IEC 61000-4-2: Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-2: Testing and measurement techniques - Electrostatic discharge immunity test (IEC 61000-4-2:2008)

Description

IEC 61000-4-2:2008 relates to the immunity requirements and test methods for electrical and electronic equipment subjected to static electricity discharges, from operators directly, and from personnel to adjacent objects. It additionally defines ranges of test levels which relate to different environmental and installation conditions and establishes test procedures. The object of IEC 61000-4-2:2008 is to establish a common and reproducible basis for evaluating the performance of electrical and electronic equipment when subjected to electrostatic discharges. In addition, it includes electrostatic discharges which may occur frompersonnel to objects near vital equipment. IEC 61000-4-2:2008 defines typical waveform of the discharge current, range of test levels, test equipment, test setup, test procedure, calibration procedure and measurement uncertainty. IEC 61000-4-2:2008 gives specifications for test performed in "laboratories" and "post-installation tests" performed on equipment in the final installation. This second edition cancels and replaces the first edition published in 1995, its amendment 1 (1998) and its amendment 2 (2000) and constitutes a technical revision. It has the status of a basic EMC publication in accordance with IEC Guide 107. The main changes with respect to the first edition of this standard and its amendments are the following: - the specifications of the target have been extended up to 4 GHz. An example of target matching these requirements is also provided; - information on radiated fields from human-metal discharge and from ESD generators is provided; - measurement uncertainty considerations with examples of uncertainty budgets are given too. English CONTENTS FOREWORD INTRODUCTION 1 Scope 2 Normative references 3 Terms and definitions 4 General 5 Test levels 6 Test generator 6.1 General 6.2 Characteristics and performance of the ESD generator 6.3 Verification of the ESD setup 7 Test setup 7.1 Test equipment 7.2 Test setup for tests performed in laboratories 7.3 Test setup for post-installation tests 8 Test procedure 8.1 Laboratory reference conditions 8.2 EUT exercising 8.3 Execution of the test 9 Evaluation of test results 10 Test report Annex A (informative) Explanatory notes Annex B (normative) Calibration of the current measurement system and measurement of discharge current Annex C (informative) Example of a calibration target meeting the requirements of Annex B Annex D (informative) Radiated fields from human metal discharge and ESD generators Annex E (informative) Measurement uncertainty (MU) considerations Annex F (informative) Variation in test results and escalation strategy Bibliography Figures Figure 1 – Simplified diagram of the ESD generator Figure 2 – Ideal contact discharge current waveform at 4 kV Figure 3 – Discharge electrodes of the ESD generator Figure 4 – Example of test set-up for table-top equipment, laboratory tests Figure 5 – Example of test setup for floor-standing equipment, laboratory tests Figure 6 – Example of a test setup for ungrounded table-top equipment Figure 7 – Example of a test setup for ungrounded floor-standing equipment Figure 8 – Example of test setup for floor-standing equipment, post-installation tests Figure A.1 – Maximum values of electrostatic voltages to which operators may be charged while in contact with the materials mentioned in Clause A.2 Figure B.1 – Example of a target adapter line attached to current target Figure B.2 – Example of a front side of a current target Figure B.3 – Example of measurement of the insertion loss of a current target-attenuator-cable chain Figure B.4 – Circuit diagram to determine the low-frequency system transfer impedance Figure B.5 – Typical arrangement for calibration of ESD generator performance Figure C.1 – Mechanical drawing of a coaxial target (drawing 1 of 5) Figure C.2 – Mechanical drawing of a coaxial target (drawing 2 of 5) Figure C.3 – Mechanical drawing of a coaxial target (drawing 3 of 5) Figure C.4 – Mechanical drawing of a coaxial target (drawing 4 of 5) Figure C.5 – Mechanical drawing of a coaxial target (drawing 5 of 5) Figure D.1 – Electric field of a real human, holding metal, charged at 5 kV measured at 0,1 m distance and for an arc length of 0,7 mm Figure D.2 – Magnetic field of a real human, holding metal, charged at 5 kV, measured at 0,1 m distance and for an arc length of approximately 0,5 mm Figure D.3 – Semi-circle loop on the ground plane Figure D.4 – Voltages induced in a semi-loop Figure D.5 – Example of test setup to measure radiated ESD fields Figure D.6 – Comparison between measured (solid line) and calculated numerically (dot line) voltage drop on the loop for a distance of 45 cm Figure D.7 – Comparison between calculated H field from measured data (solid