Μελέτη της επίδρασης της διάταξης του καλωδίου γείωσης κατά την δοκιμή ατρωσίας σε ηλεκτροστατικές εκφορτίσεις

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την επίδρασης του περιβάλλοντος μέτρησης (set up) και της διάταξης του καλωδίου επιστροφής του ρεύματος κατά τη διάρκεια δοκιμών ηλεκτροστατικής εκφόρτισης επαφής. Στόχος της ήταν να αξιολογηθεί πώς το μήκος, η διάταξη και η τοποθέτηση του καλωδίου επιστροφής επιδρούν στην κυματομορφή του ρεύματος και στο αντίστοιχο φάσμα συχνοτήτων, δεδομένου ότι το ισχύον Πρότυπο IEC 61000-4-2 δεν προσδιορίζει αυστηρά αυτές τις παραμέτρους κατά τη δοκιμή, σε αντίθεση με τη διαδικασία διακρίβωσης. Το θεωρητικό μέρος της εργασίας καλύπτει βασικές αρχές της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας και ατρωσίας καθώς και της ηλεκτροστατικής εκφόρτισης, αναλύοντας έννοιες όπως οι αποσβεννυμένες ταλαντώσεις και η εμπέδηση των καλωδίων. Παρουσιάζονται επίσης τα κρίσιμα σημεία του Προτύπου IEC 61000-4-2, καθώς και οι αλλαγές μεταξύ της παλαιότερης και της νέας έκδοσης, ώστε να τεθούν τα απαραίτητα θεμέλια για την διερεύνηση τόσο μέσω πειραμάτων όσο και μέσω προσομοιώσεων. Η μελέτη συνδυάζει πειραματική διερεύνηση με χρήση δύο διαφορετικών ESD γεννητριών (EMTEST / DITO και Schlöder / SESD 230), καθώς και προσομοιώσεις μέσω του λογισμικού CST Studio Suite 2024. Διαπιστώνεται ότι η περιοχή μεταξύ 40 MHz και 200 MHz αποτελεί την πιο ευαίσθητη σε εξωτερικές μεταβολές — όπως το μήκος, η γεωμετρία και η διάταξη του μονοπατιού επιστροφής — καθώς και σε παράγοντες όπως η επιλογή καλωδίου. Καθίσταται επίσης σαφές ότι, πέραν της επίδρασης της διάταξης του καλωδίου επιστροφής, κρίσιμο ρόλο διαδραματίζουν και τα χαρακτηριστικά του ίδιου του καλωδίου, όπως και της γεννήτριας που χρησιμοποιείται, με τις διαφορές στον εσωτερικό σχεδιασμό των γεννητριών να επηρεάζουν τα αποτελέσματα στις περιοχές κάτω των 40 MHz και άνω των 200 MHz. Συνολικά, καταδεικνύεται ότι η διαδρομή επιστροφής του ρεύματος αποτελεί κρίσιμο παράγοντα για την ακρίβεια και την αναπαραγωγιμότητα των ESD δοκιμών. Η εμβάθυνση στην κατανόηση των σχετικών παραμέτρων συμβάλλει στη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού ηλεκτρονικών διατάξεων και στην καλύτερη προστασία τους απέναντι σε ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα.