關(guān)于靜電放電抗擾度試驗新老版本標準的比對與分析解讀

摘" 要：國家標準GB/T 17626.2—2018/IEC 61000-4-2：2008《電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗》為現(xiàn)行有效標準，發(fā)布日期是2018年6月7日，實施日期是2019年1月1日，替代上一版本GB/T 17626.2—2006/IEC 61000-4-2：2001《電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗》，與GB/T 17626.2—2006/IEC 61000-4-2：2001《電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗》比較發(fā)現(xiàn)有以下幾個方面的變化：試驗發(fā)生器、試驗布置、試驗發(fā)生器的校驗程序及測量不確定度、試驗電壓波形、增加術(shù)語（校準、符合性測試、上升時間、驗證）、試驗等級描述及其他測試過程中的注意事項。該文從設(shè)備本身的技術(shù)參數(shù)要求、測試現(xiàn)場布置、使用標準器件校準等方面進行比對，并分析其改變的原因。

關(guān)鍵詞：試驗發(fā)生器；試驗布置；靜電放電；比對；技術(shù)參數(shù)

中圖分類號：TM855" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）33-0064-04

Abstract： The national standard GB/T 17626.2-2018/IEC 61000-4-2：2008 \"Electromagnetic Compatibility Test and measurement technology Electrostatic discharge immunity Test\" is the current effective standard， with a release date of 2018-06-07 and an implementation date of 2019-01-01， replacing the previous version of GB/T 17626.2-2006/IEC 61000-4-2：2001 \"Electromagnetic Compatibility Test and measurement technology Electrostatic discharge immunity Test\". Compared with GB/T 17626.2-2006/IEC 61000-4-2：2001 \"Electromagnetic Compatibility Test and measurement technology Electrostatic discharge immunity Test\"， some changes were found in the following aspects： test generator， test layout， test generator verification procedures and measurement uncertainty， test voltage waveform， addition of terms （calibration， compliance test， rise time， verification）， test level description， and other precautions during the test process. This paper compares the technical parameter requirements of the equipment itself， test site layout， calibration using standard devices， etc.， and analyzes the reasons for the changes.

Keywords： test generator; test layout; electrostatic discharge; comparison; technical parameter

國家標準GB/T 17626.2—2018/IEC 61000-4-2：2008《電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗》（以下簡稱2018版本）為現(xiàn)行有效標準，按照GB/T 1.1—2009《標準化工作導(dǎo)則 第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫》給出的規(guī)則起草。與GB/T 17626.2—2006/IEC61000-4-2：2001《電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗》（以下簡稱“2006版本”）比較有以下幾個方面修訂：試驗發(fā)生器、試驗布置、試驗發(fā)生器的校驗程序及測量不確定度、試驗電壓波形及其他測試過程中注意事項。本文從儀器設(shè)備的技術(shù)參數(shù)要求、試驗現(xiàn)場布置、使用標準器件校準等方面進行比對、分析2版本不同的原因。

1" 試驗發(fā)生器技術(shù)要求的比對

2018版本與2006版本相比：①發(fā)生器回路電纜長度，2018版本新增公差要求為（2±0.05）m；②2018版本對試驗發(fā)生器放電電極直徑尺寸公差由2006版本的-0.05～0 mm修訂為±1 mm；③對于充電電阻值（Rc）（50 MΩ與100 MΩ之間）已不再要求；④只列出放電電阻（Rd）、儲能電容（Cs+Cd）的典型值，取消了兩者的公差范圍；⑤輸出電壓由2006版本只給出標稱值，改為給出范圍值。這些變化提高了對試驗發(fā)生器各項參數(shù)的要求，從源頭保證了測試數(shù)據(jù)的可靠性。

2018版本列出理想狀態(tài)下試驗發(fā)生器在4 kV的接觸放電電流波形，上升時間tr=（0.8±25%） ns，增加說明“用于測量30 ns和60 ns處電流的時間參考點是電流首次達到放電電流第一峰值的10%”和“上升時間tr為第一個電流峰值的10%到90%的間隔時間”中對上升時間區(qū)域的強調(diào)。2006版本列出的是試驗發(fā)生器輸出電流的典型波形，放電開關(guān)操作時的上升時間tr=（0.7～1） ns。圖1（a）為2018版本4 kV理想的接觸放電電流波形，圖1（b）為2006版本輸出電流的典型波形。這一變化使校準取值更加直觀、準確。2個標準中試驗發(fā)生器設(shè)備技術(shù)要求比對匯總見表1。

2" 試驗布置的比對

2018版本和2006版本的不同點：①2018版本對接地參考平面由2006版本“最小尺寸為1.2 m，至少應(yīng)伸出受試設(shè)備或耦合板之外0.5 m”改為“接地參考平面每邊至少應(yīng)伸出受試設(shè)備或水平耦合板（適用時）之外0.5 m”；②2018版本對測試樣品（EUT）與周圍反射物的距離要求由2006版本的“最小1 m”修改為“最小0.8 m”；③2018版本中對落地絕緣支座高度由2006版本的“約為0.1 m”修改為“（0.05～0.15） m”；④2018版本中對靜電放電測試用木桌、水平耦合板（HCP）均有尺寸公差的要求。

臺式設(shè)備試驗布置比對不同的地方有：①參考接地平面去掉最小尺寸要求；②EUT與周圍反射物的距離由原來的大于1 m改為大于0.8 m；③增加了測試桌公差要求；④增加了水平耦合板和絕緣支撐的公差要求。

