电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验GB 17626.2-2018：修订间差异

GB/T 17626 的本部分规定了电气和电子设备遭受直接来自操作者及其操作者对邻近物体的静电 放电时的抗扰度要求和试验方法，还规定了不同 环境和安装条件下试验等级的范围和试验程序。

本部分的规定包括：

本部分不对特殊设备和系统的试验进行规定其主要日的是为所有有关专业标准化技术委员会提 供一个通用的基本准则。有关专业标准化技术委员会(或设备的使用者和制造者)负责选择试验和确定 试验条件的严酷 等 级。

== 2 规范性引用文件 ==

将试验发生器的充电电极靠近受试设备直至接触到受试设备的一种试验方法。

3.2

受试设备。

对于空气放电试验，试验应按照表1规定的试验等级逐级实施，直至达到规定的试验等级。对于接 触放电试验，除非产品委员会有不同的规定，按照规定的试验等级实施。

试验发生器的主要部分包 括：

——充电开关；

图1表示静电放电发生器的简图，未提供详细的结构图

注 1:图中 Ca 是存在于发生器和周围之间的分布电容。

注3:Ra 的典型值为330Ω。

图 1 静电放电发生器简图

当按照附录B 程序评估时，发生器应满足6.2给出的要求。因此无论是图1的示意图还是参数值 均没有详细规定。

图 2 4 kV 理想的接触放电电流波形

图2的理想波形方程，I(t), 如下所示：

式中：

和

I₁=16.6 A( 在 4 kV);I₂=9.3 A( 在 4 kV)

放电电极应符合图3所示的形状和尺寸。该电极可被绝缘涂层覆盖，只要产生的放电电流波形满 足规范。

图 3 ESD 发生器放电电极

在试验前，建议先验证 ESD 试验布置。

——在实验室进行的型式(符合性)试验；

优先选用的试验方法是在实验室内进行的型式试验

电源与信号电缆的布置应能反映典型的实际安装。

注1:如果金属墙和接地参考平面电气连接，允许将放电回路电缆与试验室的金属墙连接。

图4提供了台式设备试验布置的实例。

图 4 实验室试验时台式设备试验布置实例

任何与受试设备有关的安装脚架应保持原位。

图 5 实验室试验时落地式设备试验布置实例

注：在电荷衰减有争议时，可用非接触电场计监视受试设备上的电荷。当放电衰减至低于初始值的10%后，受试设 备被认为已放电。

图 6 不接地台式设备试验布置实例

图 7 不接地落地式设备试验布置实例

对于现场进行的安装后试验，只有经制造商和用户双方同意时才能进行。 一定要考虑相邻的设备 可 能 受 到 的 不 利 影 响 。

如 果 决 定 进 行 安 装 后 静 电 放 电 试 验 ， 受 试 设 备 应 在 其 最 终 安 装 完 毕 条 件 下 进 行 试 验 。

图8提供了安装后试验布置的实例。

8.1.1 环境参数

——相对湿度：30%～60%;

注：其他的数值只在适用于设备的特定气候环境下使用。

注2:在测试结果有变化的情况下，附录F 给出了一个静电放电调整试验策略，来确定差异的来源。

表 4 静电放电施加在连接器上的情况

! 例

! 连接器外盖

! 空气放电

! 接触放电

| 2

| 金属

| 涂层

| 可接触的外壳

| 3

| 金属

| 金属

| 外壳和涂层

|-

|-

| colspan="5" | 注：若连接器插脚有防静电放电涂层，涂层或设备上采用涂层的连接器附近宜有静电放电警告标签。

| colspan="5" | *若产品(类)标准要求对绝缘连接器的各个插脚进行试验，应采用空气放电。

|}

当实施放电的时候，发生器的放电回路电缆与受试设备的距离至少应保持0.2 m, 并且操作者不能

由制造商提出的技术规范可以规定对受试设备产生的某些影响是不重要的，因而是可接受的试验 影响。

== 10 试验报告 ==

试验报告应包括能重现试验的全部信息。特别是下列内容：

——受试设备和辅助设备的标识，例如商标、产品型号、序列号；

——试验设备的标识，例如商标，产品型号，序列号；

——在通用、产品或产品类标准中规定的性能要求；

—— 气 候 条 件 ；

(资料性附录) 说 明

保护设备免受静电放电影响的问题对制造厂和用户来说都是相当重要的。

图 A.1 与 A.2 所提到的材料接触时操作者可能被充电静电电压的最大值

作为一种可测量的量，一直将实际环境中得到的静电电压电平作为抗扰度要求，但是，现已证明，能 量转移与其说是放电之前存在的静电电压的函数，不如说是放电电流的函数。此外，还发现在较高的电 压电平范围内，放电电流一般不与预放电电压成正比。

