Phóng điện không khí không phải phóng điện tiếp xúc: tấm giấy đạt chỉ đúng ở độ ẩm 40 phần trăm

Sản phẩm này, và vì sao chỉ thử được bằng không khí

Một sản phẩm tiêu dùng kín, viền nhựa. Không ốc lộ ra, không nẹp kim loại, và trong tầm tay người dùng cũng không có vỏ đầu nối. Thật sự không có chỗ nào đặt được đầu dò.

Đó không phải lỗi thiết kế và cũng rất phổ biến. Nhưng hệ quả là phương pháp duy nhất dùng được trở thành phóng điện không khí: nạp điện cho đầu dò, đưa lại gần sản phẩm, và hồ quang tự nhảy qua khe. Sản phẩm được chứng nhận đúng như vậy, tới mức yêu cầu, mười lần mỗi điểm, trên mọi khe và mọi nút. Báo cáo sạch sẽ.

Báo cáo đạt. Hiện trường thì không đồng ý.

Báo cáo treo máy và reset bắt đầu về. Lưu ý là không phải máy hỏng, mà là lỗi mềm phải tắt bật nguồn mới trở lại, điều này quan trọng. Đến khi có người sắp xếp lại cho đúng thì hai quy luật hiện ra rất rõ:

• Dồn vào mùa đông.
• Dồn vào các vùng khô.

Giữa lúc đạt chứng nhận và lúc hàng trả về, thiết kế không thay đổi gì. Cùng một phần cứng hành xử khác nhau trong hai bầu không khí khác nhau, và đợt chứng nhận đã diễn ra trong một bầu không khí được quy định giữ cố định.

Phóng điện tiếp xúc cho bạn: một con số kèm dung sai

Trong phóng điện tiếp xúc, đầu dò đã chạm vào sản phẩm từ trước khi có bất cứ chuyện gì xảy ra. Thời điểm phóng do một rơ le bên trong máy phát quyết định, nên dòng điện do máy phát quyết định chứ không phải do không khí.

Vì vậy tiêu chuẩn mới đặt được một cái bảng quanh nó. Bảng 3 của IEC 61000-4-2 ghim toàn bộ dạng sóng ở từng mức. Ở mức 4, tức 8 kV:

• dòng đỉnh đầu tiên 30 A, ±15 phần trăm
• thời gian sườn lên 0,8 ns, ±25 phần trăm
• dòng tại 30 ns 16 A, ±30 phần trăm
• dòng tại 60 ns 8 A, ±30 phần trăm

Kết luận đáng nói thẳng: một kết quả đạt bằng phóng điện tiếp xúc là một phép đo. Gửi cùng sản phẩm đó sang một phòng thử khác thì bạn nhận lại cùng một câu trả lời, bởi thứ được đặt lên sản phẩm đã được định nghĩa trong một dung sai ghi rõ.

Phóng điện không khí cho bạn: một hồ quang, và mọi thứ hồ quang quyết định

Trong phóng điện không khí, không có gì chạm nhau cả. Đầu dò tiến lại, điện trường giữa đầu dò và sản phẩm tăng lên, tới một lúc nào đó không khí bị đánh thủng và hồ quang hình thành. Mọi thứ về hồ quang đó do không khí, hình học và tốc độ tiến lại quyết định.

Tiêu chuẩn không giấu điều này. Phụ lục về tia lửa của chính nó ghi rằng thời gian sườn lên của dòng phóng có thể biến thiên từ dưới 1 ns tới hơn 20 ns khi thay đổi tốc độ tiến lại. Rồi nó nói câu khiến người ta bất ngờ:

Giữ tốc độ tiến lại không đổi cũng không làm thời gian sườn lên trở nên không đổi. Với một số tổ hợp điện áp và tốc độ, thời gian sườn lên vẫn dao động tới 30 lần.

Nên đây không phải chuyện tay nghề người thao tác, cũng không phải chuyện mua một cánh tay máy tốt hơn. Cùng một mức thử, cùng một người, cùng một sản phẩm, mà thứ thực sự được đặt lên vẫn chạy trong một khoảng rộng hơn một bậc độ lớn.

Vì sao điều đó quan trọng: nó làm dịch chuyển đúng tham số gây hư hỏng

Nếu thời gian sườn lên chỉ ảnh hưởng tới dáng vẻ của sự kiện trên máy hiện sóng thì bài này không đáng viết. Không phải vậy. Tiêu chuẩn gọi tên tốc độ biến thiên của dòng là tham số quan trọng nhất, và tốc độ đó gần như hoàn toàn do thời gian sườn lên quyết định.

Thử tính với các con số trên, giữ đỉnh ở 30 A. Hồ quang 20 ns cho khoảng 1,2 A trên nanogiây. Hồ quang 0,5 ns cho khoảng 48. Đó là bốn mươi lần, và bốn mươi lần đó nằm ngay trên đại lượng ghép vào bo mạch của bạn và dựng điện áp trên mọi điện cảm ký sinh trong đường phóng.

Từ đó có hai kết luận phải đọc cùng nhau, vì lấy riêng một cái là gặp rắc rối:

• Hồ quang chậm là một phép thử nhẹ nhàng. Nó có thể nhẹ hơn hẳn so với phóng điện tiếp xúc ở cùng điện áp, và đó là cách một sản phẩm đạt phép thử không khí rồi hỏng khi ra thị trường.
• Hồ quang nhanh khắc nghiệt hơn tiếp xúc. Ở sườn lên dưới một nanogiây nó vượt mốc tiếp xúc, và đó là cách phép thử không khí thỉnh thoảng đánh trượt một sản phẩm vốn không có vấn đề gì.

