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静電放電耐摂動度試験規格IEC 61000-4-2 Ed.3の主な更新内容
日付:2025-10-22読む:0

IEC 6100-4-2 Ed.3(第3版)は静電放電耐スクランブリング試験の国際規格であり、最新版は2025年に発表された。主な更新内容は以下の通り:

試験装置の校正要求

  • 新規空気放電モードの校正要求が追加され、放電金属導体のみを交換する場合は最大開放電圧を測定する必要がある

  • 静電銃の校正には1.2×1.5 mの接地基準パネルを追加し、電流ターゲットの高さを1 mに調整する必要がある

試験配置の最適化

  • 放電還流ケーブルの間隔を0.1 mに短縮し、接地インピーダンス要求≦0.1Ω

  • 卓上型設備放電ケーブルの最大長さは1.5 mに調整し、設備と水平結合板は0.5±0.05 mm絶縁材料で分離する必要がある

新規テスト仕様

  • ウェアラブルデバイスの試験方法を追加し、200 pF容量と50Ω抵抗の使用を提案する

  • パフォーマンス分類基準を細分化し、デバイスの一時的な障害後の自動リカバリを可能にする

電流波形パラメータ調整

  • 接触放電電流ピークを3.75 A/kVからより高精度測定点(例えば10 ns ~ 40 nsのIp 2ピーク許容誤差±40%)に調整する

  • この基準は各種電子機器に適用され、機器の使用環境に応じて試験等級(工業機器は通常≧4級)を選択し、優先的に接触放電モードを採用する必要がある

試験方法

IEC 61000-4-2の試験は、大きく分けて「直接放電」と「間接放電」の2種類の試験に分けることができる。標準認証取得を目的とする場合は、直接放電と間接放電を同時に行う必要がある。

直接放電は、人間が供試装置と直接接触していると仮定した試験方法である。言い換えれば、帯電した人間が電子機器に接触すると電荷移動が発生し、この試験法は電荷移動時に発生する電磁場などによって電子回路が誤動作するかどうかを判定する。

直接放電で発生する真の静電放電現象は、人間と供試装置が互いに分離した位置から徐々に接近すると絶縁破壊が発生し、人体に帯電した電荷が供試装置に放電される現象であるが、IEC 61000-4-2に規定された直接放電試験方法は接触放電と呼ばれる方式を採用しており、放電銃の放電ヘッドが印加点に接触して放電スイッチをオフにし、静電電流を注入する。これは、試験の再現性を高めることを目的として、現実の静電放電現象とは異なる方式をわざわざ採用したものである。

また、実際の静電放電現象に基づく試験方法、すなわち空気中で絶縁破壊を起こして放電する空気放電方式を採用した。この空気放電方式は、放電スイッチがオフの場合、放電銃をそれに接触するまで施加点に近づける試験方法である。

間接放電とは、人体に帯電された電荷が指先などを介して供試装置近傍の金属物体に放電されることによる電磁場効果を模擬することである。

1、直接放電を行う場合

直接放電には接触放電と空気放電の両方が含まれ、供試装置の金属部では接触放電が行われる。接触放電は、放電銃が供試装置の印加点に接触したときに放電スイッチをオフにして静電ノイズを印加する方法であり、接触の良好さを確保するために円錐形状の放電ヘッドを用いている。

一方、供試装置に金属部がない場合、または金属部があるが、使用者が頻繁に接触する可能性のある絶縁面の部位については、放電スイッチがオフの場合、放電銃をこれに接触するまで施加点に近づけて空気放電を行う。

空気放電には円形放電ヘッドを用いた。円錐形に比べて、円形の利点は帯電電荷が空気中に放出されにくいことです。また、放電は5秒以内に行い、電荷の放出を避ける。

(1)印加点及び放電方法の決定

試験仕様書等で施加点及び放電方法が確定していれば、予備試験は不要である。試験を行う前に、それぞれの仕様を参照してください。記述がない場合は、以下の操作を実行してください。

(a)印加点の決定(予備試験)

予備試験を行うのは、供試装置のどの部分がノイズの影響を受けやすいかを判断するためである。これは、どの部分に加えるかを決める参考になります。

•予備試験は、空気放電、接触放電、水平結合板及び垂直結合板を用いた間接放電の順に調査した。

•空気中放電の放電電流上昇時間は印加電圧の変化によって変化するため、周波数スペクトルが異なるため、印加電圧を徐々に上昇させて予備試験を行う。

•接触放電は20 Hz(繰り返し周期0.05秒)の印加周波数を例に記載し、間隔時間を指定しなければ1回/秒で印加することもできる。

•ESD発生器のモードを連続に設定し、放電銃を供試装置の表面をかすめるように移動させる。

静電放電映画の音を受けやすい位置を印加点とする。

放電は装置の帯電を招き、後続の放電が正常に起動できない可能性がある。この場合は除電ブラシなどを用いて除電し、電荷を放出してください。

【注意】

供試体は、帯電した電荷(除電)を放出する際に誤動作する可能性があるため、抵抗(数kΩ〜数MΩ)による除電を行うことで誤動作を回避することができる。(「3.3.3非接地供試装置の試験方法」を参照。)リレーなどと組み合わせることにより、自動的に除電(自動除電プローブ01-00013 Bなど)を行うこともできる。