预放电电压与放电电流之间的非正比关系的可能原因是：

——假定在一个典型的充电过程中充电量为常数，那么高充电电压电平更可能出现在小电容量的 情况，反之，大电容两端的高充电电压则需有一系列连续发生的过程，而它不太可能发生，这意 味着用户环境中所获得的高充电电压下电荷能量有变成稳定的趋向。

弄清了这个概念后，测试装置的设计就变得容易了。可通过对充电电压和放电阻抗的合理选择得 到所希望的放电电流幅值。

试验等级应按照最切合实际的安装和环境条件来选择，表 A.1 中提供了一个指导原则。

在试验设备具有绝缘表面的情况下，年 使 用地 压高达15kV 的空气放电方 法。

例如，所考虑的试验点可 包括以下位置

——控 制 或键盘区域任何点和天机通讯的其他任何点： 如 开 关 键 旋 钮按钮指示器、发光二极管 (LED) 、 缝隙、栅格、连接器罩等以及其低 操作人员易于接近的区域。

一般而言，上述试验方法( 空气放电)的再现性受放电头接近速度，湿度和武验设备结构的影响，并 导致脉冲上升时间、放电电流幅度的差异。

人体电容量的储能电容器，该电容量标称值为150 pF。

为表示人体握有某个如钥匙或工具等金属物时的源电阻可选用一个330Ω的电阻，现已证明，这种 金属放电情况足以严格地表示现场的各种人员的放电。

当对实际受试设备施加静电放电试验时，假定有很多原因是造成复现性试验的差异。试验配置，校 准问题等，已被考虑并在本部分提出

——使用不同的静电放电发生器进行测试时，所关注的受式设备受到影响的试验电平有所不同；

已考虑了第二个原因然而，在不能保证辐射电场这个参数就是引起复现性问题原因的情况下，要 进行进一步系列测试需要耗费很大资源。量化辐射场对实际受试样品的影响和了解如何控制影响测试 结果复现性的相关参数还需大量的技术研究。

(规范性附录)

电流测量系统的校准和放电电流测量

用来测量 ESD 发生器放电电流的同轴电流靶的输入阻抗(在内电极和地之间测量),在直流情况不 应大于2. 1Ω。

注2:输入阻抗和转移阻抗(Z,B.3) 可在直流或低频率下高精度测量得到。

B.2.1 测量链

±1.2 dB,1 GHz～4 GHz

注1:不同的校准时间间隔可用于直流传输阻抗和更多涉及到插入阻抗的计算。如果一个重复的直流传输阻抗测 量结果表明它和原来的测量结果相差不到1%,如果使用了相同的电缆和衰减器而没有其他迹象(例如连接 器松动或损坏),用户可以认定靶-衰减器-电缆链的插入损耗没有变化。

图 B.1 显示靶适配线连接了50Ω的同轴电缆至静电放电电流靶的输入。几何上来说，能很顺利的 扩大同轴电缆的直径至靶的直径。如果靶的制造按照直径比“d”至“D”( 见 图 B.2)来计算插入阻抗而 不等于50Ω时，靶适配线应被做成内部导体的外直径等于电流靶内电极的直径。用填充锥形适配线的 材料(通常为空气)的介电常数来计算阻抗。靶适配线应在4 GHz 带宽下保持(50±1)Ω。两个面对面 放置的靶适配线的回波损耗至1 GHz 时应优于30 dB, 至4 GHz 时，应优于20 dB, 总插入损耗至4 GHz 时应少于0.3 dB。

说 明 ：

图 B.2 电流靶正面图实例

插入损耗的变化应满足 B.2 的要求。

图 B.3 电流靶-衰减器-电缆链插入损耗测量的实例

在一次静电放电测量中如果靶的输入 就为 I 示波器显示的电压为Vocs。从显示的电压来计 算未知的电流，电压被低频率系统的转移阻抗Z，分压了。

图 B.4 确定低频系统转换阻抗的电路图

● Zsys是发生器校准的关键参数。50Ω负载的最大误差为±1%。

注2:为了验证热电压不影响结果，测量可以分别用正负电流。两个结果之间相差小于0.5%。 可用其他方法来确定整个靶-衰减器-电缆链的转移参数。

B.4 静电放电发生器的校准

● 测量至少 1 5kY 电 压的高压计。可能需要使用一个静电电压表来避免带载的输出电压；

● 衰减器需要有足够的功 率

电流靶应安装在满足 B.4.2 的垂直校准平面中心。静电放电发生器的放电回路电缆（接地线）应连接在平面中心底部低于靶 0.5 m 处，接地线应在电缆中心向后拉，形成一个等腰三角形。校准时，接地线不应平放在地板上。

