CN207114645U - 静电枪等效电路、负载电路以及静电放电分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种静电枪等效电路，包括：一充电电路，通过一第一开关连接一第一电源，第一电源对充电电路进行充电；一放电电路，通过一第二开关连接充电电路，并对一负载电路进行放电；一第三开关，连接第一开关和第二开关，用于控制第一开关和第二开关的断开与闭合。一种负载电路,包括：一第一静电保护电路、一第二静电保护电路以及一晶体管；晶体管串联于被测芯片且与第一静电保护电路和第二静电保护电路并联。一种静电放电分析系统，包括静电枪等效电路和负载电路。用静电枪等效电路模拟静电放电过程，可以进行有效的移植，可以对多个不同的第一电源的电压值进行静电放电分析，提高了效率，并且可以对任意电压等级进行分析。

Description

静电枪等效电路、负载电路以及静电放电分析系统

技术领域

本实用新型涉及汽车制造领域，尤其是一种静电放电分析的系统。

背景技术

汽车产业的快速发展使得零部件的集成度越来越高。另一方面，客户对产品的电磁兼容性能要求也在不断提高，这对零部件通过电磁兼容测试带来了极大的风险。尤其是像静电放电这类对产品破坏性很大的测试，如果电路设计不当，轻则造成测试时信号失真，严重的甚至会造成产品不可恢复的损坏，如芯片损坏，电容击穿，电路烧毁等。

静电放电具有短时间，高电位，强电场，瞬时大电流的特点。现有的静电放电研究几乎都是凭借工程师的现有经验来进行，这样存在以下两点主要不足：首先，缺乏强有力的理论来支持静电放电的正向设计；其次，经验都存在于每个技术人员的大脑中，不利于技术的移植和推广。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种静电枪等效电路、负载电路以及静电放电分析的系统，以解决当前静电放电无法移植和推广的问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种静电枪等效电路、负载电路以及静电放电分析的系统，其中，所述静电枪等效电路包括：

一充电电路，通过一第一开关连接于一第一电源，所述第一电源对所述充电电路进行充电；

一放电电路，通过一第二开关连接于所述充电电路，并对一负载电路进行放电；

一第三开关，连接于所述第一开关和第二开关，用于控制所述第一开关和第二开关的断开与闭合。

优选的，在上述的静电枪等效电路中，所述充电电路包括：一第一电容和一第一电阻，所述第一电容的一端串联于所述第一电阻的一端，所述第一电容的另一端和所述第一电阻的另一端分别连接于所述第一开关的两端。

优选的，在上述的静电枪等效电路中，所述放电电路包括：一第二电阻和一第三电阻，所述第二电阻的一端和所述第三电阻的一端均连接于所述第二开关的一端，所述第二电阻的另一端接地，所述第三电阻的另一端连接所述负载电路。

优选的，在上述的静电枪等效电路中，所述第一开关包括一第一压控开关，所述第一压控开关包括：第一连接端、第二连接端、第一控制端和第二控制端，所述第一控制端和第二控制端分别连接于所述第三开关的两端，所述第一电源的两端分别连接于所述第一连接端和第二控制端，所述充电电路的两端分别连接于第二连接端和第二控制端，所述第二控制端接地。

优选的，在上述的静电枪等效电路中，所述第二开关包括一第二压控开关，所述第二压控开关包括：第一连接端、第二连接端、第一控制端和第二控制端，其中，所述充电电路的两端分别连接于所述第二压控开关的第一连接端和第二控制端，所述第三开关的两端分别连接于所述第一控制端和第二控制端，所述第二控制端接地，所述放电电路连接于所述第二连接端。

优选的，在上述的静电枪等效电路中，所述第一电源包括一脉冲电源，所述第三开关包括一压控电源。

本实用新型还提供了一种负载电路，用于保护一被测芯片，包括：一第一静电保护电路、一第二静电保护电路以及一晶体管；其中，所述晶体管串联于所述被测芯片后分别与所述第一静电保护电路和第二静电保护电路并联。

