IEC 61000

시스템에 대한 ESD 자격 요건은 IEC 61000-4-2와 같은 이상적인 방전 모델에 크게 의존합니다. 시스템으로의 방전에 대한 "IEC Gun" 에뮬레이션(예: 실험실에서 재현)은 다양한 테스트 전압 레벨로 충전된 "전형적인" 인간에 의한 휴대용 금속 물체의 "전형적인" 방전 저항을 나타냅니다. 3D 필드 솔버 및 노드 시뮬레이션(예: 가상화된 컴퓨터 모델로 재현) 방법을 적용하여 다양한 구성 및 테스트 조건을 빠르게 비교할 수도 있습니다.

HMM(Human Metal Model)은 회로 기판에 설치된 반도체 장치에 최종 접촉(그림 1)을 하는 금속 물체(예: 핀셋)로 인체를 근사화하는 시스템 및 장치 모델에 널리 사용되는 용어입니다. 이러한 유형의 이벤트를 모방하기 위해 개발된 ESD "총"(혼동적으로 "시뮬레이터"라고도 함)의 부산물인 이러한 방전은 근처의 모든 회로 전체에 걸쳐 결합될 수 있는 RF/EMI 스펙트럼에서 상당한 E- 및 H-필드를 생성합니다. 노드 회로 모델의 장치뿐만이 아닙니다. 또한 총 규정 준수에 대한 IEC 정의의 광범위한 교정 허용 오차로 인해 전류 펄스 전류(그림 2)와 임의 로드 또는 클램프에 전달되는 총 에너지(그림 3)에 극적인 차이가 발생할 여지가 있습니다. 물론 이는 총 간, 서로 다른 위치에 있는 실험실 간, 동일한 위치의 테스트 날짜 간, 시스템 구성 간에 측정된 견고성과 반복성에 똑같이 극적인 변화를 일으킬 수 있습니다.

그림 1: IEC 61000-4-2/ISO10605 인체 금속 모델 표현

그림 2: IEC61000-4-2 건 "에뮬레이터"의 여러 시뮬레이션 모델

그림 3: 2Ω으로 전달되는 다양한 건 모델의 총 에너지

동일한 충전 전압(더 높은 전류)에서 반도체에 훨씬 더 파괴적일 수 있는 케이블 방전 이벤트(CDE) 및 충전 보드 이벤트(CBE)와 같이 매우 일반적이고 파괴적이거나 파괴적인 이상적인 ESD 방전 모델의 다른 형태가 현장에 있을 가능성이 높습니다. 더 빠른 상승 시간), HMM/IEC 이외의 애플리케이션에서 더 널리 퍼질 수 있습니다. 전송선 펄서(TLP) 구성요소의 에너지 관련 고장과 IEC 테스트(Besse, Boselli 및 Smedes 참조) 사이에는 긴밀한 상관관계가 있지만 CDE 및 CBE 조건, 고장 모드 및 수준에는 큰 차이가 있습니다.

디자이너는 이렇게 많은 불확실성을 어떻게 처리합니까?!?

다행히도 이 부적합 ESD 장난감 섬에는 건전한 정신의 교두보가 있습니다. 시스템 효율적인 ESD 설계(SEED) 또는 SEED 공동 설계(Gossner 등 참조)는 시스템에서 보호하려는 장치와 상호 작용하는 보호 장치의 노드 시뮬레이션을 활용합니다. 이는 반복 가능한 설정에서 견고성을 위해 다양한 보호 체계를 최소한 정량적으로 비교할 수 있는 가상 특성화 실험실을 제공합니다. 실험실 확인 및 검증을 통해 이러한 결과를 IEC 61000-4-2 표와 현장 모두에서 견고성의 최소 임계값과 연관시키는 것도 가능합니다.

ESD 설계에 대한 기존 제한 사항

1차 보호 회로 설계 분석은 종종 ESD 등급(VESD, IEC61000-4-2 견고성 등급 등) 및 클램핑 전압(VCLAMP 등)과 같은 과도 전압 억제기(TVS) 장치의 데이터시트 매개변수를 기반으로 합니다. 그러나 이러한 매개변수는 일반적으로 회로에서 결코 볼 수 없는 한 가지 조건, 즉 자체적으로 테스트됩니다!

TVS 장치(여기서는 테스트 중인 장치 또는 DUT라고 함)는 보호 대상 장치(DUP)에서 충격 에너지를 다른 방향으로 전환하기 위해 항상 회로에 포함되므로 TVS의 실제 클램핑 전압은 보호 대상 장치의 전압으로 이어집니다. TVS 데이터시트에 약속된 것과 동일하지 않은 파업 중 장치(VDUP). DUT(ISHUNT)에 의해 전환된 전류는 100%가 아니며 보호 장치(IRESIDUAL)로 유입되는 잔류 전류도 0%가 아닙니다(그림 4 참조).

그림 4: TVS 클램프(DUT) 및 보호할 ASIC(DUP) 이후 잔류 전류 경로의 실제 전류 재구성 스캔