安装如下步骤验证静电放电发生器的电流波形是否符合规范。记录波的形状和测量如下参数：

表 B.1 接触放电校准程序

| 所有5次放电应满足规格

|-

| 对每个测试等级的参数都应检查

|- style="background-color:#F0F0F0;"

注1:发生器宜安装在三脚架或等效的非金属低损耗的支撑物上。

(资料性附录)

中央黄铜部分——大约1:1  

图 C.1 同轴靶的机械图

图 C.1（续）

说 明 ：

电 阻 值 ——51Ω;

图 C.2 同轴靶的机械图

图 C.3 同轴靶的机械图

图 C.4 同轴靶的机械图

图 C.5 同轴靶的机械图

(资料性附录)

人体金属放电和静电放电发生器产生的辐射场

D.1.1 总 则

人对受试设备 所产 生的静电放电，会发生下面一系列的事件：

c) 电流开始在人手持金属部分和受试设备上流动。初始电流以光速扩展并在大约8 ns 内到达 人的胳膊。电流在受试设备和胳膊持续软展由 于 辐射 和 电 阻 的 原 因，会发生反射和衰减，导 致在受试设备和人两者上有电流密度的复杂型态

f) 从天线理论可知，变化的电荷密度和变化的电流将产生辐射场。近距离场由电流和电荷直接 决定，距离上更远的场则由电流和电荷对时间的导数决定。近距离场(近场)和在更远距离观 察到的场(远场)之间的转换区域，情况更复杂。测量和仿真结果表明：至少在具有最多干扰的 前几纳秒里，静电放电的瞬态场将在距离电弧10 cm 处达到远场条件。

h) 重要的是，在人体放电中，电流和电荷对时间的导数是由电弧内电压的突降时间决定的。因 此，放电电流的上升时间决定了高频分量。

总之，人体-金属静电放电的瞬态场是静电放电过程的重要部分。理想的静电放电发生器，应能够 以一定量化方式重现瞬态场。至于人体-金属静电放电的场强等参量，已为业界所熟悉。

e) 电压的骤然下降时间小于100 ps,但此标准要求在靶的接触点测得的电流上升时间为(0.8±0.2)ns .为了 达到 此目标，静电放电发生器里采取了措施，使得继电器内非常低的上升时间值 在放电尖端达到标准值。

综上所示，快速上升电流对瞬态场的影响程度依赖于静电放电发生器的设计。在任何给定的发生 器中，这个场的影 响可能 被抑制得很好或者也可能来决定瞬态场。本部分不规定这些因素，可能会造成 静电放电试验中的故障事件高度依赖于所使用的特定发生器。

在这个例子中，最有可能的是静电放电事件的瞬态场耦合到印制线、线缆或直接进入系统的 IC, 引 起的电压或电流会扰乱系统的逻辑功能。

甚至在如20 cm 这样的适当距离，静电放电发生器内的电流到场的耦合机制是由电流时间导数决 定的。此外，场和受试样品中线、印制线或IC 的耦合是 一个电场和磁场的变化率的函数。总结：包括场 建立中和感应过程中的时间导数造成了注入电流，这导致了放电尖端不同的电流脉冲波形和由场造成 的印线里不同的感应电压。典型的印线里感应电压宽度比本部分提及的静电放电初始电流窄得多，而 且它们可能会现出振铃性。

D.3 静电放电瞬态场的参考事件

图 D.1 充 电 电 压 5 kV, 测量距离0 . 1m, 弧长0.7 mm, 人持金属放电时的实测电场

图 D.2 是基于上升时间500 ps 放电电流的磁场的实例。

图 D.2 充电电压5 kV, 测量距离0.1m, 弧长0.5 mm, 人持金属放电时的实测磁场

静电放电产生的瞬态场会在PCB 上的印制线上产生感应电压。如果把一个小环放置在接地平面 上，瞬态场高频分量可以无需校准的宽带场强探头就可测量推导出，而且这比场测量更加直接的反应了 感应到印线过程。图 D.3 给出了试验布置。

图 D.3 接地平面上的半圆环

图 D.3 中环的半径是14 mm 。线的直径是0.7 mm 。环放置在距静电放电发生器0.1m 处。

图 D.4 半环上的感应电压(纵坐标改为感应电压)