优选的，在上述的负载电路中，所述晶体管包括一二极管，用以防止反向电压击穿所述被测芯片。

优选的，在上述的负载电路中，所述第一静电保护电路包括一静电保护电容，所述静电保护电容并联于所述第二静电保护电路。

优选的，在上述的负载电路中，所述第二静电保护电路包括：一第四电阻、一第五电路、一第六电阻以及一第三电容，所述第六电阻并联于所述第三电容，该并联电路与所述第五电阻串联，该串联电路与所述第四电阻并联。

本实用新型又一种静电放电的分析系统，包括：

一第一电源；

如上所述的静电枪等效电路，连接于所述第一电源；以及

如上所述的负载电路，连接于所述静电枪等效电路。

优选的，在上述的静电放电的分析系统中，所述第一电源包括脉冲电源，所述第一电源的电压值的范围为2kV～25kV。

在本实用新型提供的静电枪等效电路、负载电路以及静电放电分析的系统中，用一静电枪等效电路模拟ISO10605标准中规定的静电放电过程，可以进行有效的移植，可以对多个不同的第一电源的电压值进行静电放电分析，提高了效率，并且可以对ISO10605标准规定的任意电压等级进行分析。

附图说明

图1为本实用新型实施例中提供的静电放电的分析系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中静电枪等效电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中负载电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中静电方法的分析方法的流程图；

图中：

R1-第一电阻；C1-第一电容；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻； R5-第五电阻；R6-第六电阻；R7-第七电阻；C2-静电保护电容；C3-第三电容； C4-第一电源的寄生电容；P1-第一电源；P2-第三开关；K1-第一开关；K2-第二开关；A-第一节点；B-第二节点；D-第三节点；L-第四节点；M-第五节点。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型实施例提供了一种静电放电的分析系统，如图1所示，图1为本实用新型实施例中提供的静电放电的分析系统的结构示意图。该系统包括一第一电源P1、一静电枪等效电路以及一负载电路，其中，所述第一电源P1对所述静电枪等效电路进行充电，当所述静电枪等效电路被充电达到一预设电压时，所述静电枪等效电路对所述负载电路进行放电。

具体的，所述第一电源P1包括但不限于高压脉冲电源，较优的，所述第一电源P1的电压值的范围为2kV～25kV。进一步的，所述第一电源P1的电压值可以是3kV、4kV、6kV、10kV、12kV、14kV、17kV、19kV、20kV、22kV、24kV 以及25kV。当然，在本实用新型的其他实施例中，所述第一电源P1的电压值还可以是2kV～25kV内的任意其他的值，例如为11.11kV。当然，所述第一电源 P1的电压值还可以是其他值，例如为50kV。

进一步的，如图2所示，图2为本实用新型实施例中静电枪等效电路的结构示意图。所述静电枪等效电路包括一充电电路、一放电电路以及一第三开关 P2，具体的，所述第一电源P1通过一第一开关K1连接于所述充电电路，并对所述充电电路进行充电；所述放电电路通过一第二开关K2连接于所述充电电路，所述放电电路对所述负载电路进行放电；所述第三开P2关连接于所述第一开关K1和第二开关K2，用于控制所述第一开关K1和第二开关K2的断开与闭合。

具体的，如图2所示，所述充电电路包括一第一电容C1和一第一电阻R1，所述第一电容C1的一端串联于所述第一电阻R1的一端，所述第一电容C1的另一端分别连接于所述第一开关K1的两端。

