Bygga egen ESD pikadoll

Elektronikrelaterade (på komponentnivå) frågor och funderingar.
Användarvisningsbild
newbadboy
Inlägg: 2426
Blev medlem: 16 september 2006, 19:16:28
Ort: Landskrona
Kontakt:

Re: Bygga egen ESD pikadoll

Inlägg av newbadboy »

Produkter som testas skall ju inte användas till annat sen
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5680
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Bygga egen ESD pikadoll

Inlägg av pi314 »

newbadboy:
Det låter klokt. Eftersom dom riskerar att falera senare, som ett resultat av testen.

Men, hur utvärderar man testresultatet, om man inte vet om testen har förkortat produktens livslängd eller inte?

Testar på några produkter, lägger dom åt sidan och testar om dom fortfarande fungerar efter ett år eller två?

/Pi
Användarvisningsbild
newbadboy
Inlägg: 2426
Blev medlem: 16 september 2006, 19:16:28
Ort: Landskrona
Kontakt:

Re: Bygga egen ESD pikadoll

Inlägg av newbadboy »

Testar mycket esd på jobbet också. Där testar vi internt av produkter lite hårdare än förskrifter o u sedan testas andra enheter av externa testhus ,klarar man alla tester så räknas produkten som godkänd. Sedan testas inte fler enheter som produceras då man vet att de klarar esd.

Man har ju alltid i princip designat in esd skydd som skall ta alla smällar. Oftast ser man att det fallerar på ngt sätt första gången man testar. Detta rättar man till innan det testas av externa testhus
Användarvisningsbild
Klas-Kenny
Inlägg: 11292
Blev medlem: 17 maj 2010, 19:06:14
Ort: Växjö/Alvesta

Re: Bygga egen ESD pikadoll

Inlägg av Klas-Kenny »

pi314 skrev: 22 juni 2022, 08:56:24 Men, hur utvärderar man testresultatet, om man inte vet om testen har förkortat produktens livslängd eller inte?
Alla ESD-tester jag varit med om och standarder jag läst så skjuter man på och kollat på de direkta effekterna. Om enheten uppvisar några fel tillfälligt just vid pulstillfället, eller om den rent av går sönder (brukar prata om funktionsklass A resp C, olika för olika standarder och nivåer).
Inte att man kollar på långtida effekter efter testen.

Men, sen är det ju så att man ofta testar hårdare än vad som är troligt att det någonsin kommer att hända i praktiken. Tex. 8kV direkturladdning, inte ofta man lyckas med det i verkligheten (för då lär urladdningen redan ha skett genom luften innan man når fram till objektet, vilket minskar energin i pulsen betydligt).
Så om enheten tål det utan att gå sönder direkt, så är det troligt att den åtminstone inte tar några större (som ger utfall långt efter) skador av betydligt mindre urladdningar. Jag litar inte heller på några enheter som ESD-testats just av den anledningen, man har misshandlat den betydligt mer än vad som kan anses vara normalt ens under flera års användning.

Så även om den inte gick sönder direkt av det, är det en risk att den kommer att dö i förtid.
E Kafeman
Inlägg: 3238
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Bygga egen ESD pikadoll

Inlägg av E Kafeman »

Alla ESD-överslag medför metallförångning. All elektronik dör av ESD överslag bara man skjuter tillräckligt många gånger. Det är som att fila på en järnstång. Håller man bara på så går stången av med tiden.
Jämför med gnistning eller vad som händer med en slät metallyta där man vispar med en tråd så att det uppstår kortslutningsgnistor. Man känner direkt på ytan med handen att metallen blivit ojämn i ytan.

ESD-test kan ske mellan pistol och en präktig jordyta utan gnistbildning. Överslag kan ske mellan pistol och ledare utan synlig gnistbildning, Sådant ger sällan allvarliga skador.
ESD-test kan ske utan synligt överslag till en PCB-ledare, även jordledare och leda till att DUT dör direkt eller långt senare av denna skada.
Typiskt kan då spänningspulsen letat sej in i en IC där det är så tätt mellan ledare att överslag lättare sker. Sådant ger inga yttre för ögat synliga skador och överslaget har inte gjort någon annan skada än lite metallförångning.

Enheter som testskjutits med ESD-pistol kallar vi för "walking wounded" oavsett hur bra enheten tycks överlevt testen.
"Walking wounded" är närmast etablerat uttryck, alla som erbjuder ESD-tester vet vad det innebär.