图 D.5 给出了测量静电放电辐射场的试验布置。

图 D.5 测量静电放电辐射场试验布置实例

为了测量电场和磁场，应使用下列仪器：

● 依据V(w)/T(w) 的傅里叶反变换计算E(t) 和 H(t)。

图 D.6 在距离环45 cm 处的电压降实测(实线)和数值仿真(点线)的比较(感应电压)

图 D.7 45 cm处测量结果计算出的磁场值(实线)和数值仿真计算(点线)的比较

图 D.8 辐射场结构示意和等效电路图

说 明 ：

r=45 cm 处的磁场辐射。

I是测得的静电放电电流。

(资料性附录)

测量不确定度(MU) 的考虑

EMC 试验的重复性取决于影响试验结果的许多因素或影响量。这些影响量带来了误差，产生的骚 扰量可以分为随机效应或系统效应。本部分中定义的骚扰量值和实际骚扰量值的符合性通常由一系列 的测量确定(例如用带衰减器的示波器测量上升时间)。每个测量结果只是被测量的近似值，由于测量 不确定度的原因，测量值在一定程度上不同于真值。决定不确定度的关键因素是与试验仪器相关的校 准不确定度。

——A 类：用统计的方法评定，估算一系列的试验标准差。它们通常服从正态或高斯分布。

——B 类：由其他方法评定。它们通常与失 配 、电缆损耗以及仪器非线性特性相关。可以基于校准 数据，仪器制造商的规范或简单的通过知识和经验在分析中评估 B 类不确定度的大小和 分 布 。

对 A 类 和B 类进行分类并不意味这两部分有本质上的差异，只是基于其评估性质的区分。两种类 型都可以具有概率分布且任一类型所导致的不确定度分量均可用标准差量化。

以下局限和条件用于本文中的考量：

● 假设所有的贡献量互不相关。

计算任何试验的合成标准不确定度都涉及合成单个标 准 不确定度，当所有数量单位相同，互不相 关，且在对数刻度下相加时合成是有效的。然硕静电放电校准和测量的单位需用百分数给出；计算公 式为：

计算的结果是合成标准不 确定度：n( y )

假设输出变量v 服从正态分布，其不确定度的包含因子(即乘数)由学生t 分布给出。

E.5 不确定度报告的编制

g) 如有必要在质量文件中注明扩展不确定度(除非有要求，测试实验室不需要在报告中出具这些 数据)。

如静电放电枪的方向等方面可认为是A 类的不确定度，而且在本部分中一般不涉及到这些不确定 度。一个例外就是已经考虑的测量和校准测量系统的重复性。

E.7 校准结果的不确定度

表E.1、表 E.2 和表E.3 给出了这些参数计算好的不确定度报告实例。表中包括了对这些实例来说 认为对不确定度报告最重要的分量，每个分量的具体信息(数值、分布类型等)以及用来决定每个不确定 度报告的计算结果。

表 E.1 静电放电上升时间校准的不确定度报告实例

|-

|-

|-

|-

|-

|-

|-

|-

|-

|-

|}

表 E.2 静电放电峰值电流校准的不确定度报告实例

|-

! 分量

! 分布

! 值 %

! 备注

| 总示波器垂直测量 分量(注1)

| 正态k=2

| 3.24

| 来自校准实验室

| 示波器链的不匹配

| U形 因子= √ 2

| 9×10^-12

| 内部校准(注3)

| 重复性

| 因子=1

| 10.05

|  

|  

|  

|  

| 置信度95%

|}

表 E.3 静电放电中I ₃0,I 6o校准不确定度评估实例

下列推荐的用于进行校准的试验室使用的测量不确定度：

30 ns 时的电流 MU ≤ 7

(资料性附录)

试验结果的变化和调整策略

由于静电放电本身的复杂性和试验设备固有的偏差，可预料到静电放电试验的结果会有一些变化。 通常，这些变化表现为在不同的测试等级出现错误或者试验过程中受试设备出现不同类型的错误。根 据它们出现错误的试验等级，这些试验结果变化可以影响对受试设备是否通过试验的决定。

如果试验结果的差异是因为使用了不同的静电放电发生器，满足6.2要求的任何发生器作出的结 果都可以用来确定与本部分的符合性。

当所有试验条件，包括静电放电发生器都相同的情况下，如果出现试验结果的差异，则以下调整策 略可用于确定本部分的符合性。该策略将被单独应用到每一个出现试验结果变化的试验点。