【应用】电压输出可达±10kV的高压可编程直流电源，可用于静电传感器校准测试

时间： 2021-09-07 来源：恩智测控

技术问答

静电是大家非常熟悉的一种自然现象，人们在脱外套或毛衣的时候有时带着火花，这就是人体身上所携带的静电。静电通常能产生接近上万伏甚至几十万伏的高压，在航空航天微电子行业，若静电产生的高压对其中某个电路芯片造成损坏，后果将不堪设想。消除静电几乎是不可能的事情，但人们可以通过静电传感器检测物体抗静电的能力，由此来判断静电的抗扰度。

静电起电方式示意图

静电传感器是检测带静电物体表面静电电压的测试仪器，一般由传感器电极、绝缘管以及电磁屏蔽罩三个部分组成。当单位点电荷流经测量电极时，由于静电感应，在电极内外表面产生大小相等，符号相反的电荷。点电荷所产生的静电场与电极上的电荷相互作用，达到静电平衡，由此可计算出该物体表面的静电电压。静电传感器检测静电电压的准确度至关重要，出厂前都需进行校准测试。

静电传感器静电传感器应用场景

以非接触式静电传感器在手机屏幕上的校准测试为例，在指定温度和湿度且周围无电场、磁场、正负离子等干扰的环境下，需要给手机屏幕施加高压使之产生静电，而且通常要求施加的高压范围在-10kV~+10kV以内，电压输出连续可调，正负电压无缝切换。

NGI N3200系列高压可编程直流电源电压输出范围为±2.5kV/±5kV/±10kV（可选），可有效满足上述场景中静电电压测试范围要求。电压分辨率0.1V/1V，±10kV最小1V步进值连续可调，保证电压输出随测随调，并可做高精度数值回读。0V起调功能，正负电压输出切换时无需搭配外部继电器，便可实现无缝切换、高效测试。此外，远程控制、低纹波降低EMI、多种保护和报警提醒等功能特点能提升测量准确度和用户使用体验，保护测试人员和设备的安全。校准测试框架如下图：

静电传感器校准测试示意图

R-保护电阻：电阻耐压强度>10kV，通过保护电阻和人体的电流<5mA

Rd-绝缘电阻：阻值Rd> 10^13Ω，耐压强度>10kV

满足: R/（R+Rd）<0.1%

注：以上两种电阻，其不同的电阻值可能会导致相同标准电压下，检测到的静电压值不同。

检测3组垂直测试距离下的静电电压值，测试距离为静电传感器表面到屏幕表面之间的距离。下图中淡灰色粗实线为斜率K=1的校准电压线，此校准线为虚拟线，旨在标出理想情景下传感器实测电压值与手机屏幕所施加电压值完全一致的情况。

静电传感器与手机屏幕垂直测试数据

NGI N3200系列是一款高电压、高精度、可编程直流电源，电压输出范围最高达±10kV，支持0V起调，其电压/电流分辨率可达0.1V/0.1μA。2U高半机架宽的机箱，高清大尺寸的LCD显示屏，可显示丰富的测试测量信息。

N3200前面板示意图

N3200系列具有LAN、RS232通信接口，支持SCPI指令，具备模拟编程接口、电流监控接口，OVP、OCP、OTP多重保护，跳闸电压电流报警提醒，输出电压低于3mVrms纹波噪声，适应于高精密和高灵敏度测量。N3200系列广泛应用于高压设备、器件、材料测试，高能物理试验以及对电源有着高电压小电流的要求测试场景，例如IGBT器件击穿测试、绝缘测试，漏电流测试。

N3200后面板示意图

N3200纹波测试图

产品选型

静电所带来的危害性已引起了各界广泛的关注，为了保护生命及国家财产的安全，2018年国家出台了相应标准《电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验》（GB/T 17626.2-2018/IEC 61000-4-2:2008），极力建议相关单位和制造商等采用规定的抗扰度试验。现静电传感器广泛适用于电子、光电、注塑、纺织等行业，可全天24小时在线检测静电，NGI N3200系列高压可编程直流电源具备高电压、高精度、可编程的功能特点，能高效满足静电传感器在各行业领域中的校准测试需求。

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产品型号	品类	最大输出电压（V）	最大输出电流（A、mA）	电压精度	电流精度	分辨率（μA、mA、nA）	通道数	通讯接口	尺寸（U)
N3225-10K-M001	直流电源	10000V	1mA	电压≤0.01%+0.05%F.S.	电流≤0.02%+0.05%F.S.	1V/0.1μA	1	LAN/RS232	2U

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