所述第一开关K1包括但不限于一第一压控开关，所述第二开关K2包括但不限于一第二压控开关。进一步的，所述第一压控开关包括第一连接端、第二连接端、第一控制端和第二控制端，所述第二压控开关也包括第一连接端、第二连接端、第一控制端和第二控制端。所述第三开关P2通过所述第一压控开关的第一控制端和第二控制端来控制所述第一压控开关的断开和闭合，同时，所述第三开关P2也通过所述第二压控开关的第一控制端和第二控制端来控制所述第二压控开关的闭合和断开，具体而言，也就是说，在所述第三开关P2通过所述第一压控开关的第一控制端和第二控制端来控制所述第一压控开关闭合的同时，所述第三开关P2通过所述第二压控开关的第一控制端和第二控制端控制所述第二压控开关的断开。同理，在所述第三开关P2在通过所述第一压控开关的第一控制端和第二控制端来控制所述第一压控开关的断开的同时，所述第三开关P2通过所述第二压控开关的第一控制端和第二控制端来控制所述第二压控开关的闭合，从而实现对所述充电电路和放电电路的控制。

更具体的，所述第一压控开关的第一控制端和第二控制端分别连接于所述第三开关P2的两端，所述第一压控开关的第一连接端和第二连接端分别连接于所述第一电源P1的两端，所述第一压控开关的第二连接端和第二控制端分别连接于所述充电电路的两端，并且，所述第一压控开关和第二压控开关的第二控制端均接地。

同时，所述第二压控开关的第一连接端和第二控制端分别连接于所述充电电路的两端，所述第二压控开关的第一控制端和第二控制端分别连接于所述第三开关P2的两端，所述放电电路连接于所述第二压控开关的第二连接端，并且，所述第二压控开关的第二控制端结点。

所述放电电路包括：一第二电阻R2和一第三电阻R3，所述第二电阻R2的一端和所述第三电阻R3的一端均连接于所述第二开关K2的一端，具体的，所述第二电阻R2的一端和第三电阻R3的一端均连接于所述第二压控开关的第二连接端，所述第二电阻R2的另一端接地，所述第三电阻R3的另一端连接所述负载电路。

具体而言，如图2所示，所述第一压控开关的第二连接端、所述第一电容的另一端以及所述第二压控开关的第一连接端连接于一第一节点A。所述第一压控开关的第二控制端、所述第一电阻R1的另一端、所述第二压控开关的第二控制端以及所述第二电阻R2的另一端均连接于一第二节点B，并连接于地。所述第二压控开关的第二连接端、所述第二电阻R2的一端以及所述第三电阻R3 的一端连接于一第三节点C。

更进一步的，所述第一电源P1的一端通过一第七电阻R7连接于所述第一压控开关的第一连接端，另一端连接于所述第二节点B，即接地。所述第三开关 P2的一端分别连接于所述第一压控开关的第一控制端和所述第二压控开关的第一控制的，另一端连接于所述第二节点B，即接地。图2中的电容C4为所述第一电源P1的寄生电容。

所述第三开关P2包括但不限于一压控电源，具体的，所述第三开关P2包括但不限于一脉冲压控电源。换句话说，所述第三开关P2为一可编辑逻辑压控开关，通过编辑逻辑来同时控制所述第一压控开关和所述第二压控开关的断开或闭合。例如，可通过编辑逻辑来实现以下过程：当所述第三开关(脉冲压控电源)为高电平时，所述第一压控开关闭合，即所述第一压控开关的第一连接端与其第二连接端导通，同时，所述第二压控开关断开，即所述第二压控开关的第一连接端和其第二连接端断开，所述第一电源对所述充电电路进行充电；当所述第三开关(脉冲压控电源)为低电平时，所述第一压控开关断开，即所述第一压控开关的第一连接端与其第二连接端断开，同时，所述第二压控开关闭合，即所述第二压控开关的第一连接端和第二连接端导通，通过所述放电电路对所述负载电路进行放电。当然，与此相通的是，还可以通过编辑逻辑来实现以下过程：当所述第三开关(脉冲压控电源)为高电平时，所述第一压控开关断开，即所述第一压控开关的第一连接端和其第二连接端断开，同时，所述第二压控开关闭合，即所述第二压控开关的第一连接端与其第二连接端导通，通过所述放电电路对所述负载电路进行放电；当所述第三开关(脉冲压控电源) 为低电平时，所述第一压控开关闭合，即所述第一压控开关的第一连接端与其第二连接端导通，同时，所述第二压控开关断开，即所述第二压控开关的第一连接端和其第二连接端断开，所述第一电源对所述充电电路进行充电。