落地式設(shè)備試驗布置比對不同的地方有：①落地絕緣支座高度由2006版本的0.1 m改為2018版本的（0.05～0.15） m；②2018版本增加了EUT電纜用厚度約為（0.5±0.05） mm的絕緣支撐與接地參考平面隔開；③EUT與周圍反射物的距離（大于0.8 m）。

比較2006版本與2018版本不接地設(shè)備臺式設(shè)備/落地式設(shè)備的試驗布置改變與具有接地的設(shè)備試驗布置改變一致，只是后者著重強調(diào)了設(shè)備及其金屬部件的電荷泄放，防止電荷的累計。測試布置比對見表2。

通過測試布置的比對發(fā)現(xiàn)，一些對測試結(jié)果影響較小的要求直接取消或者放寬了范圍，但是對測試結(jié)果影響較大的因素，比如積累電荷泄放的要求提高了，取消了泄放電荷不可控的描述：使用加速受試設(shè)備的電荷“自然”泄放到環(huán)境的空氣-離子發(fā)生器。

3" 靜電放電發(fā)生器校準方法的比對

靜電放電發(fā)生器的校準方法方面，2018版本與2006版本相比，測量示波器的模擬帶寬由大于等于1 000 MHz變成了大于等于2 GHz，為捕獲更真實的脈沖波形提供了必要的條件；靶的帶寬由±0.5 dB、1 GHz提高到±1.2 dB、1～4 GHz；靶芯的直徑從37 mm收縮到7 mm，減小了30 mm；法拉第籠前板面積從1.5 m×1.5 m減少為1.2 m×1.2 m。

2018版本擴大了電流波形及時序范圍：①脈沖上升時間的范圍要求從2006版本的0.7～1.0 ns放寬到0.6～1.0 ns；②靜電放電電流的脈沖波形第一峰值允許誤差從2006版本的±10%放寬到±15%。僅從技術(shù)指標上來看，2018版本中對設(shè)備的要求較之前更容易滿足標準要求，在設(shè)備廠家看來不能不說是一個好消息。靜電放電發(fā)生器校準方法的比對匯總見表3。

模擬器脈沖參數(shù)校準的主要差別為配置的專用適配器（也稱為電流靶），2018版本中的電流靶在結(jié)構(gòu)外觀、校準方法、電性能參數(shù)方面均與2006版本不同。從電流靶的外觀結(jié)構(gòu)來看，2個版本的尺寸相同，但電流靶內(nèi)芯直徑（Ф7 mm）要小于2006版本中電流靶的內(nèi)芯直徑（Ф37 mm）；從電原理圖來看，2018版本使用的是小型貼片電阻，比2006版本中普通引線電阻的頻響好。如圖2所示，在實際校準靜電放電模擬器時，新老靶型適配器輸入同樣的電流，測得的電壓卻不同。

如圖3所示，將電流靶按實際設(shè)備校準時連接。將衰減器的典型值調(diào)為20 dB，示波器的輸入阻抗固定為50 Ω，不考慮連接電纜損耗和示波器帶寬的影響等其他影響。將電流靶產(chǎn)生的電流調(diào)至10 A，使用新電流靶，示波器測得電壓為2.01 V；使用舊電流靶，示波器測得的電壓為1 V。這就相當(dāng)于2018版本標準的轉(zhuǎn)移阻抗R=0.201 Ω，2006版本標準的轉(zhuǎn)移阻抗R=0.1 Ω。

2018版本講解了電流靶詳細的校準方法，確保電性能參數(shù)的準確性。2018版本要求電流靶與衰減器、連接電纜等按圖3所示連接在一起進行校準，消除了其他因素的影響，直接得到結(jié)果數(shù)據(jù)。2018版本中規(guī)定的更完善的校準方法和更高技術(shù)指標的測量設(shè)備，有效保證了測量結(jié)果的一致性。

4" 結(jié)論

2018版本和2006版本的變化可歸納為：靜電放電發(fā)生器中電容、電阻等元器件類去掉公差要求，對測試設(shè)備要求提高，但是對接觸放電電流波形的參數(shù)公差進行了適當(dāng)?shù)姆艑?，上升時間增加備注標明取值區(qū)域，在源頭上加嚴，在過程中做好把控，有效保證了靜電放電的一致性，使整個測試過程更加科學(xué)和嚴謹；對測試布置的比對發(fā)現(xiàn)，一些對測試結(jié)果影響較小的要求直接取消或者放寬了范圍，但是對測試結(jié)果影響較大的影響因素，比如積累電荷泄放的要求就提高了，取消了不可控的“使用加速受試設(shè)備的電荷自然泄放到環(huán)境的空氣-離子發(fā)生器”。對于設(shè)備校準，僅從技術(shù)指標上來看，2018版本對儀器設(shè)備的要求有所放寬，供應(yīng)商生產(chǎn)的靜電放電發(fā)生器更容易滿足2018版本要求。但是對數(shù)據(jù)采集的示波器要求提高了，數(shù)據(jù)采集更加科學(xué)、可信。

參考文獻：

[1] 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗：GB/T 17626.2—2006/IEC 61000-4-2：2001[S].2006.

[2] 電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗：GB/T 17626.2—2018/IEC 61000-4-2：2008[S].2018.

[3] 吳紅森.IEC 61000-4-2：2008靜電放電模擬器校準方法的變化[J].安全與電磁兼容，2010（1）：37-40.

[4] 高峰.靜電放電抗擾度試驗新老版本標準的比較[J].電子質(zhì)量，2014（6）：69-81.