一种人体静电释放电路及其应用的制作方法

本发明涉及人体静电释放消除的技术领域，特别是一种人体静电释放电路及其应用。

背景技术：

目前在易燃、易爆和防静电场所使用人体静电释放球释放人体静电，人体静电释放球又名人体静电消除球，静电消除球是一种适用于易燃、易爆和防静电场所的人体静电释放产品，研发的主要目的是在易燃，易爆危险区域和防静电场所将人体本身所积累的静电电荷安全的泻放掉，避免因人体静电而引发的火灾爆炸事故、人体电击及减少电子元件的静电损害现象的发生。

但现有的人体静电释放球用不锈钢制作，球体（触摸球）连接大地，当手接触球体后将人体静电迅速引入大地，在此过程中，当手接触球体的瞬间有可能产生放电火花，该火花对于易燃，易爆场所是不安全的，另外人体也会有电击感而产生不适。

本案的静电释放电路专用于静电消除领域，要求常态形状保持一定的大电阻（50兆欧姆~1000兆欧姆），触摸后要求电阻迅速减小（0兆欧姆~50兆欧姆）。

技术实现要素：

本质安全源于按gb3836.4—201标准，防爆电器分为隔爆型、增安型、本质安全型等种类，本质安全型电器设备的特征是其全部电路均为本质安全电路，即在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路。也就是说该类电器不是靠外壳防爆和充填物防爆，而是其电路在正常使用或出现故障时产生的电火花或热效应的能量小于0.28mj，即瓦斯浓度为8.5%（最易爆炸的浓度）最小点燃能量。

本发明的目的是提供一种人体静电释放电路，将静电释放电路连接在接地的金属物上，用手按摸该电释放电路触摸端即可释放人体静电，同时不产生接触静电火花，在人体静电释放过程中对人不产生电击感。人体静电释放要求不产生火花、不产生电击感，同时放电时间也不能太长，根据q（电量）=u（电压）*c（电容），i（电流）=u（电压）/r（电阻），通常人体电容为一定值，为了避免瞬间放电，要设置放电电阻，即限制放电功率p=u²/r（放电功率随电压的平方迅速下降），但恒定电阻时，随着电量下降，电压也下降，放电电流就会减小，放电时间就会延长，由于放电功率随电压的平方迅速下降（p=u²/r），如果限定一个放电功率，要快速放电则电阻要迅速减小，所以本案实现开始时保持一定的大电阻（50兆欧姆~1000兆欧姆），触摸后要求电阻迅速减小（0兆欧姆~50兆欧姆），满足既快又安全释放静电的要求。

根据放电的时间常数t=rc，在c一定的境况下电阻越大需要的放电时间越长，而电阻太小则放电功率大，容易产生火花，所以本案要解决的是变电阻放电。

本发明的技术方案是：

一种人体静电释放电路，其特征是：包括压控变阻单元、电阻r、电容c，压控变阻单元两端的电阻由控制极g上的电压控制，压控变阻单元一端接地，另一端为触摸端，电阻r和电容c串联组成rc充电电路，当手触碰触摸端，人体静电通过电阻r对电容c进行充电，随着控制极g电压升高，压控变阻单元两极间的电阻由大变小，人体静电通过压控变阻单元进行放电，实现限定放电功率条件下快速安全释放人体静电。

一种人体静电释放电路，其特征是：由半导体材料制成，包括源极s、栅极g、漏极d、源极s、栅极g、漏极d及栅极g间电阻、栅极g及源极s间电容，当手触碰触摸端漏极d，人体静电通过漏极d及栅极g间电阻对栅极g及源极s间电容进行充电，随着栅极g电压升高，漏极d和源极s间电阻由大变小，人体静电通过漏极d和源极s间的由大变小的电阻进行放电，实现限定放电功率条件下快速安全释放人体静电。

一种人体静电释放电路，其特征是：包括场效应管、电阻r、电容c，电阻r跨接在所述场效应管漏极d和栅极g之间，电容c跨接在所述场效应管栅极g和源极s之间，当手触碰触摸端漏极d，人体静电通过所述电阻r对所述电容c充电，随着栅极g电压升高，漏极d和源极s间电阻由大变小，人体静电通过漏极d和源极s间的由大变小的电阻进行放电，实现限定放电功率条件下快速安全释放人体静电。

