit?
• Wrijving
Tribo elektrisch effect
• Ladingsscheiding Geïnduceerde lading
• Druk
• Verwarming
Piezo elektrisch effect
Pyro elektrisch effect
Tribo elektrisch effect
Lucht
Asbest
Konijnenbont
Glas
Mica
Mensenhaar
Nylon
Wol
Bont
Lood
Zijde
Aluminium
Papier
Katoen
Staal
Hout
Amber
+
_
Was
Hard rubber
Nikkel/koper
Bras/zilver
Goud/platina
Sulfiet
Acetaten/rayon
Polyester
Celluloid
Orlon
Saran
Polyurethaan
Polyethyleen
Polypropyleen
PVC
Silicium
Teflon
Geïnduceerde lading I
• Als een geladen object in de buurt van een
niet geladen object komt, kan er
elektrostatische lading worden
geïnduceerd in het ongeladen object.
Q=C*V
of
V = Q/C
Geïnduceerde lading II
• De capaciteit tussen objecten neemt af als de
afstand tussen de objecten toeneemt:
4 pF
2 pF
1 pF
25 V
50 V
100 V
• Bij een constante lading neemt de spanning toe!
Wat zijn de effecten van ESD?
• DC-veld
• Corona effect
• Elektrisch veld
– Voor de ontlading
– Na de ontlading
• Magnetisch veld
• Stroominjectie
Wat zijn de gevolgen?
• Voor apparaten:
– Resetten product
– Communicatieverstoring
– Defect raken product
• Losse onderdelen
– Defect raken
• Thermisch (stroom)
• Diëlectrische doorslag (spanning)
Voorbeeld ESD schade I
Bond wire
(18 um)
ESD-schade
Voorbeeld ESD schade II
Voorbeeld ESD schade IIIa
Voorbeeld ESD schade IIIb
Hoe is de ESD-puls gedefinieerd?
•
•
•
•
Spanning
Stroom
Stijgtijd
Pulsduur
• Wanneer voel je een ESD puls?
Hoe pakken we ESD aan?
• Niet lineaire componenten
– Transorbs
– Surge arresters
– Zener diodes
• Lineaire componenten
– Weerstanden
– Spoelen
– Condensatoren
Niet lineaire componenten
• Waarom gangbare methode?
• Wat zijn de gevolgen?
– Hoogfrequent fenomenen  AM detectie
• Wat is dan de aanpak?
– Additionele filtering
Lineaire Componenten
• Waarom niet?
– Snelle gewenste signalen
• Spanning condensator
• Rekenvoorbeeld
Opbouw spanning over Cfilter
Stel:
ESD ontlading (Vmax)
Filter condensator
ESD capaciteit
(Human body model)
Ontlaad weerstand
: 8 kV
: 10 nF
: 150 pF
: 0 Ohm
RDischarge
CESD
CFilter
Opbouw spanning over Cfilter
QESD
=
CESD * Vmax
Behoud van lading, dus:
QESD = ( CESD + Cfilter ) * Vmax Of: Vmax = QESD / ( CESD + Cfilter )
Een discharge van 8 kV levert een spanning van ongeveer
120 Volt op over een 10 nF filter condensator.
Randvoorwaarden
Spanningsrating ( > 50 VDC)
- Diëlectrische sterkte > 300% overload
Ontlaad pad (weerstand)
- Geen opbouw van spanning
Hoge kwaliteit condensator (X7R)
- Lage degradatie tgv spanningsafhankelijkheid
Vragen?
Bedankt voor uw
aandacht!
Meer info:
Site www.dare.nl
E-mail: [email protected]