|
|
Помехи, вызванные статическим электричеством.
При импульсном разряде статического электричества в виде искры возникают переходные напряжения и токи, связанные с переходными электрическими и магнитными полями, которые вызывают не только функциональные помехи в вычислительных машинах, телефонных аппаратах или других электронных приборах, но могут вызвать разрушения электронных компонентов. В то время как комплексные системы, например клавиатуры вычислительных машин, программируемые управляющие устройства, являются сравнительно стойкими к разрядам статического электричества, то при непосредственном касании полупроводниковых элементов и электронных узлов слабые разряды статического электричества, которые оператор при определенных обстоятельствах совершенно не замечает, оказываются достаточными для повреждения полупроводниковых элементов. Заряды статического электричества возникают в виде скопления носителей зарядов одной полярности при разделении сред, до этого плотно соприкасавшихся, из которых по крайней мере одна должна быть изолятором (иначе сразу бы возникла компенсация зарядов). В зависимости от взаимодействующих материалов заряды могут иметь положительную или отрицательную полярность. Наиболее часто проблемы ЭМС возникают в результате разрядов статического электричества между объектом и телом человека или малогабаритной мебелью (стульями, креслами, тележками с измерительными приборами и т.д.). В зависимости от обуви, покрытия пола и влажности воздуха человек может заряжаться примерно до 30 кВ. Начиная с этого напряжения наступают заметные частичные разряды, которые так же, как у разрядников самолетов, вызывают увеличение проводимости окружающей среды. В результате устанавливается стационарный потенциал равновесия. Обычно возникающие при ходьбе по коврам потенциалы имеют значение от 5 до 15 кВ. Такого же порядка, однако несколько меньшими по значению вследствие больших емкостей оказываются потенциалы мебели. Потенциалы до 2000 В часто не принимаются во внимание, однако они вполне достаточны для того, чтобы повредить полупроводниковые компоненты. Накопленная энергия в зависимости от емкости заряженного тела, равной 50—1500 пФ (емкость человека — 150 пФ) может составлять несколько десятых долей джоуля. Международной электротехнической комиссией (IEC) приняты стандартизованные параметры источника СР: емкость - 150 пФ и внутреннее сопротивление 330 Ом. Само по себе существование разрядов статического электричества редко создает проблемы ЭМС, например при разрядке лимбов измерительныхприборов, экранов телевизоров и т. д. Проблемы возникают при быстром импульсном разряде между заряженными телами, во время которого появляется импульсы тока с временем нарастания в наносекундном или субнаносекундном диапазоне. Не быстрые изменения напряжений, а импульсные разрядные токи и связанные с ними изменяющиеся во времени магнитные поля ведут, как правило, к нежелательным электромагнитным влияниям.
Рис2.6. Схема замещения цепи разряда заряженного тела человека или заряженного проводящего предмета: Cи Rи — эквивалентные параметры замещения статически заряженного тела; Rп — последовательное сопротивление; Cз Rз — емкость и сопротивление по отношению к земле объекта, через который происходит разряд или перезаряд Во многих случаях феномен разрядов статического электричества можно с хорошим приближением смоделировать при помощи сравнительно простой схемы замещения (рис. 2.6). Сопротивление Rп в зависимости от источника помех имеет примерные значения: для человека 1 кОм, для малой мебели от 10 до 50 Ом. Если рассматривать разряд непосредственно у земли (Rз →0 С3 →∞) и принять индуктивность цепи разряда 1 мкГн/м, то в первом случае Rп >> ωL, т. е. разряд затухает апериодически с постоянной времени Т= СиRп. Во втором случае Rп << ωL, т. е. имеет место колебательный разряд с частотой f = 1/2π
Время нарастания тока можно оценивать постоянной времени L/Rп. Типичную крутизну фронта тока составляют несколько десятков ампер в наносекунду, типичные максимальные амплитудные значения тока от 2 до 50 А. Обычно при разряде с тела человека имеет место большая крутизна фронта тока, при разрядке с предметов — большие амплитуды тока, В обоих случаях это объясняется различными значениями сопротивления Rп. Искра обладает сильно нелинейными свойствами. При слабом заряде, т.е. при потенциалах тела человека ниже примерно 8 кВ, а для проводящих предметов ниже примерно 3 кВ, искра при определенных обстоятельствах вследствие недостаточного получения дополнительных зарядов из соседних с ней областей прерывается на короткое время и вновь зажигается, когда потенциал зоны разряда (например, кончик пальца) в результате дополнительного притока зарядов вновь поднимется. Формы кривых тока имеют в этом случае сложный вид, особенно фронт импульса. Для описания этих вариантов сосредоточенные компоненты простой схемы замещения согласно рис. 2.6 заменяются распределенными параметрами, и переходные процессы описываются теорией длинных электрических линий. До настоящего времени мы исходили из того, что заряженное тело разряжается непосредственно на землю (Rз →0 С3 →∞) и тем самым оно принимает за короткое время потенциал земли. Но часто имеют место случаи, когда во время разряда часть зарядов стекает на другое изолированное тело (Rз →∞) например, при касании интегральной схемы, лежащей на рабочем столе, или при касании к электронному узлу. Искра прерывается тогда, когда оба тела приняли равный потенциал, если не учитывать падение напряжения на искре.
  ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...  ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...  Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
(рис. 2.7).