2.1標(biāo)準(zhǔn)適用范圍

IEC61000-4-2由國際電工委員會（TheInternationalElectrotechnicalCommission-IEC）建立，其標(biāo)準(zhǔn)文本的名稱為：”Electromagneticcompatibility(EMC)-Part4-2:Testingandmeasurementtechniques-Electrostaticdischargeimminitytest“，即“電磁兼容性-第4-2部分：試驗(yàn)和檢測技術(shù)-靜電放電抗擾度試驗(yàn)“。

IEC61000-4-2的不同版本內(nèi)容略有修定和變化，本文主要參考IEC61000-4-2Edition2.0-2008.12發(fā)布的版本進(jìn)行說明。

該標(biāo)準(zhǔn)要求了電氣電子設(shè)施（equipment）遭到來自操作人員或物體直接接觸造成放電（直接放電）時、以及人或物體對關(guān)鍵設(shè)施的鄰近物體放電（間接放電）時的抗擾度要求和實(shí)驗(yàn)方式，還包含了不同環(huán)境和安裝條件下實(shí)驗(yàn)等級的范圍和試驗(yàn)程序。該標(biāo)準(zhǔn)的通用性和可重現(xiàn)性（reproducible）使他們可以量化評估電氣電子儀器、即受試設(shè)備（EUT-equipmentundertest）在遭遇靜電放電時的抗干擾性能。

該試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中有幾個關(guān)于放電模式的重要術(shù)語：

（1）直接放電--directapplication

直接對受試設(shè)施實(shí)行放電，即借助傳導(dǎo)直接耦合形式推進(jìn)干擾。

（2）間接放電--indirectapplication

對受試設(shè)施附近的耦合板實(shí)施放電，以模擬人體對受試儀器附近的物體的放電，即透過空間輻射耦合形式推進(jìn)干擾。耦合板（couplingplane）就是一塊金屬板。HCP：水平耦合板；VCP：垂直耦合板。

（3）接觸放電方式--contactdischargemethod

試驗(yàn)出現(xiàn)器的電極保持與受試設(shè)備的接觸并由出現(xiàn)器內(nèi)的放電開關(guān)激勵放電的一種實(shí)驗(yàn)手段。屬于直接放電模式。

（4）空氣放電方式--airdischargemethod

將實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)器的充電電極靠近受試儀器并造成電火花對受試設(shè)備激勵放電的一種實(shí)驗(yàn)手段。屬于間接放電模式。

標(biāo)準(zhǔn)要求：接觸放電是優(yōu)先選用的實(shí)驗(yàn)方式，空氣放電則用于不能使用接觸放電的場合（如表層涂有絕緣層、計(jì)算機(jī)鍵盤縫隙等狀況）。對于有金屬殼體或?qū)ν饨涌诘拇髠€別產(chǎn)品或設(shè)施，目前這兩種實(shí)驗(yàn)方式一般都被用戶規(guī)定進(jìn)行。

2.2試驗(yàn)配置

整個試驗(yàn)配置由實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)器、受試設(shè)施和所需的輔助儀器組成。受試設(shè)施應(yīng)按照生產(chǎn)工廠的安裝說明書（即使有的話）進(jìn)行布置。設(shè)備的靜電抗擾度試驗(yàn)一般在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，設(shè)備調(diào)試后的實(shí)驗(yàn)只供有選取地進(jìn)行，不強(qiáng)行推進(jìn)，只在經(jīng)生產(chǎn)商和客戶雙方協(xié)商批準(zhǔn)時才進(jìn)行。

2.2.1試驗(yàn)出現(xiàn)器

“試驗(yàn)出現(xiàn)器”又稱“靜電放電發(fā)生器”。

靜電放電發(fā)生器應(yīng)滿足下列規(guī)格規(guī)定：

（1）接觸放電輸出電流至少1kV~8kV(標(biāo)稱值)

（2）空氣放電輸出功率大約1kV~15kV(標(biāo)稱值)