所述的一种人体静电释放电路，其特征是：rc常数为1~10秒。

所述的一种人体静电释放电路，其特征是：d-s间跨接100兆欧姆~1000兆欧姆的电阻。

所述的一种人体静电释放电路，其特征是：静电释放电路设置在不干胶上形成即时贴。

所述的静电释放电路的应用，其特征是：静电释放电路设置在加油机外壳用于释放人体静电。

所述的静电释放电路的应用，其特征是：静电释放电路设置在加油枪的油嘴管上用于释放人体静电。

所述的静电释放电路的应用，其特征是：静电释放电路设置在加油枪的手柄上用于释放人体静电。

所述的静电释放电路的应用，其特征是：静电释放电路设置在门手把上用于释放人体静电。

所述的静电释放电路的应用，其特征是：静电释放电路设置在静电释放球电路中用于释放人体静电。

本发明的有益效果是：应用本电路及其制品时不产生静电电火花，同时在人体静电释放过程中对人不产生电击感，实现限定放电功率条件下快速安全释放人体静电。

附图说明

图1为本发明原理图。

图2为本发明场效应管电路图。

图3为本发明电阻随时间变化的示意图。

图4为本发明放电电流随时间变化的示意图。

图5为本发明由不干胶制成即时贴的实施方案。

图6为本发明应用于加油站的实施方案。

图7为本发明应用于加油枪的实施方案。

图8为本发明应用在门把手上的实施方案。

图9为本发明应用于静电释放球的实施方案。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明原理图，电路1000包括压控变阻器件101、电阻r、电容c，压控变阻器件101两端的电阻由控制极g上的电压控制，压控变阻器件一端接地，另一端为触摸端102，电阻r和电容c串联组成rc充电电路，当手触碰触摸端102，人体静电通过电阻r对电容c进行充电，随着控制极g电压升高，压控变阻器件两极间的电阻由大变小，人体静电通过压控变阻器件进行放电，实现限定放电功率条件下快速安全释放人体静电。本发明的实施方式可以是芯片级实施或器件实施，芯片级实施即直接用半导体工艺制成压控变阻器材料或压控变阻芯片阵列。

图2为本发明场效应管电路图，包括场效应管、电阻r、电容c，电阻r跨接在所述场效应管漏极d和栅极g之间，电容c跨接在所述场效应管栅极g和源极s之间，当手触碰触摸端漏极d，人体静电通过所述电阻r对所述电容c充电，随着栅极g电压升高，漏极d和源极s间电阻由大变小，人体静电通过漏极d和源极s间的由大变小的电阻进行放电，实现限定放电功率条件下快速安全释放人体静电。图中为n-mos管，同理可以推演到p-mos管，场效应管在源极金属与衬底连在一起时，源极和漏极可以互换使用，且特性变化不大，场效应管的源极和漏极在结构上是对称的，可以互换使用，耗尽型mos管的栅-源电压可正可负。

图3为本发明电阻随时间变化的示意图，假设场效应管的d-s最大电阻为rmax，实际上场效应管的d-s电阻可以很大，在本案的应用中可以在d-s间跨接100兆欧姆~1000兆欧姆的电阻，当带静电的人体触碰触摸端时静电通过电阻r向电容c充电，充电符合rc充电曲线，d-s电阻会随栅极g电压升高而由大变小，可以换算为时间t，假设理想最终触摸后电阻值为0，a为随时间线性变小，b为随时间缓慢变小，c为随时间急剧变小，由于放电功率p=u²/r（放电功率随电压的平方迅速下降），如果选定一个放电功率，要快速放电则电阻要迅速减小，c曲线符合rc充电的阻值变化曲线，通过选择rc值使放电功率小于安全值，安全值即不产生静电火花，不对人体产生电击感。

图4为本发明放电电流随时间变化的示意图，理想状态是原始电阻无限大，即开始电流为0，然后达到一个安全的最大值imax（安全最大值就是不产生火花也不产生电击感的最大电流），经过t时间后电流为0，实际情况是开始时的电流由d-s间电阻或跨接电阻决定imin，然后达到最大值imax，t时间后电流为0。

图5为本发明由不干胶制成即时贴的实施方案，本发明芯片或电路置在不干胶导电基片601上，导电基片可以由导电橡胶制成，603为基片凸起，603凸起使导电基片601的导电部分露出以便可以和接地金属物接触，在基片601上涂有压敏不干胶602，进一步，可以在即时贴的压敏不干胶的成分中添加导电颗粒制成导电压敏不干胶，压敏不干胶外覆盖保护纸604，保护纸又称离型纸、隔离纸、防粘纸、硅油纸，是一种防止预浸料粘连，又可以保护预浸料不受污染的防粘纸。

图6为本发明应用于加油站的实施方案，801为加油机，803为加油枪，在加油机的金属外壳上粘贴本发明即时贴802用于释放人体静电。另外，现有的自助加油机上设置金属键盘804并接地，手指接触键盘时可能发生静电火花，为此在该键盘上可以覆盖本发明制品，当然本发明制品可以制成芯片或嵌入电路。

图7为本发明应用于加油枪的实施方案，在加油枪803上设置本发明电路或芯片1000，可以设置在枪嘴上902，或设置在把手上901。

图8为本发明应用在门把手上的实施方案，考虑到冬季人手接触门把手经常被静电电击，在门把手1001上设置本发明制品1000防止人体被静电电击，门把手当然包括汽车门把手。

图9为本发明应用于静电释放球的实施方案，2000为静电释放球的触摸球体，本发明电路触摸端连接在触摸球体球体上，通过人手触摸释放人体静电。

目前人体静电消除采用静电释放球，由于静电释放球有金属制成，当手指触碰静电释放球时可能产生静电火花，在易燃易爆场所有安全隐患，同时对人体也会产生电击感；目前也有采用亚导体材质触摸球体（行业标准sy/t7354-2017，电阻10兆欧姆~1000兆欧姆），降低瞬间人体静电释放能量减少电击感，但需要延长人体静电释放时间，而且由于电阻的存在，不能完全释放人体所带静电，本发明电路可以实现无静电火花、无电击感彻底释放人体静电。

本发明制品可以粘贴在所有需要释放静电的场所，如车门、防爆设备、仪器等。

另外，还可以在静电释放的回路中设置辉光放电管用以显示静电的释放过程（在满足防爆要求的情况下，如采用防爆氖气泡）。

上述应用模式及规则均不限定本发明的方法及应用的基本特征，并非限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，作出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。