一種ic卡靜電測試裝置及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及1C卡測試技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種1C卡靜電測試裝置及測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電放電(ESD)是指帶電體周圍的場強(qiáng)超過周圍介質(zhì)的絕緣擊穿場強(qiáng)時，因介質(zhì)電離而使帶電體上的靜電荷部分或全部消失的現(xiàn)象，靜電放電是高電位，強(qiáng)電場和瞬時大電流的過程。
[0003]對于人體靜電放電，通過實(shí)驗(yàn)得知最小放電能量也可以達(dá)到3.12X10 4焦耳。瞬間的放電電流峰值可以達(dá)到幾個安培以上。
[0004]電力行業(yè)使用的1C卡便是一種對靜電放電較為敏感的電子線路，由于半導(dǎo)體器件的規(guī)模變大，工作電壓更低，導(dǎo)致了半導(dǎo)體器件對外界電磁騷擾敏感程度也大大提高。靜電放電對于電路引起的干擾，對元器件、CMOS電路及各種接口電路造成的破壞等問題越來越引起人們的重視。
[0005]在這些芯片裝置或電子線路跟其他物體接觸時，依據(jù)電荷中和的原則，存在著電荷流動，傳送足夠的電量以抵消電壓。當(dāng)人們穿著化纖衣物時，人體運(yùn)動的充電電流為10 1?10 6A，總的充電電荷為(0.1?5) X 10 6庫倫，人體對地的電容為150?250pF，若以電荷3X10 6庫倫計(jì)，則充電電壓可達(dá)5?25kV。
[0006]大多數(shù)半導(dǎo)體器件都很容易受靜電放電而損壞，特別是大規(guī)模集成電路更為脆弱。通常以半導(dǎo)體器件中引腳與絕緣層被靜電放電擊穿的靜電電壓值來表示半導(dǎo)體器件的易損性。常見的半導(dǎo)體器件對靜電放電的易損值為100?3000V。
[0007]作為模擬靜電放電對1C卡芯片的影響，主要通過傳導(dǎo)的方式實(shí)施。若電路的某個部分構(gòu)成了放電路徑，即靜電放電電流直接侵入設(shè)備內(nèi)的電路，如人手直接觸摸1C卡的電路引腳，靜電放電電流流過集成片的輸入端，造成干擾，甚至永久的物理損傷。
[0008]目前市場上用于靜電放電發(fā)生器測試的裝置，普遍采用測試人員手持放電槍進(jìn)行試驗(yàn)操作的工作方式。這種設(shè)備如圖1所示。對于受試設(shè)備外形較為復(fù)雜且靜電放電點(diǎn)測試空間較為寬裕情況下，傳統(tǒng)的靜電放電設(shè)備可以滿足要求。而對于電力計(jì)量領(lǐng)域使用的1C卡而言，它們具有外形平整，靜電放電測試點(diǎn)的金屬引腳面積極小，相互緊鄰，對于傳統(tǒng)市場上的手持式靜電放電發(fā)生器而言人員的操作難度極大，極易引起放電點(diǎn)之間的串?dāng)_，復(fù)現(xiàn)性也很差，很難滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0009]傳統(tǒng)的靜電放電發(fā)生器最初的設(shè)計(jì)思路來源于一般民用產(chǎn)品的試驗(yàn)條件和環(huán)境，操作人員在執(zhí)行測試過程中，由于采用手動操作，不可控因素較多，在放電端的快速接近、槍頭與被測面的角度、時間間隔等量化的指標(biāo)上，國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)往往給出的要求較為寬松，實(shí)際檢測活動也證明了依賴人員的操作，往往會因?yàn)榱炕笜?biāo)的不完全執(zhí)行而導(dǎo)致測試結(jié)果有出現(xiàn)較大偏離，試驗(yàn)結(jié)果的不確定度指標(biāo)陡然上升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中靜電放電發(fā)生器輸出精度不高的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出一種1C卡靜電測試裝置。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種1C卡靜電測試裝置，包括:DA轉(zhuǎn)換電路、正高壓電源、負(fù)高壓電源、電源切換開關(guān)、充放電開關(guān)、充電電容、第一電阻、第二電阻；
[0012]DA轉(zhuǎn)換電路的輸入端用于接收PLC產(chǎn)生的控制電壓信號；DA轉(zhuǎn)換電路的正電壓輸出端與用于產(chǎn)生正向高壓電源的正高壓電源的輸入端相連，負(fù)電壓輸出端與用于產(chǎn)生負(fù)向高壓電源的負(fù)高壓電源的輸入端相連，正高壓電源的輸出端與電源切換開關(guān)的第一輸入端相連，負(fù)高壓電源的輸出端與電源切換開關(guān)的第二輸入端相連；