（3）輸出電壓允許誤差±5%

（4）保持時間大約5s(放電前，由于電勢泄露使實(shí)驗(yàn)電壓驟降不少于10%的保持時間)

（5）輸出功率極性正極性和電極性（可切換）

（6）放電操作模式單次放電（連續(xù)放電之間的間隔時間不超過1s）

儲能電容器、放電電流或者放電開關(guān)應(yīng)盡可能靠近放電電極/放電頭（dischargetip）。靜電放電發(fā)生器應(yīng)具有大約20次/s的重復(fù)速率造成放電的能力并規(guī)定滿足表2（以接觸放電模式驗(yàn)證）的放電特性參數(shù)。

此外，接觸放電和空氣放電使用的放電電極頭有所不同。

靜電放電發(fā)生器的電極頭在進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn)時一般應(yīng)垂直于受試設(shè)備的表面。

靜電放電發(fā)生器，又稱靜電放電模擬器、靜電放電模擬出現(xiàn)器、靜電放電測試設(shè)備、靜電放電抗擾度檢測儀器。

靜電放電發(fā)生器在出廠前或者使用之后定期例行按上述規(guī)定進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證使用其進(jìn)行的檢測結(jié)果具備可重復(fù)性、可對比性。IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)給出了運(yùn)用具備標(biāo)準(zhǔn)電阻負(fù)載的“法拉第籠子”進(jìn)行檢測校驗(yàn)的方式。

2.2.2實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)施檢測布置要求

測試試驗(yàn)室的地面應(yīng)修改接地參考平面，它是一種較小尺寸為0.25mm的銅或鋁的塑料型材，其它金屬材料雖可使用但長度應(yīng)不大于0.65mm。接地參考平面的較小長度為1m2，實(shí)際的規(guī)格取決于受試設(shè)備的厚度，而且每邊大約應(yīng)伸出受試設(shè)施或水平耦合板之外0.5m，并將它與保護(hù)接地系統(tǒng)相連。

受試儀器與試驗(yàn)室墻壁和其它金屬性結(jié)構(gòu)之間的距離較小1m。受試設(shè)施應(yīng)遵循安全規(guī)范并按其使用規(guī)定布置和連線。按照受試設(shè)施的加裝技術(shù)條件，應(yīng)該將它與接地系統(tǒng)聯(lián)結(jié)。不允許有其它附加的接地線。電源與信號線纜的布置應(yīng)能體現(xiàn)實(shí)際安裝條件。

靜電放電發(fā)生器的放電回路電纜應(yīng)與地線參考平面連結(jié)，該管道的總重量通常為2m。如果這個尺寸達(dá)到所選放電點(diǎn)必須的長度，如可能將多余的長度以無感模式離開接地參考平面放置，且與實(shí)驗(yàn)配置的其它導(dǎo)電部分維持不大于0.2m的距離。

與接地參考平面連結(jié)的接地線和所有聯(lián)結(jié)點(diǎn)均應(yīng)是低阻抗的，例如在低頻場合下采取夾具等。

規(guī)定有耦合板的地方，例如允許引入間接放電的地方，這些耦合板采用和接地參考平面相似的塑料和重量，而且應(yīng)經(jīng)過兩端各具有一個470kΩ電阻的線纜與地線參考平面連結(jié)，當(dāng)導(dǎo)線置于接地參考平面上時，這些電阻器應(yīng)能耐受住放電電壓且?guī)в辛己玫慕^緣，以防止對接地參考平面的短路。

不同種類設(shè)備在實(shí)驗(yàn)室外進(jìn)行ESD放電試驗(yàn)時布置要求及案例如下。

（1）臺式設(shè)備（Table-topequipment）

臺式受試設(shè)施放置在接地參考平面上0.8m高的木桌上，桌上的水平耦合板（HCP）面積為1.6mx0.8m。受試設(shè)施和連接線纜應(yīng)當(dāng)用0.5mm厚的絕緣襯墊與水平耦合板隔開。