Exempel på "walking wounded".
ESD_traces.jpg
Denna bilden visar två ledare inuti en IC som utsatts för ESD. Kretsen är fortfarande fungerande men "walking wounded" och kan överleva till nästa temperatur-cykling eller i åratal. Överslaget skedde inuti kretsen så det var inget synligt överslag. En ESD-pistol ska vara kapabel att lämna 30A som topp-ström. Det är rätt brutalt och jämförbart med strömmarna i en vanlig el-svets och inte så konstigt om tunnare ledar inuti en krets då blir lite anfrätta.
Det enda vi kan säja säkert är att det inte är gynnsamt för ledare med sådana skador, som kan påverka spänningsisolation till närliggande ledare eller lokal överhettning när ledaren ska hantera strömmar med sin nu på detta stället mycket tunnare ledare.
Det finns även andra långtidsskador som kan uppstå i kretsar vid ESD-tester och en vanlig sådan är initering av galvaniska/oxiderande skador. Metall hamnar på andra typer av metaller och ESD skada kan underlätta att oxiderande luft når metallytor. Det behöver inte ge ett omedelbart fel men är inte heller bra för funktionen.

En annan ESD-test är minneskretsar som man uppdaterar datorn med på egen hand utan att vara ESD-skyddad. Det fungerar oftast bra trots att man skadat minneskretsarna med ESD-överslag så att dess livslängd påverkas. Dessa överslag är oftast sådana att de varken syns eller känns men bär man syntetkläder och jobbar i torr lokal är man en garanterat vandrande ESD-testare.

En undersökning gjordes för några år sedan på minneskretsar som upphört fungera i förtid och i 40% av fallen hittade man tydliga ESD-skador. Det innebär inte att ESD-skador saknades på resterande 60% men ibland kan det vara svårt att hitta skador eller se anledningen.
Ett på senare växande problem där det finns tätpackad ESD-känslig elektronik är för SSD-kretsar, både som disk och chip. Dess ben är ofta skyddade och buffrade men det hjälper inte när man tar mitt på den oskärmade kapseln och skjuter överslag rätt in i minneskretsarna.
Dell har skrivit en del om detta växande problem i sina service manualer.

För att få en uppfattning om hur effektiv man är som naturlig ESD-testare kan detta ge lite riktvärden:
DWF14-AMF-SDS-T0694.png
Ju större kropp, ju större laddningsmängd och möjlighet till högre max-ström.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
newbadboy
Inlägg: 2426
Blev medlem: 16 september 2006, 19:16:28
Ort: Landskrona
Kontakt:

Re: Bygga egen ESD pikadoll

Inlägg av newbadboy »

Detta tankeprojekt har nu kommit till genomförande stadiet. Har skaffat en cap på 40kv och 100pF som ihop med en 330ohm ska sköta urladdningen. Börjar får lite tankar kring HV delen en den som för tillfället finns mest frågor kring är själva brytaren. Vad fan ska jag använda som switchar flera kv och även det snabbt.

Spetsen har iaf en kollega redan fixat till mig 😉
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
newbadboy
Inlägg: 2426
Blev medlem: 16 september 2006, 19:16:28
Ort: Landskrona
Kontakt:

Re: Bygga egen ESD pikadoll

Inlägg av newbadboy »

Kom o tänka på en grej till som är lätt att få tag på och enkel att labba med kanske. Elektrisk flugsmällare. Är det ngn som vet vilken spänning dessa kan ligga på?
E Kafeman
Inlägg: 3238
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Bygga egen ESD pikadoll

Inlägg av E Kafeman »

>Vad fan ska jag använda som switchar flera kv och även det snabbt.
Den vanligaste delen som slits i en ESD-pistol så att den inte längre är inom spec är just brytaren.
Brytaren är nästan alltid ett vakuum-relä. Kan köpas här t.ex. https://www.conrad.se/p/te-connectivity ... st-2425066
Notera priset. Ibland kan man hitta dessa för fynd-pris på EBAY. Det är dock fortfarande några tusenlappar.
Är det billigare är det säkert ett redan urbränt sekunda relä.

Kaskadkopplade halvledare är en möjlighet men man får problem med snabbheten.
Oljebrytare med hemgjord relä-mekanik kan bli rätt hyggligt spänningståligt. Sök på "ESD gun diy" så tror jag du hittar mer info.
Finns pengarna så finns här ett urval av relän: https://www.pikas.at/en/products/gigava ... hrow-spst/