[0013]電源切換開關(guān)的輸出端通過第一電阻與充放電開關(guān)的常閉輸入端相連，充放電開關(guān)的輸出端通過充電電容后接地；充放電開關(guān)的常開輸入端通過第二電阻與高壓探針相連。
[0014]在上述技術(shù)方案中，還包括:高壓采樣回路、AD轉(zhuǎn)換電路和PLC ;
[0015]高壓采樣回路的輸出端通過AD轉(zhuǎn)換電路后與PLC相連；高壓采樣回路用于采集高壓探針產(chǎn)生的電壓，并將該電壓反饋至PLC ;
[0016]PLC根據(jù)高壓采樣回路反饋的電壓實(shí)時調(diào)整輸出的控制電壓信號。
[0017]在上述技術(shù)方案中，還包括:與電源切換開關(guān)相關(guān)聯(lián)的第一線圈、與充放電開關(guān)相關(guān)聯(lián)的第一■線圈；
[0018]第一線圈用于根據(jù)PLC的控制信號控制輸出正高壓或負(fù)高壓；第二線圈用于根據(jù)PLC的控制信號控制充放電回路。
[0019]在上述技術(shù)方案中，DA轉(zhuǎn)換電路包括:DA轉(zhuǎn)換芯片、放大電路、CMOS模擬開關(guān)和控制開關(guān)；
[0020]DA轉(zhuǎn)換芯片與放大電路的輸入端相連，放大電路的輸出端通過CMOS模擬開關(guān)與控制開關(guān)的輸入端相連；DA轉(zhuǎn)換芯片用于將數(shù)字電壓信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號，并將模擬電壓信號發(fā)送至放大電路；
[0021]控制開關(guān)設(shè)有第一輸出端和第二輸出端，且控制開關(guān)的第一輸出端為DA轉(zhuǎn)換電路的正電壓輸出端，控制開關(guān)的第二輸出端為DA轉(zhuǎn)換電路的負(fù)電壓輸出端。
[0022]在上述技術(shù)方案中，DA轉(zhuǎn)換電路還包括:與控制開關(guān)相關(guān)聯(lián)的第三線圈；
[0023]第三線圈用于根據(jù)PLC的控制信號控制DA轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓的極性。
[0024]在上述技術(shù)方案中，DA轉(zhuǎn)換電路還包括:電壓跟隨電路；
[0025]放大電路的輸出端通過電壓跟隨電路與CMOS模擬開關(guān)相連。
[0026]在上述技術(shù)方案中，還包括:電氣隔離電路；
[0027]電氣隔離電路用于接收線圈控制信號，并將線圈控制信號進(jìn)行電氣隔離后發(fā)送至控制線圈的控制端，控制線圈包括第一線圈、第二線圈、第三線圈中的一項(xiàng)或多項(xiàng)。
[0028]在上述技術(shù)方案中，電氣隔離電路包括:鎖存器、光耦合器和放大器；
[0029]鎖存器的輸入端用于接收線圈控制信號，輸出端依次通過光耦合器和放大器后與相應(yīng)的控制線圈相連；且光親合器與放大器對應(yīng)。
[0030]在上述技術(shù)方案中，PLC分段設(shè)置電壓線性函數(shù)。
[0031]在上述技術(shù)方案中，分段設(shè)置的電壓線性函數(shù)包括:將輸出電壓為lkV?3kV的曲線設(shè)定為y = kl X x+bl ；3kV?8kV為y = k2 X x+b2,8kV以上設(shè)定為y = k3 X x+b3 ;其中，y表示控制電壓信號的電壓值，x表示輸出電壓的電壓值，kl、k2、k3、bl、b2、b3均為預(yù)設(shè)參數(shù)。
[0032]在上述技術(shù)方案中，還包括:運(yùn)動單元，運(yùn)動單元包括XYZ三軸伺服電機(jī)；運(yùn)動單元用于根據(jù)PLC下發(fā)的運(yùn)動控制信號控制高壓探針或被測1C卡在預(yù)設(shè)運(yùn)動軌道上移動。
[0033]在上述技術(shù)方案中，還包括:紅外感應(yīng)防護(hù)裝置；紅外感應(yīng)防護(hù)裝置在感應(yīng)到生物體信號時，斷開1C卡靜電測試裝置的電源。
[0034]基于同樣的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種1C卡靜電測試方法，該方法基于如上述的1C卡靜電測試裝置，包括:
[0035]根據(jù)輸入電壓和輸出電壓之間的線性關(guān)系，分段設(shè)置電壓線性函數(shù)；
[0036]根據(jù)需要輸出的輸出電壓和電壓線性函數(shù)