影响空气式静电放电特性的相关因素分析

为了提高静电放电特别是空气式静电放电试验结果的重复性,从理论和试验两方面对影响空气式静电放电(ESD)特性的相关因素进行了研究,结果表明:电弧长度是影响空气式ESD特性的一个最直接因素,不同电弧长度会得到差别很大的空气式ESD事件,相同放电条件下,电弧长度越短,峰值电流越大,上升时间越小;其它条件一定的情况下,电极的接近速度会影响到电弧长度而引入时间相关效应,进而影响空气式ESD特性,比如当放电电压一定时,接近速度越快,峰值电流越大,上升时间越小;不同的放电电极极性将产生空间极性效应或空间电荷效应,从而影响空气式ESD特性;不同的环境条件尤其是空气成分与空气湿度对空气式ESD的影响很大。这些研究成果将为空气式ESD的试验规律研究提供理论依据。     

固定间隙的空气式静电放电

为更好地研究空气式静电放电,利用新型ESD模拟测试系统研究了固定间隙的空气式静电放电特性。在较宽范围的电压电平下,用数字存储示波器测量放电电流的上升时间、峰值、自制金属半圆环上的耦合电压峰-峰值,并记录了放电电流和耦合电压的波形。分析测量结果及其与放电电压和放电间隙之间的变化关系,可知在一定的间隙间距上,放电电流随着放电电压的增大而增大,高压放电也能产生上升沿比较陡的电流脉冲;在一定的放电电压下,存在着一个放电间隙间距使得放电电流峰值最大或耦合电压最大;不同电压下的频谱分布和能量分布不一样。     

空气静电放电若干特性分析

针对国际电工委员会标准IEC61000-4-2静电放电抗扰度试验方法存在的问题,对影响空气静电放电的一个重要因素-电弧结构进行了讨论。在此基础上,利用新研制的静电放电模拟测试系统,分析了接近速度和放电电压对放电电流峰值、上升时间、感应电压峰—峰值以及试验结果重复性的影响。试验结果表明:放电电压一定时,放电电流峰值、感应电压峰-峰值随接近速度的增大而增大;上升时间随接近速度的增大而减小;在一定的接近速度和放电电压下,空气静电放电也可以实现较好的重复性。这些规律性的试验结果,为建立静电放电抗扰度试验新方法提供了依据。     

空气式静电放电抗扰度试验方法

静电放电(electrostatic discharge,ESD)抗扰度试验作为电磁兼容(EMC)试验的一项重要内容,其执行标准IEC 61000-4-2还存在诸多问题,尤其是空气式ESD的重复性问题。为此,基于动能-势能转换原理,采用导轨带动电极运动结构和步进电机装置,用近似单摆结构的试验方法,设计和研制了2种新的ESD抗扰度试验平台,实现了空气式ESD抗扰度试验中对放电电极接近速度的准确控制。利用这2种ESD抗扰度试验平台对空气式ESD的重复性进行了研究。试验结果表明,ESD参数如放电电流峰值、接近速度和放电电压具有很好的规律性,并且在一定的放电电压和接近速度下,空气式ESD也可以具有较好的重复性。在相同放电电压和接近速度下,利用第2种ESD抗扰度试验平台得到的放电电流峰值和上升时间的变异系数均小于利用第1种ESD抗扰度试验平台得到的放电电流峰值和上升时间的变异系数,因此第2种单摆式ESD抗扰度试验平台的重复性要好于第1种ESD抗扰度试验平台的重复性。     

对空气式静电放电的研究

为改善空气放电模拟方法,用静电放电模拟测试装置研究了IEC标准规定的空气式静电放电的放电特性。通过手动方式使充电后的放电电极快速靠近电流靶获得空气静电放电事件,放电电压具有2~20 kV较宽范围的电压电平和正负电压极性。利用Agilent数字存储示波器测量了空气静电放电放电电流的上升时间、峰值以及耦合到自制的金属半圆环上的峰-峰值电压,并记录了放电电流和耦合电压的波形。通过分析和比较测量结果研究了测量参数随放电电平的变化趋势。空气放电电流的特性与静电放电抗扰度试验标准IEC 61000-4-2对接触式放电的规定类似,耦合电压与放电电压之间没有直接的相关性。实验表明在一定电压范围、电极速度可控时可能获得空气放电的重复性。     

静电式空气净化器放电保护现象研究分析

静电式空气净化器在不同湿度中使用,控制器应能根据湿度准确调节高压模块输出电压。若输出电压偏差较大,高压发生极就会出现放电打火并伴有异常声响。若放电频繁,可能会导致极板或塑料件局部损坏。本文通过实验研究放电现象,对该现象如何控制进行分析。     

静电放电的简化放电模型

分析了静电电磁兼容问题中的一个重要部分：放电电流及其产生的瞬态电磁场;针对在研究抗静电干扰措施时,复杂的放电模型参数难以获得的问题,提出了一种简化的放电模型,给出的放电电流波形的要求;利用电磁瞬态程序EMTP对该简化模型进行近似计算,并对通过该模型计算出的放电电流进行时域、频域分析。     

空气间隙固定和连续变化时的空气静电放电事件研究

为得到2种状态下空气静电放电（ESD）辐射电磁场与放电间隙间距、放电电压和电极接近速度之间的关系,在-30～30kV的宽电压范围和多种温湿度条件下,通过实验测量记录了两种状态的空气ESD事件;给出了空气ESD事件的解释;提出了空气ESD存在“增长间隙区”、“跌落间隙区”、“平坦间隙区”和“零放电间隙区”4个放电间隙区。...     