Và phần khiến nó thành vấn đề thật sự: bạn không chọn được mình gặp loại nào, và báo cáo cũng không ghi lại. Một kết quả đạt 8 kV không khí có thể đã là phép thử khó hơn nhiều so với 8 kV tiếp xúc, mà cũng có thể dễ hơn nhiều. Trên giấy tờ thì hai trường hợp trông y hệt nhau.

Và phòng thử được giữ ở độ ẩm mà khách hàng của bạn không có

Hồ quang là sự đánh thủng không khí, nên nó phụ thuộc vào trạng thái của không khí. Vì vậy tiêu chuẩn quy định điều kiện cho phép thử phóng điện không khí ở điều 8.1.2: nhiệt độ môi trường 15 tới 35 °C, áp suất khí quyển 86 tới 106 kPa, và độ ẩm tương đối 30 tới 60 phần trăm.

Khoảng đó có mặt để phép thử lặp lại được, và nó có tác dụng thật. Nhưng nó cũng có nghĩa là việc chứng nhận diễn ra trong không khí đã điều hòa, còn sản phẩm thì không sống trong không khí đã điều hòa.

Tiêu chuẩn còn đi xa hơn và nói cho bạn biết trường hợp khô ráo trông thế nào. Bảng A.1, hướng dẫn của chính nó để chọn mức thử, gắn mức thử với độ ẩm bạn dự kiến và vật liệu có mặt:

Hãy đọc hai điểm ở độ ẩm 10 phần trăm cạnh dải được tô nền. Điều kiện sinh ra điện áp tĩnh điện cao nhất lại chính là điều kiện phép thử không được tiến hành trong đó. Một căn phòng khô có vật liệu tổng hợp đạt tới 15 kV, còn phòng thử được giữ trong khoảng 30 tới 60 phần trăm.

Cả vụ việc nằm gọn trong một hình. Hỏng hóc dồn vào mùa đông và vào vùng khô không phải một sự trùng hợp cần giải thích cho qua. Đó là khác biệt giữa bầu không khí trong báo cáo và bầu không khí trong phòng khách của khách hàng.

Không có điều nào ở trên là chê trách phòng thử

Cần nói rõ, vì loại nội dung này rất dễ bị đọc thành đổ lỗi cho ai đó. Phòng thử đã làm đúng những gì tiêu chuẩn yêu cầu. Phóng điện không khí nằm trong IEC 61000-4-2 là có chủ đích, bởi một số sản phẩm không có kim loại để chạm mà vẫn phải được thử bằng cách nào đó.

Chính tiêu chuẩn ghi rằng phóng điện tiếp xúc là phương pháp được ưu tiên, và mọi điều ở trên là tiêu chuẩn đang giải thích vì sao. Phóng điện không khí là phương án dự phòng cho những sản phẩm không dùng được phương pháp ưu tiên. Nó không phải một ý kiến thứ hai có trọng lượng ngang bằng, và một báo cáo không thể nói cho bạn nhiều hơn những gì phương pháp bên dưới nó nói được.

Vậy phải làm gì

1. Chỗ nào trên sản phẩm chịu được phóng điện tiếp xúc thì làm chỗ đó bằng tiếp xúc. Vỏ đầu nối, ốc, nẹp kim loại, phần che chắn lộ ra. Báo cáo pha trộn là bình thường, và những dòng tiếp xúc mới là những dòng có thông tin thật.
2. Chỗ chỉ làm được bằng không khí thì hãy mua phần dự trữ thay vì mua phép thử. Bạn không điều khiển được hồ quang, vậy thì đừng cố nữa mà mua lấy phần dư. Chỉ định gấp đôi mức yêu cầu là câu trả lời thực tế, và trên đường tốc độ cao thì gần như miễn phí.
3. Đừng đọc một kết quả đạt bằng không khí ngang với đạt bằng tiếp xúc ở cùng điện áp. Đó là một khẳng định yếu hơn về sản phẩm, và khoảng cách giữa hai bên cũng không phải một con số cố định để bạn quy đổi.
4. Nếu hỏng hóc bám theo mùa hoặc theo vùng, hãy tin quy luật đó. Độ ẩm chính là cơ chế, nó nằm trong phụ lục của chính tiêu chuẩn, và nó sẽ không tái hiện trong một phòng thử đã điều hòa dù bạn chạy lại bao nhiêu lần.

Khi so hai nhà cung cấp, và những gì chúng tôi in ra

Khi đặt hai linh kiện bảo vệ cạnh nhau, hãy so con số tiếp xúc với con số tiếp xúc. Đó là con số tiêu chuẩn làm cho lặp lại được, nên cũng chỉ ở đó thì chênh lệch giữa hai datasheet mới mang đúng ý nghĩa mà nó có vẻ mang.

Con số không khí thường cao hơn, và nó cao hơn vì một lý do chẳng liên quan gì tới việc silic tốt hơn. Đem thông số không khí của hãng này so với thông số tiếp xúc của hãng kia thì không phải là so sánh.

Chúng tôi in cả hai, thành hai dòng riêng ở trang đầu, để không ai phải đoán mình đang cầm con số nào. Trên PZ0303P-F10 đó là ±16 kV tiếp xúc và ±21 kV không khí. So với yêu cầu 8 kV thì riêng con số tiếp xúc đã gấp đôi, và cái giá để có nó là 0,45 pF.