(b)免施加部位

製品規格等に特に規定がなければ、以下の部位を放電フリー部位と規定する。

1)保守時のみ接触する箇所

使用者が触れる部位ではあるが、電池交換などに関係する部位など、接触の頻度は非常に低い。

2)取り付け後に接触しない部位

例えば、デスクトップや着地機器の底部、壁掛け機器の壁貼り側、取り付け後に固定されるコネクタ部。

3)コネクタ1

ノイズの影響を受けやすい測定用/通信用高周波コネクタ付近に警告ラベルを貼り付ける場合。

4)コネクタ2

静電放電の印加部位は、ケース/カバー材質の組み合わせによって以下のように規定されている。カバーがピンを保護するために使用されている場合は、カバーの上またはその近くにその旨を示す警告ラベルが貼り付けられます。このようにする目的は、信号ピンに加えられる放電を緩和することです。ハウジングが金属であれば、ピンではなくハウジングに優先的に放電が発生することが期待できる。

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(c)各印加点が接触放電か空気放電かを決定する

接触放電が主な方法であり、実現できなければ空気放電を行う。接触放電か空気放電かを決定するには、以下を参照してください。

せっしょくほうでん

通常の使用では、接触放電は人体に直接接触すると判断される金属部で行われる。

くうきほうでん

通常の使用では、空気放電は人体と直接接触すると判断される絶縁部で行われる。通常、金属が存在する場合は金属部のみを接触放電する必要があるが、使用者が通常の使用状態で頻繁に接触する絶縁部が存在する場合は、その部位を空気放電する必要がある。

(2)接触放電を行う場合

接触放電を行う場合は、以下を参照して印加点を特定して放電してください。

1)予備試験結果に特に問題がなければ、手のひらサイズの面積で1カ所の施加点を設置することを提案する。

2)操作部など人体と接触する可能性のある金属部分を放電する。

3)複数のセルが存在する場合は、それぞれのセルを放電する必要がある。

4)入出力端子について、一部の製品群標準に関連規定がある。

5)表面にコーティングがある場合、円錐形放電ヘッドを用いてコーティング面を貫通して接触放電を行う。

(メーカーが絶縁コーティングとして指定した箇所を除く。)

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6)供試装置が電池駆動などの接地がない場合は、「3.3.3非接地供試装置に対する試験方法」も参照してください。接触放電を行う部位は下図矢印で示す部位である。

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設定または所定の印加点に対して接触放電を行う。

•円錐形の放電ヘッドを使用する。

•試験器を接触放電モードにし、放電銃を垂直に印加点に当て、トリガスイッチを押す。

•試験電圧レベルは「2試験室準備編」を参照してください。

・各極性には、印加点ごとに少なくとも10回の単発放電を印加しなければならない。1秒以上間隔を空けることをお勧めします。

•放電還流ケーブルは供試装置から0.1 m以上離れてください。

•試験を行う際には、放電銃以外のものに接触してはならない。

•原則として、適用方向は被験面に垂直であること。ただし、薄型シャーシの側面に印加する場合は、水平結合板が放電銃に密着するため、45°傾けて印加することが推奨されている(基準を満たしていない)。

【解説】

デスクトップ型装置の試験では、供試装置は周辺導体の影響を受けやすい。人体は導体としても自然に影響を与えるので、観察しながら放電を加えると、試験結果の再現性に影響を与える。また、ノイズ耐性が弱い機器ほど大きな影響を受ける。

放電銃の持ち方について

放電銃を把持する試験に際しては以下の点に注意すべきである。

•グリップ以外の部分には触らないでください。

•放電銃を両手で握ったり、他の部位に触ったりした場合、放電回路に寄生容量が形成され、放電波形に影響を与え、試験結果に差が出ることを体得する。

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(3)空気放電を行う場合

空気放電を行う場合は、以下を参照して印加点を特定して放電してください。

1)非金属操作部等の人体と接触する可能性のある部分(特に内部フレーム等の樹脂スリットを介して放電する可能性のある部分)に対して放電を行う。

2)予備試験結果に特に問題がなければ、操作部以外の領域については、手のひらサイズの面積単位で1箇所の印加点を決定することを提案する。

3)複数のセルが存在する場合は、それぞれのセルを放電する必要がある。

4)IEC 61000-4-2は入出力端子を規定していないが、一部の製品群標準参照には関連規定がある。製品を評価するには、まだ実行する必要があります。

5)供試装置が電池駆動などの接地がない場合は、「3.3.3非接地供試装置に対する試験方法」も参照してください。空気放電を行う部位は下図矢印で示す部位である。

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設定または所定の印加点に対して空気放電を行う。

・円形の放電ヘッドを使用する。

•放電銃の使用方法は以下の通り。

1.試験機を空気放電モードに切り替え、放電銃トリガスイッチを押した状態で遠方から供試装置に最速で接近し接触させる。2.放電銃トリガスイッチを押したまま供試装置から遠ざかる。