如果受試設(shè)備過大而不能維持與水準(zhǔn)耦合板各邊的較小距離為0.1m，則應(yīng)使用另一塊同樣的水平耦合板，并與優(yōu)選塊短邊側(cè)距離0.3m。但這時需要將桌子擴(kuò)大或使用二個桌子，這些水平耦合板不必焊在一起，而應(yīng)經(jīng)過另一根帶電流導(dǎo)線接到地線參考平面上。所有受試設(shè)施的加裝腳架應(yīng)保持原位。

（2）落地式設(shè)備（Floor-standingequipment）

落地式受試設(shè)備必須用0.05~0.15m厚的絕緣臺架與接地參考平面隔開。受試設(shè)施的線纜也必須用0.5mm厚的阻燃襯墊與地線參考平面隔開。所有受試設(shè)施的加裝腳架應(yīng)保持原位。

（3）不接地設(shè)備（Ungraoundedequipment）

針對不與任何接地系統(tǒng)連結(jié)的器材或設(shè)施組件，包括便攜式、內(nèi)置或內(nèi)部電源供電（不帶或帶充電器但沒有地線的電源線）和雙重絕緣設(shè)備(II類設(shè)備)不能像I類供電設(shè)施那樣自行放電。若在下一個靜電放電脈沖施加前電荷未清除，受試設(shè)施或受試儀器的組件上的極板累積可能使電流高達(dá)預(yù)期試驗(yàn)電壓的兩倍。如此，這類雙重絕緣設(shè)備的阻燃體電阻經(jīng)受多次靜電放電累積電荷后可能達(dá)到絕緣擊穿電壓，從而瞬間以很大能量放電。

試驗(yàn)布置（針對臺式設(shè)備或落地式設(shè)施）應(yīng)分別與上述（1）（2）的表述基本相似。為模擬單次靜電放電(空氣放電或者接觸放電）或新的一次靜電放電測試，在施加靜電放電脈沖之前應(yīng)防止受試設(shè)施上或者已施加過靜電放電脈沖的塑料點(diǎn)或部位上的電荷，如連接器機(jī)殼、電池充電插腳、金屬天線。

消除施加靜電放電點(diǎn)的電勢應(yīng)使用類似水平耦合板和平行耦合板用兩端帶有470kΩ泄放電流的電纜。

因受試設(shè)備和水平耦合板(臺式)之間或者受試設(shè)備和接地參考平面(落地式)之間的電容取決于受試儀器的尺寸，靜電放電實(shí)驗(yàn)時，如果功能允許，應(yīng)加裝帶泄放電流的電線。放電電纜的一個電壓應(yīng)盡可能靠近受試設(shè)備的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，較好高于20mm，第二個電阻應(yīng)靠近電纜的末端。對于臺式設(shè)備管道聯(lián)接于水平耦合板上(見圖8)，對于臺式設(shè)備管道聯(lián)接于接地參考平面上（見圖9)。

帶泄放電阻電纜的存在或許會妨礙這種設(shè)備的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。有爭議時，若在連續(xù)放電之間積累的電荷能有效地?fù)p耗，施加靜電放電脈沖時斷開泄放電纜的試驗(yàn)優(yōu)先于連接上泄放電纜的試驗(yàn)。

以下選用可成為代替方法：

連續(xù)放電實(shí)驗(yàn)的時間間隔應(yīng)長于受試設(shè)備的電荷自然損耗所需的時間；

使用炭纖維刷清掃，炭纖維刷連接到兩端帶470kΩ泄放電流的地線電纜；

注：在電荷衰減有爭議時，可用非接觸式電場測試儀測量受試儀器上的電荷。當(dāng)放電損耗至超過初始值的10%后，受試設(shè)備被覺得已充分放電。2008年公布的標(biāo)準(zhǔn)中刪除了使用離子風(fēng)機(jī)消除累積電荷的方法。

