CN114200371B - 一种用于静电放电抗扰度试验的能力验证装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于静电放电抗扰度试验的能力验证装置，包括直流稳压电路和功能电路，所述功能电路包括验证电路，所述验证电路的正、负输入端分别与所述直流稳压电路的正、负输出端相连，所述验证电路包括串联晶闸管、负载电阻和LED灯，所述功能电路还包括触发电路和接触放电点，所述触发电路的输出端与所述晶闸管的G极相连，所述接触放电点与所述晶闸管SCR的K极相连。利用本发明能力验证装置，能较精准地考核实验室进行静电放电抗扰度试验的能力。

Description

一种用于静电放电抗扰度试验的能力验证装置

技术领域

本发明涉及能力验证领域，特别涉及一种用于静电放电抗扰度试验的能力验证装置。

背景技术

电磁兼容包括电磁干扰和电磁抗干扰两个类别，一个良好的设备或系统在其电磁环境中应不对其他设备造成影响较大的干扰，也能抵抗环境的干扰而保持正常工作。静电放电抗扰度就属于电磁抗干扰类别。人体或物体在某些情况下携带的静电电压能达到几千伏甚至上万伏，直接或间接施加在物品上会形成高压损害；同时，放电电流产生的瞬间磁场也可能对产品内部造成损坏，因此很多产品(特别是电子电气产品)要求在出厂前进行静电放电抗扰度试验以验证产品是否满足行业或标准的要求。

静电放电抗扰度试验通常用静电枪模拟人体或物体携带的静电，可在不同电压等级下对产品进行接触放电或空气放电，并根据试验现象对产品功能受静电影响程度进行分类判定。

传统的静电放电抗扰度试验为定性测试，只能粗略的考察产品的静电放电抗扰能力，如何考核静电放电抗扰度试验室的试验能力，暂未有文件涉及。

发明内容

本发明的发明目的是，提供一种用于静电放电抗扰度试验的能力验证装置，利用该装置，能较精准地考核实验室进行静电放电抗扰度试验的能力。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：一种用于静电放电抗扰度试验的能力验证装置，包括直流稳压电路和功能电路，所述功能电路包括验证电路，所述验证电路的正、负输入端分别与所述直流稳压电路的正、负输出端相连，所述验证电路包括串联晶闸管、负载电阻和LED灯，所述功能电路还包括触发电路和接触放电点，所述触发电路的输出端与所述晶闸管的G极相连，所述接触放电点与所述晶闸管SCR的K极相连。

直流稳压电路为验证电路提供稳定的直流工作电源，验证电路的晶闸管在其G极收到触发信号时导通，LED灯点亮。操作静电枪连接验证电路的接触放电点，随着静电枪施加电压的升高，施加于晶闸管K极的电压也升高，导致流经晶闸管的电流减小，当静电枪施加电压升高至一定值时，流经晶闸管的电流将小于最小维持电流。此时，晶闸管截止，LED灯熄灭。这个电压即为该能力验证装置的静电放电特性值。能力验证活动组织者可通过要求参加能力验证活动的实验室提交该特性值，来对它们进行静电放电抗扰度试验的能力进行考核。

所述负载电阻为电位器，可通过调整电位器的阻值调整静电放电抗扰度试验能力验证装置的LED灯开始熄灭的电压，也即调整其静电放电特性值。

所述触发电路包括依次串联在所述验证电路两端之间的第二电阻、第一电容和第四电阻，所述触发电路还包括第三电阻，所述第一电容和第四电阻的公共端通过所述第三电阻与所述晶闸管的G极相连。

直流稳压电路接通时，第二电阻、第四电阻和第一电容构成脉冲电路，通过第三电阻在晶闸管的G极施加瞬间脉冲电压，使得晶闸管导通，此时，LED灯点亮，待第一电容两端电压稳定后，脉冲消失，根据晶闸管的特性，其继续导通，LED灯维持点亮状态。

所述功能电路还包括一单刀双掷电源开关，其连于所述功能电路的正输入端，其具有一动触头和两静触头，构成一对常开接点和一对常闭接点，所述触发电路、验证电路的正输入端均与所述动触头连接，所述直流稳压电路的正输出端与所述常开接点的静触头连接，所述常闭接点的静触头与所述第一电容和第四电阻的公共端相连。

加入电源开关后，在闭合电源开关时，电源开关的常开接点接通，直流稳压电路为功能电路提供直流电源，同时，在电源开关闭合瞬间，第二电阻、第四R4和第一电容构成脉冲电路，通过第三电阻在晶闸管的G极施加瞬间脉冲电压，使得晶闸管导通，此时，LED灯点亮，待第一电容两端电压稳定后，脉冲消失，根据晶闸管的特性，其继续导通，LED灯维持点亮状态；