次にトリガスイッチを放します。

•試験電圧はまず試験レベル1から実施し、次にレベル2、レベル3の順に目標試験レベルに段階的に引き上げた。

•試験電圧レベルは「2試験室準備編」を参照してください。

・各極性には、印加点ごとに少なくとも10回の単発放電を印加しなければならない。(印加間隔は1秒以上でもよい。)

•放電還流ケーブルは供試装置から0.1 m以上離れてください。

•試験を行う際には、放電銃以外のものに接触してはならない。

【参考1】

空気放電の電流上昇時間及びピーク電流は放電距離に応じて変化する。(通常、放電距離が長くなるほど上昇が遅くなり、ピーク電流が小さくなる。)また、そこに含まれる周波数成分及び放電電流も変化するため、高試験レベルの要求には、低い電圧試験から必要なレベルまでが必要である。

【参考2】

空気放電の印加位置は印加電圧に応じて変化する。

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2、間接放電を行う場合

(1)水平結合板を放電する場合

•円錐形の放電ヘッドを使用する。

•供試体装置から0.1 m離れた位置ですべての面を行った。

•放電銃は水平結合板の表面に平行に水平結合板の断面に接触して放電する。

•供試体の放電面を変更する場合は、供試体を移動(回転)して放電すること。

•試験電圧レベルは「2試験室準備編」を参照してください。

・各極性には、印加点ごとに少なくとも10回の単発放電を印加しなければならない。適用間隔は1秒を推奨します。

•放電還流ケーブルは供試装置から0.1 m以上離れてください。

•試験を行う際には、放電銃以外のものに接触してはならない。

(2)垂直結合板を放電する場合

•円錐形の放電ヘッドを使用する。

垂直結合板を供試体端面から0.1 m離れた位置に配置した。(基準接地面に470 kΩ×2本の放電抵抗ケーブルで接続する。)放電銃を垂直結合板の横断面(垂直辺)の中央部に垂直に当てて放電する。

供試装置の側面が垂直結合板よりずっと大きい場合は、垂直結合板を移動して側面全体を覆うべきである。

•垂直結合板は水平結合板を超えてもよいが、水平結合板上の絶縁パッド上に垂直結合板を配置することが好ましい。

・各極性には、印加点ごとに少なくとも10回の単発放電を印加しなければならない。(適用間隔は1秒が推奨されます。)

•放電試験を行う際には、放電銃以外の物体に接触してはならない。

3、非接地供試装置の試験方法

垂直結合板への間接放電時の位置

装置の仕様や設計で接地システムに接続できない供試装置(接地装置や電池駆動、ACアダプタで動作する装置など)に対して静電試験を行う場合、単発放電現象を模擬するためには、静電放電を印加する前に供試装置上の電荷を除去しなければならない。

また、コネクタハウジング、電池端子ピン、アンテナなどの金属部も同様に静電放電を印加する前に除電しなければならない。供試装置に帯電している電荷を除去する方法としては、以下の方法がある。

(1)デスクトップ型装置の場合

供試装置の印加部位を470 kΩ×2本の放電抵抗ケーブルで基準接地面に接続した。

(2)着地設備の場合

供試装置の印加部位を470 kΩ×2本の放電抵抗ケーブルで基準接地面に接続した。放電抵抗ケーブルの接続は、供試装置から抵抗までの距離が0.1 m以内であることを確保しなければならない。

また、除電の代替方法としては、以下の方法等がある。

•自然放電に十分な印加間隔を設定する。

•除電ブラシを使用する。

放電抵抗ケーブルを装着した試験結果が未装着状態と異なる場合は、未装着状態の結果に準じる。

試験方法では、上記の直接放電及び間接放電に基づいて、各極性に対して少なくとも10回の単発放電を印加するが、印加間隔は1秒以上であってもよい。

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4、壁掛け装置の試験方法

(1)取付面が非導電性である場合

接地面に高さ0.8 mの非導電性支持体を置き、装置を上に置いて試験を行った。

(2)取付面が導電性である場合

接地面から装置底面までの距離を0.8 mに保ち、接地された金属壁に取り付けて試験を行った。他の規定は着地装置の試験と明らかな違いはない。

5、ウェアラブルデバイスの試験方法

非接地デスクトップ装置の試験配置を用いて試験を行った。また、追加試験として、腰部に装着されたウェアラブルデバイスの最も過酷な放電電流条件を再現するために、充電容量と放電抵抗はそれぞれ200 pFと50Ωで試験を行い、参考とした。

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最後の記事:抵抗テスタの使用上の注意

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