1）臺式設(shè)備

對于臺式設(shè)備，受試設(shè)備放于絕緣村墊(厚0.5mm）上，絕緣襯墊位于水平耦合板上。對受試設(shè)備上可觸碰的塑料部分施加靜電放電，其塑料部分和水平耦合板之間應(yīng)使用帶泄放電阻的導(dǎo)線連接。

2）落地式設(shè)備

針對與接地參考平面無任何金屬連接的落地式設(shè)施，安裝應(yīng)類似于圖9。對受試設(shè)備上可觸碰的塑料部分施加靜電放電，其塑料部分和接地參考平面(GRP)之間應(yīng)使用帶泄放電阻的導(dǎo)線連接。

2.2.3現(xiàn)場調(diào)試后設(shè)施檢測布置要求

要求進(jìn)行調(diào)試后鑒定實(shí)驗(yàn)時需要考量相鄰的設(shè)施或許得到不利的妨礙。設(shè)備和平臺應(yīng)在其較后調(diào)試完畢條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但是經(jīng)受現(xiàn)場ESD試驗(yàn)的設(shè)施或許促使其外部電路或元器件的功耗明顯減少，從而大大增加了它的MTTF時間，這也許不是一個明智的試驗(yàn)要求。

為了便于放電回路電纜的聯(lián)接，應(yīng)將接地參考平面鋪設(shè)在地板上并保持與受試設(shè)備約0.1m的距離，該接地平面應(yīng)該用長度不大于0.25mm的銅或鋁板，或使用較小尺寸為0.65mm的其他金屬材料，條件允許時接地參考平面應(yīng)是寬約0.3m和長約2m。應(yīng)將這個接地參考平面連結(jié)到保護(hù)接地系統(tǒng)上，或聯(lián)結(jié)到受試設(shè)施的接地端上。

靜電放電發(fā)生器的放電回路電纜應(yīng)聯(lián)結(jié)到靠近受試設(shè)施的接地參考平面的某個點(diǎn)上。當(dāng)受試設(shè)施安裝在金屬臺面上時,應(yīng)將臺面通過每端接有470kΩ的電線連接到參考平面上，以避免電荷的積累。

2.3試驗(yàn)過程

2.3.1實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件

實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境參數(shù)應(yīng)對試驗(yàn)結(jié)果的制約降至較低。試驗(yàn)和校準(zhǔn)應(yīng)在要求的電磁環(huán)境和氣候條件下進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)室的電磁環(huán)境不應(yīng)妨礙實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在空氣放電實(shí)驗(yàn)的情記下，氣候條件應(yīng)在以下范圍內(nèi)：

環(huán)境溫度：15°C~35°

相對濕度：30%~60%

大氣壓力：86kPa~106kPa

如果設(shè)備工作于特殊的氣候條件，則按設(shè)備的規(guī)定修改環(huán)境條件。

2.3.2EUT的運(yùn)行

應(yīng)對受試儀器的實(shí)驗(yàn)程序和工具進(jìn)行選取，使EUT能在所有的工作方式下正常運(yùn)行。也可以運(yùn)用特殊的檢測工具并推動受試設(shè)施能被全面檢測。對于符合性實(shí)驗(yàn)，受試儀器應(yīng)在由初步實(shí)驗(yàn)所確認(rèn)的較敏感方式下連續(xù)運(yùn)行（程序循環(huán)）。如果規(guī)定有檢測設(shè)施，為避免發(fā)生故障誤指示的或許性，應(yīng)對監(jiān)測設(shè)備去耦。

2.3.3試驗(yàn)的實(shí)施

試驗(yàn)應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)計(jì)劃，采用對受試設(shè)備直接和間接的放電模式進(jìn)行。試驗(yàn)計(jì)劃包括

受試設(shè)施的典型工作條件；

受試設(shè)施按臺式儀器或落地式設(shè)施進(jìn)行試驗(yàn)；

確定施加放電點(diǎn);