如图3所示，图3为本实用新型实施例中负载电路的结构示意图。所述负载电路用于保护一被测芯片，包括：一第一静电保护电路、一第二静电保护电路以及一晶体管，其中，所述晶体管串联于所述被测芯片后分别与所述第一静电保护电路和第二静电保护电路并联。进一步的，所述第一静电保护电路用于吸收大脉冲信号的能量以保护所述被测芯片，所述第一静电保护电路包括但不限于一静电保护器件，较优的，所述静电保护器件包括但不限于静电保护电容 C2。例如，所述第一静电保护器件还可以是TVS管(TRANSIENT VOLTAGESUPPRESSOR，瞬变电压抑制二极管)或压敏电阻。

所述第二静电保护电路用于对所述被测芯片进行第二次保护，主要是用于吸收高频信号的能量以保护所述被测芯片，所述第二静电保护电路包括：一第四电阻R4、一第五电阻R5、一第六电阻R6以及一第三电容C3，其中，所述第六电阻R6并联于所述第三电容C3，该并联电路与所述第五电阻R5串联，该串联电路的一端与所述第四电阻R4的一端并联于一第四节点L，该串联电路的另一端与所述第四电阻R4的另一端连接于地，所述被测芯片的一端通过所述晶体管连接于所述第四节点L，另一端接地。所述静电保护电容C2的一端连接于所述第四节点L，并与所述第四电阻R4的另一端连接于一第五节点M，所述静电保护电容C2的另一端接地。

所述晶体管包括但不限于一二极管，所述二极管在静电下仍然有效的前提下用于防止反向电压击穿所述被测芯片。

本实用新型还提供了一种使用上述静电放电的分析系统对静电放电进行分析的方法，如图4所示，图4为本实用新型实施例中静电方法的分析方法的流程图。具体的，该方法包括以下步骤：第三开关P2控制所述第一开关K1闭合的同时控制所述第二开关K2断开，所述第一电源P1对所述充电电路进行充电，如图4中的步骤S1。接下来，当所述充电电路的充电电压达到一预设电压时，所述第三开关P2控制所述第一开关K1断开的同时控制所述第二开关K2闭合，通过所述放电电路对所述负载电路进行放电，如图4中的步骤S2。

在步骤S1的充电过程的任意时刻，所述第一电容C1上的电压可以表示为：

Vt＝V0+(Vu-V0)*[1-exp(-t/RC)]，(式1)

其中，V0为初始电压值，Vu为充满后的终止电压值，Vt为t时刻的电压值， R为所述第一电阻R1的电阻值，C为所述第一电容C1的电容值。

在上述步骤S1中的高压充电过程中，显然，V0＝0V，Vu＝E，其中，E为所述预设电压。

此时，上述(式1)可简化为下式：

Vt＝E*[1-exp(-t/RC)]， (式2)

t＝RCLn[E/(E-Vt)]， (式3)

通过上述(式2)和(式3)，可以得到充电过程中Vt与t之间的联系。

在上述步骤S2所述的放电过程中，初始电压为E的所述第一电容C1通过所述第一电阻R1进行放电，此时，V0＝E，Vu＝0V，故，在放电过程中，任意时刻t，所述第一电容C1上的电压为：

Vt＝E*exp(-t/RC)， (式4)

t＝RCLn[E/Vt]， (式5)

通过上述(式4)和(式5)，可以得到放电过程中Vt与t之间的联系。在进行静电放电分析时，可以通过匹配所述第一电容的电容值和所述第一电阻的电阻值从而可以改变充放电时间，使其满足ISO10605标准。