而后在电源开关断开后，验证电路无直流电源提供，LED灯熄灭，电源开关断开的同时常闭接点闭合，第一电容通过第二电阻释放电压，防止在快速通断电源开关时，因第一电容两端电压积累，导致脉冲电压过低，不够促使晶闸管导通而点亮LED灯的情况发生。

所述第二电阻与第一电容的公共端与所述晶闸管的G极之间还连接有复位开关RESET。

在电源开关闭合对电路的接触放电点施加静电至LED灯熄灭后，按下复位按钮，直流电源经第二、第三、第四电阻分压后，第三、第四电阻两端的电压施加在晶闸管的G极，使晶闸管导通，LED灯恢复点亮。通过复位开关，可简单的考核人为干预后的恢复情况。

所述直流稳压电路包括稳压模块，直流输入端，市电输入端，变压器和桥式整流电路；

所述市电输入端与所述变压器的原边相连，所述变压器的副边输出到所述桥式整流电路的输入端，所述桥式整流电路的输出端以及所述直流输入端均与所述稳压模块的输入端相连，所述稳压模块的输出端即为所述直流稳压电路的输出端。

本发明中的直流稳压电路可接入交流市电，也可接入直流电，也即其电源既可以由市电提供，也可以由蓄电池提供，可以同时满足GB/T 17626.2标准的电子电气设备和GB/T 19951标准的道路车辆产品静电放电抗扰度试验的能力验证。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)参加实验室使用静电枪对本发明能力验证装置的接触放电点进行放电试验，电压较低时，LED灯维持点亮状态，电压升高至一定值时，LED灯突然熄灭，还可通过复位按钮使LED灯恢复点亮，试验现象明显，较传统的静电放电试验对产品只进行定性的试验做了较大转变，极其适合用于考核实验室进行静电放电抗扰度试验的能力；

2)通过本发明能力验证装置不仅可对实验室进行定量考核，而且，试验过程中，无需连接大量的设备、负载等，只需按照相关标准要求(如GB/T 17626.2、GB/T 19951等)和能力验证作业指导书，对上述能力验证装置进行布置和试验即可，操作便捷；

3)本发明能力验证装置能适配多种产品，如依据GB/T 17626.2标准的，通常采用市电供电的电子电气设备，又如依据GB/T 19951标准的，通常采用蓄电池供电的道路车辆产品。

附图说明

图1为本发明实施例一的用于静电放电抗扰度试验的能力验证装置的电路原理图；

图2为实施例二的能力验证装置的电路原理图；

图3为实施例三的能力验证装置的电路原理图；

附图标记：AC 220V市电电源输入端、FU1可恢复保险、TR1降压变压器、BR1单相整流器、U1稳压芯片、RV1～RV2电位器、D2～D3二极管、R1～R6电阻、C1～C4电容、S1电源开关、RESET复位按钮、SCR晶闸管、D1为LED灯、A和B为直流电源接线柱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一

实施例一的用于静电放电抗扰度试验的能力验证装置的电路结构如图1所示，主要包括直流稳压电路和功能电路。

直流稳压电路用于给功能电路提供稳定的直流电压。

本实施例直流稳压电路市电电源输入端AC 220V与降压变压器TR1的原边相连，变压器TR1的副边输出到单相整流器BR1，单相整流器BR1的输出端以及直流电源接线柱A、B均与稳压模块的输入端相连。稳压模块的输出端即为直流稳压电路的输出端。

稳压模块由稳压芯片U1及其外围电路构成。

本实施例直流稳压电路电源输入端既可以通过三脚电源插头接入交流市电，也可以通过接线柱接入直流电，能同时满足标准GB/T 17626.2和标准GB/T 19951。

本实施例功能电路首先包括了电源开关S1，其为一单刀双掷开关，具有一动触头和两静触头，它们构成一对常开接点和一对常闭接点。在闭合电源开关S1时，电源开关S1常开接点接通，直流稳压电路为功能电路提供直流电源，同时在电源开关S1闭合瞬间，电阻R2、R4和电容C1构成脉冲电路，通过电阻R3在晶闸管SCR的G极施加瞬间脉冲电压，使得晶闸管SCR导通，此时，LED灯点亮，随后，电容C1两端电压稳定，脉冲消失，晶闸管SCR继续导通，LED灯维持点亮状态。此时，使静电枪通过接触放电点INPUT对负载电阻RV1和LED灯形成放电电流，随着静电枪施加电压的升高，负载电阻RV1两端的电压升高，导致流经晶闸管SCR的电流减小，当静电枪施加电压升高至一定值时，流经晶闸管SCR的电流将小于最小维持电流，此时，晶闸管SCR截止，LED灯熄灭。记此时静电枪的放电电压为测得的本能力验证装置的静电放电特性值。能力验证机构可通过收集该特性值，考核实验室进行静电放电抗扰度试验的能力。