>Elektrisk flugsmällare. Är det ngn som vet vilken spänning dessa kan ligga på?
Menar du dessa racket-prylarana? Titta på designen. Det sker inte överslag mellan trådar på 5 mm avstånd i fri luft. Därmed så vet vi att spänningen är lägre än 5kV om vi använder tumregeln att 10kV motsvarar 1 cm vid spets-överslag.
I praktiken kan man utgå från att spänningen är som bäst ca 2 kV.
Även de fasta elektriska flugsmällarna brukar inte ha högre spänning. Åter, kolla avstånd där det inte blir överslag.
Typiskt består dessa av 2-3 diod-kondensator stegar som får spänningen direkt från nätspänningen vilket begränsar spänning-ökningen till drygt 1000V från nätets 300 Volt. Det brukar dessutom ligga kondensator-droppers som ska begränsa strömmen.
Användarvisningsbild
newbadboy
Inlägg: 2426
Blev medlem: 16 september 2006, 19:16:28
Ort: Landskrona
Kontakt:

Re: Bygga egen ESD pikadoll

Inlägg av newbadboy »

Jag menade de racketflufsmällarna ja.. men ja du har rätt ang trolig arbetsspänning på de.

De priserna på releär var ngt dyrt. Har lite tightare budget än så 😉
MiaM
Inlägg: 9912
Blev medlem: 6 maj 2009, 22:19:19

Re: Bygga egen ESD pikadoll

Inlägg av MiaM »

Angående spets så kan man väl annars köpa en steglöst växande borr? Typ som "stepper bit" fast varianten som är steglös. Nu har du ju redan fixat spets, men kan vara tips om du eller nån annan vill få tag på fler för ett billigt pris.
Användarvisningsbild
newbadboy
Inlägg: 2426
Blev medlem: 16 september 2006, 19:16:28
Ort: Landskrona
Kontakt:

Re: Bygga egen ESD pikadoll

Inlägg av newbadboy »

Hittade ett relä som passar

Jag tänkte ha 2 testspänningar totalt sett. 4500v och 6500V.

Och detta relä passar upp till 7500v

https://se.farnell.com/pickering/67-1-a ... dp/3975884
E Kafeman
Inlägg: 3238
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Bygga egen ESD pikadoll

Inlägg av E Kafeman »

Bygg egen kontaktor?
Den kontaktor du föreslår klara inte mer än några ampere och strömspiken kan bli rätt kraftig om än kortvarig.
Om du bygger urladdningskurva med komponenter enligt IEC 61000-4-2 så ska strömmen nå över 30A vid en startspänning på 8 kV.
ESD_curve.png
Det går givetvis reducera strömmen och spänningen om man inte ska skjuta överslag. Man brukar då följa de tre impedansmodeller som JEDEC tagit fram.

JEDEC's HBM (human body model) ska representera direkt beröring enligt denna modell:
HBM configuration.png
Här kan urladdningen ske lite långsammare och vid betydligt lägre spänning eftersom man inte skjuter vilt i luften utan simulerar direkt beröring via t.ex beröringsbara kontaktstift.
JEDEC har ytterligare två impedans-modeller, en där man simulerar urladdningskurvan då två maskiner kommer i kontakt med varandra och en som är mer lik IEC med en lite större strömspik (CDM).

Dessa modeller är specade enligt olika spänningsklasser ner till 50V. Vid 50V är strömmen för HBM nere på max 50 mA.
Dessa olika klasser finns beskrivna här: https://www.esda.org/esd-overview/esd-f ... d-testing/

Oavsett vad man bygger, det kan vara bättre att bygga något som inte klarar de högsta spänningarna eller strömmarna, men att man kan jämföra bygget tillförlitligt med någon existerande standard.
Det är lite som att ha en voltmeter, det är bra att kunna jämföra med andra voltmetrar vad man åstadkommer.

Skydd vid direkt beröring är inte bara för färdiga produkter utan är användbart när man utvärderar behovet av skydd för oskyddade delar och vilken typ av komponenter som gör bäst nytta utan att störa signal-funktionen.
77zle.png
Ovan typiskt exempel där en metalloxid-varistor tar hand om de höga men kortvariga energierna som sedan avges som värme under en längre tid. Resulterande restspänning kan väljas så det passar efterföljande stegs förmåga att hantera den ssvepande spänningen till något som begränsas mer exakt i spänning. Ofta har halvledare sedan ytterligare interna skydd.
Vilka skydd som lämpar sej beror på en mängd faktorer, ovan var bara exempel där man i förväg kan kontrollera om en tänkt design utför det man tänkt om man har något att injicera kända nivåer och klassningar av ESD-pulser med.
Det är en anledning till att strikt försöka följa en standard så man vet vilka pulser man faktiskt åstadkommer.
Det är också en av anledningarna till att köptas ESD-pistoler, när dess brytare blir sliten på grund av gnistbildning vet man inte längre om ESD-pulserna motsvarar vad som man tror sej testa för och pistolen tappar ordentligt i värde, och eventuellt säljs på EBAY.