line) and H field calculated by numerical simulation (dotted line) for a distance of 45 cm Figure D.8 – Structure illuminated by radiated fields and equivalent circuit Figure D.9 – Radiated H fields Tables Table 1 – Test levels Table 2 – General specifications Table 3 – Contact discharge current waveform parameters Table 4 – Cases for application of ESD on connectors Table A.1 – Guideline for the selection of the test levels Table B.1 – Contact discharge calibration procedure Table E.1 – Example of uncertainty budget for ESD rise time calibration Table E.2 – Example of uncertainty budget for ESD peak current calibration Table E.3 – Example of uncertainty budget for ESD I30, I60 calibration Français SOMMAIRE AVANT-PROPOS INTRODUCTION 1 Domaine d'application 2 Références normatives 3 Termes et définitions 4 Généralités 5 Niveaux d'essai 6 Générateur d'essai 6.1 Généralités 6.2 Caractéristiques et performances du générateur de DES 6.3 Vérification du montage de DES 7 Montage d’essai 7.1 Matériel d’essai 7.2 Montage d'essai utilisé pour les essais réalisés en laboratoire 7.3 Montage d'essai pour les essais après installation 8 Procédure d'essai 8.1 Conditions de référence du laboratoire 8.2 Fonctionnement de l'EST 8.3 Exécution de l'essai 9 Evaluation des résultats d’essai 10 Rapport d’essai Annexe A (informative) Notes explicatives Annexe B (normative) Etalonnage du système de mesure du courant et mesure du courant de décharge Annexe C (informative) Exemple d’une cible d’étalonnage satisfaisant aux exigences de l’Annexe B Annexe D (informative) Champs rayonnés par les décharges personne-métal et les générateurs de DES Annexe E (informative) Considérations concernant l’incertitude de mesure Annexe F (informative) Variation des résultats d’essai et stratégie d’intensification Bibliographie Figures Figure 1 – Schéma simplifié du générateur de DES Figure 2 – Forme d’onde idéale de courant de décharge au contact à 4 kV Figure 3 – Electrodes de décharge du générateur de DES Figure 4 – Exemple de montage d'essai pour matériel de table, Essais en laboratoire Figure 5 – Exemple de montage d'essai pour matériels posés au sol, essais en laboratoire Figure 6 – Exemple de montage d’essai pour un matériel de table non relié à la terre Figure 7 – Exemple de montage d’essai pour un matériel posé sur le sol non relié à la terre Figure 8 – Exemple de montage d'essai pour matériels posés au sol, Essais après installation Figure A.1 – Valeurs maximales des tensions électrostatiques auxquelles les opérateurs peuvent être chargés lorsqu'ils sont en contact avec les matériaux mentionnés à l'Article A.2 Figure B.1 – Exemple d’une ligne d’adaptation de la cible fixée à la cible de courant Figure B.2 – Exemple de face avant d’une cible de courant Figure B.3 – Exemple de mesure de la perte d’insertion d’une chaîne cible de courant-atténuateur-câble Figure B.4 – Schéma de circuit pour déterminer l’impédance de transfert de système à basse fréquence Figure B.5 – Arrangement type pour l’étalonnage des performances du générateur de DES Figure C.1 – Dessin mécanique d’une cible coaxiale (dessin 1 sur 5) Figure C.2 – Dessin mécanique d’une cible coaxiale (dessin 2 sur 5) Figure C.3 – Dessin mécanique d’une cible coaxiale (dessin 3 sur 5) Figure C.4 – Dessin mécanique d’une cible coaxiale (dessin 4 sur 5) Figure C.5 – Dessin mécanique d’une cible coaxiale (dessin 5 sur 5) Figure D.1 – Champ électrique d’une personne réelle tenant une pièce métallique, chargée à 5 kV, mesuré à une distance de 0,1 m et pour une longueur d’arc de 0,7 mm Figure D.2 – Champ magnétique d’une personne réelle tenant une pièce métallique, chargée à 5 kV, mesuré à une distance de 0,1 m et pour une longueur d’arc d’environ 0,5 mm Figure D.3 – Boucle en demi-cercle sur le plan de sol Figure D.4 – Tensions induites dans une demi-boucle Figure D.5 – Exemple de montage d’essai pour mesurer les champs de DES rayonnés Figure D.6 – Comparaison entre la chute de tension mesurée (trait plein) et la valeur calculée numériquement (trait pointillé) sur la boucle pour une distance de 45 cm Figure D.7 – Comparaison entre le champ H calculé à partir de la donnée mesurée (trait plein) et le champ H calculé par simulation numérique (trait pointillé) pour une distance de 45 cm Figure D.8 – Structure illuminée par des champs rayonnés et circuit équivalent Figure D.9 – Champs H rayonnés Tableaux Tableau 1 – Niveaux d'essai Tableau 2 – Spécifications générales Tableau 3 – Paramètre de forme d’onde de courant de décharge au contact Tableau 4 – Cas d’application des DES sur les connecteurs Tableau A.1 – Conseils pour le choix des niveaux d'essais Tableau B.1 – Procédure d’étalonnage de décharge au contact Tableau E.1 – Exemple de budget d’incertitude pour l’étalonnage du temps de montée de DES Tableau E.2 – Exemple de budget d’incertitude pour l’étalonnage du courant de crête de DES Tableau E.3 – Exemple de budget d’incertitude pour l’étalonnage de DES à I30, I60