ESD试验不同标准版本的差异解读

文/ 孙成明 乐明军 许展川 李 琴 华测检测（宁波汽车电子EMC实验室）

摘要
简要介绍《GB/T17626.2-2018电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验IDT IEC61000-4-2：2008 》与《GB/T17626.2-1998》及《GB/T17626.2-2006 IDT IEC61000-4-2:2001》版的主要差异和分析；可供电磁兼容实验室ESD试验工程师参考。

1 概述
《GB/T17626.2-2006电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验 IDT IEC 61000-4-2:2001》是《GB/T17626.2-1998 IDT IEC 61000-4-2:1995》的改新版,主要修改内容有：
1）不接地设备的试验方法；
2）直接放电的试验方法；
3）对水平耦合板放电的试验方法；
4）试验结果评价和试验报告的要求等。

《GB/T17626.2-2018电磁兼容试验和测量技术 静电放电抗扰度试验 IDT IEC61000-4-2:2008》代替《GB/T17626.2-2006》，欧盟也相应改版为《EN 61000-4-2:2009》；主要修改内容是试验脉冲参数和试验方法等；旨在解决ESD试验结果的不确定性问题。

2 试验布置的主要差异
2.1 不接地设备的试验
1) 适用范围
适用于安装规范或设计不与任何接地系统连接的设备或设备部件。
2）试验方法
a）不接地台式设备的试验布置如图1所示；

图1 不接地台式设备的试验布置示意图
注：1）图1参见GB/T17626.2-2006图8；
2）GB/T17626.2-2018图6（略），修改了VCP板试验布置方式。
b）不接地落地式设备的试验设备布置按图2所示；

图2不接地落地式设备的试验布置示意图
注：最新版修改了VCP板试验布置方式。
c）带泄放电阻的电缆，参考图3制作；

图3 带泄放电阻的电缆原理示意图
d）静电放电发生器的电极头应垂直于受试设备的表面。
详见GB/T17626.2-2006第7.1.3或GB/T17626.2-2018第7.4.3。
2.2 直接放电试验
静电放电（ESD）只施加在正常使用时人员可能接触到的受试设备上的点和面；以下情况例外：
a）维修时才接触到的点和面；
b）用户保养时接触到的点和面；
c）设备安装固定后或按使用说明使用后不再能接触到的点和面；
d）外壳为金属的同轴连接器和多芯连接器可接触的点；非导电（如，塑料）连接器内可接触到的点，只进行空气放电试验。
e）由于功能原因对静电放电敏感并有静电放电警告标签的连接器或接触部分可接触到的点。详见GB/T17626.2-2006第8.3.1。
2.3 对水平耦合板放电试验
对水平耦合板放电应在水平方向对其边缘施加,见GB/T17626.2-2001图5所示,放电电极应接触并垂直于水平耦合板的边缘，详见GB/T17626.2-2001 第8.3.2.1。
2.4 试验结果评价和试验报告要求
2.4.1试验结果的评价
试验结果应依据受试设备在试验中的功能丧失或性能降低现象进行分类，相关的性能水平由设备制造商或需方确定，详见GB/T17626.2-2001第9部分。
2.4.2试验报告的要求
试验报告应包括能重现试验的全部信息，详见GB/T17626.2-2001第10部分。
3 GB/T17626.2-2018与GB/T17626.2-2006试验参数的主要差异
3.1静电放电发生器脉冲参数
表1试验脉冲参数对比

4 简要分析
4.1不接地设备或部件试验
4.1.1原标准（GB/T17626.2-1998/-2006版，IEC61000-4-2：1995/2001版）
不接地设备或设备的不接地部件不能自行放电。受试点的电荷累积可能使电压为预期试验电压的两倍或更高，受放电回路LC影响，静电放电试验存在不确定性。
4.1.2新标准（GB/T17626.2-2018版，IEC61000-4-2:2008版）
试验模拟人体静电放电模式，增加“泄放电阻和电缆”(如图3所示)；静电放电试验结果一致性增强。
4.2直接放电试验
进一步明确了“试验点”的选择要求（见第2.2,2.3）；既便于设备供应商制定产品标准，也便于使用方提出更合理的试验要求。
4.3水平耦合板试验
对水平耦合板试验，原标准规定放电枪头垂直于水平耦合板（见GB/T17626.2-1998图5）；新标准规定放电枪头与水平耦合板平行/垂直于水平耦合板边缘（见GB/T17626.2-2001图5），更符合静电放电实际要求。
4.4试验评价和试验报告要求
进一步明确规定了对“试验结果”的评价要求和试验报告的内容要求，确保试验结果的
一致性和再现性。
4.5发生器试验脉冲参数
脉冲发生器的脉冲上升时间（tr）和第一峰值电流（Ip），放电电流（I30，I60）如表1所示。原标准校准，输出串接50Ω匹配电阻，输出电压减半；GB/T17626.2:2018/IEC…：2008新标准规定，校准试验脉冲发生器的输出不再串接50Ω匹配电阻，输出测试电压也不再减半；对ESD发生器提出了切合实际的更合理要求。
4.6试验校验
4.6.1 屏蔽室
新版本不再使用平均值测量方法，正确测量变得更加困难。不良的屏蔽测量系统是随机测量误差产生的一个重要原因；屏蔽效果可导致±20％或以上的幅度测量误差，如图4所示。换句话说，之所以静电放电脉冲测量不符合标准规定，可能是由于测量系统本身，而不是实际的静电放电模拟器。

注：曲线1（深色），屏蔽不良；曲线2（浅色），屏蔽良好(频率范围10-1000MHz，衰减≥60dB)。

图4 屏蔽引起的静电放电测量差异
4.6.2 数字示波器
模拟带宽≥2GHz/采样率≥10GS/ s；测量带宽4GHz /阻抗≤2.1欧姆;衰减器20dB。
新的测量方法不再具有50欧姆的串联电阻。因此，示波器测量电压不再减半。
4.6.3 参考地平面
尺寸≥1.2米x1.2米；地面的接地参考平面连接位置是，垂直于测量目标0.5米以下。
它影响着下降沿I30和I60的测量值。
4.6.4 静电放电模拟器
各种静电模式之间差异显著。由于新的标准要求静电放电模拟器满足更多的要求，很明显，有些静电放电模拟器将不再符合新标准（GB/T17626.2：2018）要求。
不符合规定的静电放电模拟器测试可以导致对受试设备的过度测试或测试不足。原有的静电放电模拟器，应按GB/T17626.2：2018规定要求，重新检验确认。

5 结束语
本文简要介绍了GB/T17626.2-2006IDT IEC 61000-4-2:2001与GB/T17626.2-1998以及与GB/T17626.2-2018IDT IEC 61000-4-2:2008的主要差异。指出了ESD模拟器最新校验方法和ESD试验要点，对于电磁兼容实验室ESD试验有重要意义；可供ESD试验工程师参考。