高湿条件下空气间隙放电规律的试验研究

湿度是影响电力系统外绝缘的一个重要因素,但国内外相关研究较少涉及到湿度较高的情况。笔者在人工气候室开展球间隙放电试验,研究湿度(尤其是高湿条件下)与间隙放电电压的关系。研究结果表明,在湿度较低(80%以下)条件下,空气间隙放电电压随相对湿度的增加而增加;而在湿度较高(80%以上)条件下,有无凝露对放电电压的影响较大,无凝露时随着相对湿度的增加放电电压略有下降,但在湿度较高且球表面出现凝露时,间隙放电电压严重降低,甚至降低到一半。笔者利用ANSYS计算了球表面有无凝露时的球间隙电场分布,结果表明,凝露畸变了原有球间隙电场,使得最大场强增大到原电场的两倍,造成间隙放电电压严重降低,与气候实验室的结论一致。     

Effect of Moving Speed of Charged Metallic Spherical Electrode on Electrostatic Discharge

In this investigation, the nature of the electrostatic discharge (ESD) that occurs when a charged object moves toward a stationary grounded object is experimentally clarified. The spark lengths, discharge currents, and induced voltages in a magnetic probe were measured when a charged metallic spherical electrode connected to a 422 pF capacitor approached a stationary grounded object, which was the current target, for different moving speeds of the charged metallic spherical electrode in a range of 1 mm/s to 100 mm/s. The charge voltages of the capacitor were +6.5 kV and +10 kV. Based on the results, the average gap length shortened with the speed of the spherical electrode. The average peak values of the discharge current and the induced voltage were likely to increase with the speed of the spherical electrode. The average rise times of the discharge current and the induced voltage were likely to drop with the speed of the spherical electrode. The relation between the spark length and the discharge current due to the ESD can be explained qualitatively by using an equation derived from the spark resistance formula proposed by Rompe and Weizel.     

静电放电电磁脉冲耦合的非线性优化建模

针对现有机理建模算法普遍存在计算电磁脉冲响应过程过于复杂的问题,为能够给电子设备静电放电电磁脉冲响应计算提供一种简便有效的能量耦合建模方法,设计了脉冲场强测试仪的静电放电辐射实验。用NARX神经网络代替传统NARX网络,依靠遗传算法对网络的初始权值、阈值进行优化,以3.5 kV静电放电实验数据作为建模数据对系统进行非线性辨识,并对4.5 kV静电放电电磁脉冲响应进行预测。建模结果表明,两种模型均能准确预测响应波形,但优化后的NARX神经网络模型精度更高。该建模方法计算过程简单。该方法同样适用于其他电磁脉冲响应建模。     

静电放电电磁脉冲在线缆网络中的作用规律

针对目前国内外较少研究电磁脉冲在供电线缆、通讯线缆和数据线缆等构成的各种传输网络及其重要电子终端设备中的传导耦合规律、效应评估的现状,以典型人体-金属模型(BMM)静电放电(ESD)电磁脉冲(EMP)作为注入源,对静电放电电磁脉冲在线缆网络中的传导耦合规律进行了仿真和实验研究。建立了树形结构和环形结构线缆网络的电磁拓扑仿真模型,并运用电磁拓扑理论中的BLT超矩阵方程,采用将网络传递函数和时域卷积相结合的计算方法,得到了各结点瞬态响应的仿真结果。搭建了静电放电电磁脉冲实验平台,对理论建模仿真结果进行了实验验证,实验结果与仿真结果具有较高的一致性,从而验证了理论方法的有效性。研究结果表明,线缆网络中某一端口的脉冲响应不仅与网络结构有关,而且受到网络中线缆长度、负载阻抗等变化的影响。     

A modified LDMOS device with improved ESD protection performance

A modified lateral‐diffusion metal–oxide–semiconductor (MLDMOS) device with improved electrostatic discharge (ESD) protection performance is proposed for high‐voltage ESD protection. In comparison with the traditional LDMOS and the LDMOS with an embedded silicon‐controlled rectifier (LDMOS‐SCR), the proposed device has better ESD robustness and higher holding voltage. By optimizing key parameters, such as the spacing between the drain and the poly gate, the effective channel length, and the number of fingers, the MLDMOS can achieve a maximum failure current over 80 mA/µm, which is larger than that of LDMOS‐SCR. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

静电放电损伤自修复数字电路模型的建立与优化

为了使数字电路在产生故障失效后实现功能自动恢复,提高电路可靠性,基于演化硬件(EHW)原理建立了自修复数字电路模型,该模型主要包括微处理器和重配置电路2个部分。利用自修复数字电路模型实现无刷直流电机控制系统中的换相电路,并对换相电路进行了故障注入修复实验。深入分析了自修复数字电路模型对电路演化修复的影响,通过引入关键函数对自修复数字电路模型进行了改进。实验结果表明,当注入故障单元数小于总单元数的50%时,改进后的自修复数字电路模型修复率达到100%。因此,该模型能够对部分故障进行成功修复,改进的自修复数字电路模型降低了电路生成时间,提高了电路修复概率和速度。     

空气湿度对开关柜局部放电影响的试验研究

介绍暂态对地电压法检测10 kV开关柜局部放电的基本原理,结合具体试验,就空气湿度对10 kV开关柜局部放电的影响进行研究.根据不同湿度条件下局部放电产生的暂态对地电压信号幅值,结合经验判据对10 kV开关柜内部绝缘子的绝缘状态进行评估.