在每個點(diǎn)上，是采用接觸放電還是空氣放電；

所使用的試驗(yàn)等級；

符合性試驗(yàn)中在每個點(diǎn)上施加的放電次數(shù)；

是否還進(jìn)行安裝后的實(shí)驗(yàn)。

為了確認(rèn)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的上述內(nèi)容，可能必須先期進(jìn)行一些試探性實(shí)驗(yàn)。

(1)對EUT直接放電試驗(yàn)

如果在通用標(biāo)淮、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn)品牌標(biāo)準(zhǔn)中有其它要求，靜電放電只施加在正常使用時人員可接觸到的受試設(shè)備上的點(diǎn)和面。以下是例外的狀況(也稱，放電不施加在以下點(diǎn))：

a）在維修時才接觸受到的點(diǎn)和表面。這種狀況下，特定的靜電放電簡化方式應(yīng)在相關(guān)文件中注明。

b）較后用戶保養(yǎng)時接觸到的點(diǎn)和表面。這些很少接觸到的點(diǎn)，如換電池時接觸到的電池、錄音電話中的磁帶等。

c）設(shè)施安裝固定后或按使用表明使用后不再能接觸到的點(diǎn)和面。例如，底部和/或設(shè)施的靠地面或加裝端子后的地方。

d）外殼為塑料的同軸連接器和多芯連接器可接觸到的點(diǎn)。該狀況下，僅對連接器的殼體施加接觸放電。非導(dǎo)電(比如，塑料)連接器內(nèi)可接觸到的點(diǎn)，應(yīng)只進(jìn)行空氣放電實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)使用靜電放電發(fā)生器的圓形電極頭。

一般應(yīng)考量以下六種狀況：

e)因?yàn)楣δ茉驅(qū)o電放電敏感并有靜電放電警告標(biāo)簽的連接器或其它接觸部份可接觸到的點(diǎn)，如測量、接收或其它通信用途的射頻輸入端。

基本原理：許多連接器端子用于處理模擬或數(shù)字的高頻信息，因而不能充分運(yùn)用過壓保護(hù)元件。過壓保護(hù)繼電器的寄生電阻會影響受試儀器工作頻段內(nèi)的工作。對于模擬信號，較好的緩解方案是運(yùn)用帶通濾波器。

在上述狀況中，推薦的特定靜電放電簡化方法應(yīng)在相關(guān)文件中注明。為了確認(rèn)故障的臨界值，試驗(yàn)電壓應(yīng)從較小值到選定的實(shí)驗(yàn)電壓值隨之降低(見第2.1章節(jié)中的試驗(yàn)等級)。較后的實(shí)驗(yàn)值不應(yīng)達(dá)到產(chǎn)品的完善值，以防止損壞設(shè)備。

試驗(yàn)應(yīng)以單次放電的方法進(jìn)行。在預(yù)選點(diǎn)上，至少施加十次單次放電(以較敏感的極性)。

連續(xù)單次放電之間的時間間隔建議大約1s，但為了確認(rèn)系統(tǒng)能否會出現(xiàn)故障，可能必須更長的時間間隔。

注：通過施加20次/s或以上放電重復(fù)率來進(jìn)行試探掃描選擇放電點(diǎn)（尋求較薄弱處）。

靜電電放電發(fā)生器應(yīng)維持與推進(jìn)放電的表層垂直，以提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性。

