繼電器SW2與控制器連接;高壓真空繼電器SWl在控制器的控制下與高壓電源SPS+或SPS-連通，實現(xiàn)正負(fù)高壓電源的切換；電阻Rl作為限流電阻，連接在高壓真空繼電器SWl常閉端和高壓真空繼電器SW2常開端之間；電容Cl、電阻R2與高壓真空繼電器SW2的常閉端連接，高壓真空繼電器SW2在控制器的控制下實現(xiàn)電容Cl充電放電的切換。
[0031]其中，SPS+和SPS-兩個高壓電源為高壓程控電源，控制系統(tǒng)會根據(jù)顯示的電壓值按線性比例轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制串行數(shù)據(jù)發(fā)送到DA轉(zhuǎn)換模塊中，具體實現(xiàn)過程如圖4所示:控制系統(tǒng)將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)通過DIN端□發(fā)送到AD轉(zhuǎn)換芯片ΜΑΧ531中(需配合時鐘信號SCLK、片選信號SCS、以及清零端口 CLR發(fā)送數(shù)據(jù))，ΜΑΧ531是美信集成產(chǎn)品公司生產(chǎn)的12位串行數(shù)據(jù)接口數(shù)模轉(zhuǎn)換器，采用“反向” R—2R的梯形電阻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。內(nèi)置單電源CMOS運算放大器，其最大工作電流僅為260μΑ，具有很好的電壓偏移，增益和線性度。內(nèi)部運算放大器根據(jù)需要可配置成+1或+2的增益，也可作四象限乘法器。轉(zhuǎn)換后形成0.5-5V的模擬電壓，經(jīng)過IC113運算放大器進(jìn)行放大。
[0032]根據(jù)虛短:V3 = V2
[0033]根據(jù)虛斷:(V2-0)/R109= (V6-V2)/Rwl09
[0034]根據(jù)以上兩式可求得:V6= ((Rwl09+R109)/R109) XV3 = (l+Rwl09/R109) XV3
[0035]式中，V6即為放大后的模擬電壓，V3為DA轉(zhuǎn)換后的模擬電壓，因此實現(xiàn)了對模擬電壓的放大，運放IC114構(gòu)成了一個電壓跟隨電路，增大輸入阻抗，防止負(fù)載對模擬信號的影響。
[0036]形成高壓后利用高壓真空繼電器SWl進(jìn)行正負(fù)極性切換，由于高壓電源輸出電流1為2mA，因此限流電阻Rl選用了10ΜΩ。
[0037]Rl> = Umax/1 = 10000/2KQ =5ΜΩ
[0038]通過電阻Rl經(jīng)過開關(guān)SW2常閉端對主電容Cl進(jìn)行充電，電容Cl大小為100pf。
[0039]充電完成后，控制器PLC發(fā)送指令切換SW2對電容進(jìn)行放電，由于切換電壓高、頻率高、切換時間極快(電流前沿1ns以內(nèi))，并且輸出波形不容許太大機械震蕩，因此開關(guān)SW2的要求極高，因此選用了切換速率較高、觸點分布電容極小并且不容許有回跳的真空高壓繼電器，放電電阻R2 = 1.5Κ Ω。主電容CI以及放電電阻R2的大小則決定了輸出波形，輸出的短路電流波形如圖5所示。圖5中，tr表示上升時間，小于1ns ; td表示延遲時間，150ns 土20ns。
[0040]在高壓發(fā)生單元中采用真空高壓繼電器對正負(fù)高壓電源、充電放電等進(jìn)行切換，而控制信號是有控制系統(tǒng)PLC發(fā)出，然而高壓高頻的回路極易通過空間耦合方式對包括繼電器控制端等一些控制端口造成干擾，因此在控制系統(tǒng)與高壓單元之間的控制部分采用了隔離系統(tǒng)，所述隔離系統(tǒng)如圖6所示，包括74HC573鎖存器以及四組與74HC573鎖存器端口連接，并主要由光耦和放大器組成的隔離單元，數(shù)據(jù)通過74HC573鎖存器后，將通往高壓電源的信號通過過0101-0104光耦進(jìn)行隔離，然后通過TlOl、T102、T104、T105進(jìn)行放大后驅(qū)動高壓繼電器線圈，從而遏制了高壓竄擾到低壓控制系統(tǒng)中，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0041]運動單元的設(shè)計原理可以與目前主流的3D打印技術(shù)相媲美，通過XYZ三軸的伺服電機配合高精度運動軌道，實現(xiàn)了受試元器件和IC電路等能夠在整個測試空間內(nèi)全自動移動和駐留?？紤]到受試器件的芯片引腳面積很小，間距非常近，在設(shè)計初期便選用精度達(dá)到
0.0lmm的移動滑軌，在總控單元的控制下實現(xiàn)精確移動，能夠?qū)㈧o電電荷有效釋放到每一個引腳上。整個運動單元根據(jù)不同的駐留位置與移動過程的需要，可進(jìn)行速度的精密控制。