图1中的电阻R2、R3、R4、电源开关S1和复位按钮RESET还构成复位电路。在电源开关S1闭合，且通过接触放电点施加静电至LED灯熄灭后，按下复位按钮RESET(停止施加静电)，直流电源经电阻R2、R3、R4分压后，电阻R3、R4两端的电压施加在晶闸管SCR的G极，使得晶闸管SCR再次导通，LED灯恢复点亮。通过复位按钮考核人为干预后的恢复情况，无需切断电源，操作方便。

在电源开关S1断开后，电源开关S1的常开接点断开，功能电路无直流电源供电，LED灯熄灭。电源开关S1断开的同时其常闭接点接通，电容C1通过电阻R2释放两端的电压，防止在快速通断电源开关S1时，因C1电压积累，导致脉冲电压过低，不够晶闸管SCR导通而导致LED灯不亮的情况。

电位器RV1为负载电阻，调整其阻值，可调整能力验证装置的LED灯D1开始熄灭的电压，也即调整能力验证装置的静电放电特性值。

下面为通过本实施例能力验证装置获得的试验数据。

环境温度21.9℃，环境湿度58.2％，静电枪放电网络电容/电阻分别为150pF/330Ω，调整电位器RV2至直流稳压电路输出5.84V，通过接触放电点进行接触式放电测试，调整电位器RV1，测得本能力验证装置的静电放电特性值(LED灯开始熄灭时静电枪的放电电压)与电位器RV1的数据如表1所示。

表1

RV1电阻值/Ω	24.9	28.3	30.2	42.2	47.9	59.4	69.3
								静电电压特性值/kV	7.2	6.4	5.9	4.7	4	3.5	3.3

在一定电压范围内，静电放电特性值U(单位kV)与RV1电阻值R(单位Ω)的关系式为：

U＝0.0022×R²-0.2856×R+12.798。

依据该公式，调整R，即可得到具有期望U的能力验证装置。

实施例二

实施例二的能力验证装置的电路原理图如图2所示，工作过程可参照实施例一的相关电路。与实施例一相比，实施例二在电源开关S1断开时，电容C1上的电压耗散的比较慢。

实施例三

实施例三的能力验证装置的电路原理图如图3所示，工作过程可参照实施例一的相关电路。实施例三与实施例二的主要差别在于，其通过产生额外的触发信号驱动SCR而非借助输入的电压信号。

Claims (6)

1.一种用于静电放电抗扰度试验的能力验证装置，其特征在于，包括直流稳压电路和功能电路，所述功能电路包括验证电路，所述验证电路的正、负输入端分别与所述直流稳压电路的正、负输出端相连，所述验证电路包括串联晶闸管、负载电阻和LED灯，所述功能电路还包括触发电路和接触放电点，所述触发电路的输出端与所述晶闸管的G极相连，所述接触放电点与所述晶闸管SCR的K极相连。

2.根据权利要求1所述的能力验证装置，其特征在于，所述负载电阻为电位器。

3.根据权利要求1或2所述的能力验证装置，其特征在于，所述触发电路包括依次串联在所述验证电路两端之间的第二电阻、第一电容和第四电阻，所述触发电路还包括第三电阻，所述第一电容和第四电阻的公共端通过所述第三电阻与所述晶闸管的G极相连。

4.根据权利要求3所述的能力验证装置，其特征在于，所述功能电路还包括一单刀双掷电源开关，其连于所述功能电路的正输入端，其具有一动触头和两静触头，构成一对常开接点和一对常闭接点，所述触发电路、验证电路的正输入端均与所述动触头连接，所述直流稳压电路的正输出端与所述常开接点的静触头连接，所述常闭接点的静触头与所述第一电容和第四电阻的公共端相连。

5.根据权利要求4所述的能力验证装置，其特征在于，所述第二电阻与第一电容的公共端与所述晶闸管的G极之间还连接有复位开关RESET。

6.根据权利要求5所述的能力验证装置，其特征在于，所述直流稳压电路包括稳压模块，直流输入端，市电输入端，变压器和桥式整流电路；

所述市电输入端与所述变压器的原边相连，所述变压器的副边输出到所述桥式整流电路的输入端，所述桥式整流电路的输出端以及所述直流输入端均与所述稳压模块的输入端相连，所述稳压模块的输出端即为所述直流稳压电路的输出端。

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