在實(shí)施放電的之后，發(fā)生器的放電回路電纜與受試設(shè)施的距離大約應(yīng)維持0.2m。

在接觸放電的狀況下，放電電極的頂端應(yīng)在操作放電開關(guān)之前就接觸受試設(shè)備。

針對表面噴涂的狀況，應(yīng)采取下列的操作程序：

如設(shè)備生產(chǎn)廠商末表明涂膜為阻燃層，則出現(xiàn)器的電極頭應(yīng)穿入漆膜，以便與涂覆層接觸。

如廠家指明涂漆是絕緣層，則應(yīng)只進(jìn)行空氣放電，這類表面不應(yīng)進(jìn)行接觸放電實(shí)驗(yàn)。

在空氣放電的狀況下，放電電極的圓形放電頭應(yīng)盡可能快地接近并觸碰受試設(shè)施(不要產(chǎn)生機(jī)械損傷)。每次放電之后，應(yīng)將靜電放電發(fā)生器的放電電極從受試儀器移開，然后再次觸發(fā)出現(xiàn)器，進(jìn)行新的單次放電，這個程序必須重復(fù)至放電完成為止。在空氣放電實(shí)驗(yàn)的狀況下，用作接觸放電的放電開關(guān)應(yīng)當(dāng)閉合。

(2)對EUT間接放電試驗(yàn)

對放置于或發(fā)裝在受試設(shè)施附近的物體的放電應(yīng)用靜電放電發(fā)生器對諧振板接觸放電的方法進(jìn)行模擬。

比如遵循上述（1）表述的測試過程之外，還需滿足以下1）和2）中所強(qiáng)調(diào)的要求。

1）在受試設(shè)備下面的水平耦合板

對水平耦合板放電應(yīng)在水準(zhǔn)方向?qū)ζ溥吘壥┘印?/p>

在距受試設(shè)施每個單元(若適用)中心點(diǎn)后面的0.1m處水準(zhǔn)耦合板邊緣，至少施加10次單次放電（以較敏感的極性）。放電時，放電電極的長軸應(yīng)處在水平耦合板的平面，并與其后面的邊緣垂直。

放電電極應(yīng)接觸水平耦合板的邊緣。

此外，應(yīng)考量對受試設(shè)施的所有面都施加放電試驗(yàn)。

2）垂直耦合板

對耦合板的一個平行邊的中心大約施加十次的單次放電(以較敏感的極性)(圖6和圖7)，應(yīng)將長度為0.5mx0.5m的耦合板垂直于受試設(shè)備放置且與其保持0.1m的距離。

放電應(yīng)施加在耦合板上，通過微調(diào)耦合板位置，使受試設(shè)備四面不同的位置都得到放電試驗(yàn)。

2.4試驗(yàn)結(jié)果評價

試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)根據(jù)受試設(shè)施在實(shí)驗(yàn)中的功用喪失或性能下降現(xiàn)象進(jìn)行分級（classified），相關(guān)的性能水準(zhǔn)由設(shè)施的生產(chǎn)商或意愿方確認(rèn)，或由產(chǎn)品的生產(chǎn)商和購買家雙方協(xié)商一致。推薦按如下規(guī)定分級，作為衡量依據(jù)：

a）在生產(chǎn)商、委托方或購買家要求的限值內(nèi)性能正常；

b)用途或性能暫時失去或減少，但在威脅中止后能自行修復(fù)，不應(yīng)該操作者干預(yù)；

c)功能或性能暫時失去或減少，但需操作者干預(yù)就能恢復(fù)；

d)因設(shè)施硬件或工具損壞，或數(shù)據(jù)丟失而導(dǎo)致不能修復(fù)的功用喪失或性能下降。

生產(chǎn)商的科技規(guī)格可以準(zhǔn)確說明對受試設(shè)備產(chǎn)生的這些制約是輕微的，因而是可以接受的。

這些分級(classification)可以成為負(fù)責(zé)相關(guān)產(chǎn)品通用標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品牌標(biāo)準(zhǔn)的科技委員會制訂產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格的指南。或在沒有適合的通用、產(chǎn)品或產(chǎn)品牌標(biāo)準(zhǔn)時，可成為生產(chǎn)商和購買家協(xié)商產(chǎn)品性能型號的框架。

三、參考文獻(xiàn)

1)Electromagneticcompatibility(EMC)-Part4-2:Testingandmeasurementtechniques–Electrostaticdischargeimmunitytest,InternationalStandard.IEC61000-4-2,Edition2.2008-12