[0042]在運動單元上，為了避免試驗過程中可能遇到的狀況，除了可在不同的關(guān)鍵節(jié)點上布置限位信號模塊，還可結(jié)合運動原點設(shè)計思路，設(shè)置雙限位信號模塊，能更好地避免了因機械間隙誤差可能對運動單元造成的誤差累計問題。
[0043]由上述結(jié)構(gòu)可見，本實用新型具有如下優(yōu)點:測試過程自動完成，不會引入人體寄生電容和電阻的影響;放電端靠近并接觸被試品的速度一致性好，無抖動和延遲;每次放電之間的時間間隔可調(diào)，由內(nèi)部時鐘控制；確保ESD放電端子指向與被試品表面完全達(dá)到90度垂直。同時，人員僅需在觸摸屏上選擇合適的試驗參數(shù)，整個測試過程自動完成，無需人員操作。此外，適用于體積較小、試驗引腳細(xì)密、精密度較高的被測品，如，電子元器件、IC芯片卡、磁條卡、集成電路芯片等。
【主權(quán)項】
1.一種用于電子元器件和IC卡的靜電放電測試儀，其特征在于，包括運動單元、高壓單元、防護(hù)單元和控制單元， 所述運動單元用于將被測元器件根據(jù)需要平穩(wěn)地移動至相應(yīng)的位置進(jìn)行靜電放電試驗，包括XYZ三軸滑軌、伺服電機以及變速齒輪箱，伺服電機通過變速齒輪箱與XYZ三軸滑軌連接，XYZ三軸滑軌包括兩個水平放置的X軸滑軌(I)、兩個豎直放置的Y軸滑軌(2)和一個橫置在兩個Y軸滑軌⑵上水平放置的Z軸滑軌⑶，Y軸滑軌⑵可沿X軸滑軌(I)水平滑動，Z軸滑軌(3)可沿Y軸滑軌(2)上下移動； 所述高壓單元作為高壓靜電放電測試的主要干擾源，承擔(dān)著交直流整流、高電壓產(chǎn)生、正負(fù)尚壓切換和尚壓釋放功能； 所述防護(hù)單元包括安裝在操作窗上的人手紅外感應(yīng)的防護(hù)光幕和安裝在運動單元上的限位信號模塊，除了正常的取放卡片動作之外，如果設(shè)備在運行過程中遇到人手意外伸入裝置，將會啟動程序中斷模式，確保機械和高電壓不會對操作人員造成危害； 所述控制單元包括PLC可編程控制器和彩色觸摸式操作屏，用于控制整臺設(shè)備的所有基礎(chǔ)電路、機械運動、高壓輸出及安全防護(hù)； 所述控制單元與運動單元、高壓單元、防護(hù)單元連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電子元器件和IC卡的靜電放電測試儀，其特征在于，所述高壓單元包括兩個獨立的高壓電源SPS+和SPS-，高壓真空繼電器SWl，高壓真空繼電器SW2，電阻Rl，電阻R2，以及電容Cl，高壓真空繼電器SWl和高壓真空繼電器SW2與控制器連接;高壓真空繼電器SWl在控制器的控制下與高壓電源SPS+或SPS-連通，實現(xiàn)正負(fù)高壓電源的切換；電阻Rl作為限流電阻，連接在高壓真空繼電器SWl常閉端和高壓真空繼電器SW2常開端之間；電容Cl、電阻R2與高壓真空繼電器SW2的常閉端連接，高壓真空繼電器SW2在控制器的控制下實現(xiàn)電容Cl充電放電的切換。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電子元器件和IC卡的靜電放電測試儀，其特征在于，還包括隔離系統(tǒng)，所述隔離系統(tǒng)連接在控制單元與高壓單元之間，包括74HC573鎖存器以及四組與74HC573鎖存器端口連接，并主要由光耦和放大器組成的隔離單元。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電子元器件和IC卡的靜電放電測試儀，其特征在于，所述運動單元中采用精度達(dá)到0.0lmm的移動滑軌。
【專利摘要】本實用新型公開一種用于電子元器件和IC卡的靜電放電測試儀，包括控制單元以及與控制單元連接的運動單元、高壓單元和防護(hù)單元，運動單元用于將被測元器件根據(jù)需要平穩(wěn)地移動至相應(yīng)的位置進(jìn)行靜電放電試驗；高壓單元承擔(dān)著交直流整流、高電壓產(chǎn)生、正負(fù)高壓切換和高壓釋放功能；防護(hù)單元包括安裝在操作窗上的人手紅外感應(yīng)的防護(hù)光幕和安裝在運動單元上的限位信號模塊；控制單元用于控制整臺設(shè)備的所有基礎(chǔ)電路、機械運動、高壓輸出及安全防護(hù)。本實用新型可對體積較小、試驗引腳細(xì)密、精密度較高的被測品進(jìn)行測量；測試過程自動完成，無需人員操作，不會引入人體寄生電容和電阻的影響，提高了測量精確性。
【IPC分類】G01R31/00
【公開號】CN205374633
【申請?zhí)枴緾N201620093192
【發(fā)明人】張君, 錢楓, 洪浩, 胡濤, 石孝鋒, 金承望
【申請人】上海謳特電磁技術(shù)有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年1月29日