设置多个所述静电保护电容的电容值，对所述第四节点L的电压值进行分析，即对静电放电进行分析，如图4中的步骤S3。当然，还可以更换所述静电保护器件，将所述静电保护电容替换为TVS管或压敏电阻，然后再对所述第四节点L的电压值进行分析，即对静电放电进行分析。

更改所述第一电源的电压值，即，设置多个所述第一电源的电压值，对所述第四节点L的电压值进行分析，如图4中的步骤S4。

综上，在本实用新型实施例提供的静电枪等效电路、负载电路以及静电放电分析的系统中，用一静电枪等效电路模拟ISO10605标准中规定的静电放电过程，可以进行有效的移植，可以对多个不同的第一电源的电压值进行静电放电分析，提高了效率，并且可以对ISO10605标准规定的任意电压等级进行分析。

上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种静电枪等效电路，用于等效一静电枪，其特征在于，包括：

一充电电路，通过一第一开关连接于一第一电源，所述第一电源对所述充电电路进行充电；

一放电电路，通过一第二开关连接于所述充电电路，并对一负载电路进行放电；

一第三开关，连接于所述第一开关和第二开关，用于控制所述第一开关和第二开关的断开与闭合。

2.如权利要求1所述的静电枪等效电路，其特征在于，所述充电电路包括：一第一电容和一第一电阻，所述第一电容的一端串联于所述第一电阻的一端，所述第一电容的另一端和所述第一电阻的另一端分别连接于所述第一开关的两端。

3.如权利要求1所述的静电枪等效电路，其特征在于，所述放电电路包括：一第二电阻和一第三电阻，所述第二电阻的一端和所述第三电阻的一端均连接于所述第二开关的一端，所述第二电阻的另一端接地，所述第三电阻的另一端连接所述负载电路。

4.如权利要求1所述的静电枪等效电路，其特征在于，所述第一开关包括一第一压控开关，所述第一压控开关包括：第一连接端、第二连接端、第一控制端和第二控制端，所述第一控制端和第二控制端分别连接于所述第三开关的两端，所述第一电源的两端分别连接于所述第一连接端和第二控制端，所述充电电路的两端分别连接于第二连接端和第二控制端，所述第二控制端接地。

5.如权利要求1所述的静电枪等效电路，其特征在于，所述第二开关包括一第二压控开关，所述第二压控开关包括：第一连接端、第二连接端、第一控制端和第二控制端，其中，所述充电电路的两端分别连接于所述第二压控开关的第一连接端和第二控制端，所述第三开关的两端分别连接于所述第一控制端和第二控制端，所述第二控制端接地，所述放电电路连接于所述第二连接端。

6.如权利要求1所述的静电枪等效电路，其特征在于，所述第一电源包括一脉冲电源，所述第三开关包括一压控电源。

7.一种负载电路，用于保护一被测芯片，其特征在于，包括：一第一静电保护电路、一第二静电保护电路以及一晶体管；其中，所述晶体管串联于所述被测芯片后分别与所述第一静电保护电路和第二静电保护电路并联。

8.如权利要求7所述的负载电路，其特征在于，所述晶体管包括一二极管，用以防止反向电压击穿所述被测芯片。

9.如权利要求7所述的负载电路，其特征在于，所述第一静电保护电路包括一静电保护电容，所述静电保护电容并联于所述第二静电保护电路。

10.如权利要求7所述的负载电路，其特征在于，所述第二静电保护电路包括：一第四电阻、一第五电路、一第六电阻以及一第三电容，所述第六电阻并联于所述第三电容，该并联电路与所述第五电阻串联，该串联电路与所述第四电阻并联。

11.一种静电放电的分析系统，其特征在于，包括：

一第一电源；

如权利要求1至6中任意一项所述的静电枪等效电路，连接于所述第一电源；以及

如权利要求7至10中任意一项所述的负载电路，连接于所述静电枪等效电路。

12.如权利要求11所述的静电放电的分析系统，其特征在于，所述第一电源包括脉冲电源，所述第一电源的电压值的范围为2kV～25kV。