Se priserna på de begagnade pistolerna som sälj på EBAY: https://www.ebay.com/sch/i.html?_from=R ... r&_sacat=0
Det är begagnatpriser. Bygger du något som följer en standard så använd kvalitets-prylar. Inga flugfångartrafos för 5 kronor men du kan mycket väl bygga om en befintlig vanlig nättrafo genom att linda egen högspännings-spole sektionerad för att undvika överslag och slutligen dränkt i något som ytterligare minskar överslagsrisk.
Trafon till en ESD-pistol behöver inte leverera nämnvärt med ström men man vill via dess drivande elektronik kunna skapa en stabil och kontrollerbar utspänning så att man kan ladda upp urladdningskretsen till en förbestämd spänning.

Gammaldags tändspole till bil är visserligen billig och ligger i oljebad för att förbättra spänningstålighet och värmeavgivning men spänning-omsättningen är lite för dålig.
Den är visserligen ofta tänkt för 12 Volt till olastad 35 kV men det är en induktiv urladdningstransient som åstadkoms. Det är svårt att kontrollera en sådan resulterande spänning för att ladda upp en kondensator till viss spänning genom urladdnings-spikar i en tändspole.
För kontinuerlig sinusspänning om 35 kV på utgången skulle en sådan biltändspole typiskt behöva matas med 400 Volt då lindningsomsättningen är ca 1:80.
Nu kanske du nöjer dej med ett par kV och du kan kanske designa en passande reglerbar drivkrets med lämplig matningsspänning för sinus-signalen inom det omsättningsområdet men vill du kolla på trafos som kan ge höga omsättningar finns transformatorer till neon-rör och trafos för att tända i oljepannor som är designade för kontinuerlig sinus-matning. TV-trafos är lite mellanfall vad gäller kontinuerlig sinus-drivning med lite högre frekvens men de har många praktiska fördelar.

För grovtest av ESD, där man inte vill följa någon standard utan bara vill veta att en gnistladdning om några kV gjorde överslag in i ditt testobjekt och studera uppenbara brister, där är piezo-gnistan från braständare ett billigt test-instrument. Energin i en sådan gnista är låg, betydligt mindre än någon av standard modellerna som förutsätter lägre impedans vilket kan påverka om man lyckas bränna sönder något eller inte men som en för-test kan det duga.
Lite som en testmejsel med glimlampa för att mäta spänning. Glimlampan räcker till som test för att veta om man vågar ta i saker utan att få obehaglig stöt.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
newbadboy
Inlägg: 2426
Blev medlem: 16 september 2006, 19:16:28
Ort: Landskrona
Kontakt:

Re: Bygga egen ESD pikadoll

Inlägg av newbadboy »

Det är human body som jag skall köra mot. Men där trodde jag att det är 330ohm i serie men i länken är det 150ohm.
E Kafeman
Inlägg: 3238
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Bygga egen ESD pikadoll

Inlägg av E Kafeman »

Nej det är 1500 Ohm även i länken för JEDEC hm, men det är den förenklade modellen där det förutsätts ideala komponenter, vilket man också skriver.
300 Ohm är mer i det härad av impedans man har för IEC 61000-4-2 men då handlar det om lite kraftigare urladdningar.
Jämför skillnaden med det schema som jag bifogade som inkluderar icke ideala komponenter men annars är det samma schema.
Man får ta hänsyn till förlusterna får att få rätt kurvform med rätta energierna.
Det är lätt att få ökade kapacitiva och induktiva förluster om man bygger med stora isolations-avstånd t.ex eller fördelar spänningar över flera seriella komponenter för ökad spänningstålighet.

Bygger du för en spänning, se till att alla delar klarar dubbla spänningen för bättre funktion driftsäkerhet och livslängd. Det styrs inte bara av vilken spänning komponenten är märkt med utan även byggmetod, omgivning och isolationsförstärkning.
Lite fukt och både porslinstorn och PCB kan börja brinna.
Användarvisningsbild
newbadboy
Inlägg: 2426
Blev medlem: 16 september 2006, 19:16:28
Ort: Landskrona
Kontakt:

Re: Bygga egen ESD pikadoll

Inlägg av newbadboy »

Jag förstår. Det är därför jag max vill köra med 6500v. Då kan jag lättare hitta grejer som pallar dubbla spänningen...

Sedan känns även 4kv o 6kv som bra testspänningar att köra mot. På jobba kör vi antingen 4kv eller 6kv kontakt om det skall klara järnväg

Sedan får jag erkänna att jag kommer ju mycket troligen inte får rätt kurvform. Men jag nöjer mig med ett instrument jag kan grovtesta med. Sedan får man köra med riktiga grejer när det är dags.

Övertestar jag kanske jag kan klara ett riktigt test
Skriv svar