陳傳好，吳志平

（中國電器科學(xué)研究院股份有限公司，廣州 510850）

引言

IEC 61000-4-2： 2008作為靜電測試的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，有廣泛的應(yīng)用。一般第三方實(shí)驗(yàn)室或研發(fā)試驗(yàn)室都以此標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)建設(shè)。近年來，隨著汽車電子行業(yè)的蓬勃發(fā)展，針對汽車環(huán)境的靜電測試需求越來越多。而汽車領(lǐng)域的靜電測試標(biāo)準(zhǔn)ISO 10605： 2008+A1： 2014，在儀器要求、測試環(huán)境條件、測試場地、測試布置等方面都與IEC基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)存在差異。如何節(jié)省空間，降低建設(shè)成本，在同一個工位建設(shè)同時符合兩個版本標(biāo)準(zhǔn)的靜電測試測試場地，滿足普通電子產(chǎn)品測試以及汽車電子產(chǎn)品的測試需求，在實(shí)際應(yīng)用中有一定的參考價值。

ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）和IEC（國際電工委員會）為兩個不同的國際標(biāo)準(zhǔn)組織，都是非政府機(jī)構(gòu)，ISO與IEC就電工標(biāo)準(zhǔn)化的所有事項(xiàng)進(jìn)行密切合作，在全世界范圍內(nèi)促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作的開展。ISO技術(shù)委員會ISO/TC 22/SC3 于 2014 年 4 月 出 版 了 ISO 10605： 2008+A1：2014版本標(biāo)準(zhǔn)，對ISO 10605： 2008版本標(biāo)準(zhǔn)的修正；IEC技術(shù)委員會IEC/TC 77/SC 77B在2008年12月出版 IEC 61000-4-2： 2008， 取 代 IEC 61000-4-2：1995+A1：1998+A2： 2000 版本標(biāo)準(zhǔn)。

本文將對兩個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)解讀與比較分析，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)提出一種可以兼容兩種測試標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)場地解決方案。

1 兩種標(biāo)準(zhǔn)的差異分析

1.1 標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品適用范圍

IEC 61000-4-2為電磁兼容基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，并不涉及具體的產(chǎn)品，其適用范圍比較廣泛，該標(biāo)準(zhǔn)是對涉及電氣和電子設(shè)備在直接操作人員和人員對鄰近物體產(chǎn)生靜電放電時的防護(hù)要求和試驗(yàn)方法；ISO 10605明確說明其適用的產(chǎn)品范圍為車輛及或車用電子模塊，規(guī)定了評估車輛或車用電子模塊所需的靜電放電（ESD）測試方法，是基于IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)對車輛及車用電子模塊規(guī)定特殊要求。

1.2 放電模塊的差異

IEC 61000-4-2僅要求一種放電模塊150 pF/330 Ω，150 pF為充電電容，模擬人體電容的典型值；330 Ω為放電電阻，為表示人體握有某個如鑰匙或工具等金屬物時的源電阻而選用一個330 Ω的電阻。

ISO 10605定義150 pF/330 Ω，150 pF/2 kΩ，330 pF/330 Ω，330 pF/2 kΩ幾種放電模塊，不僅模擬了人體在車內(nèi)和車外的帶電情況，也模擬了人體通過金屬和皮膚放電的情況，比較全面地考慮了車輛或其使用的電子設(shè)備在實(shí)際使用中遭遇到的各種靜電放電情況，具體模擬的實(shí)際條件如下：

150 pF充電電容代表人體在車輛外部的典型電容值；

330 pF充電電容代表人體在車輛內(nèi)部的典型電容值；

2 kΩ放電電阻代表了人體的放電直接通過皮膚；

330 Ω放電電阻代表了人體的放電通過金屬部分（如工具、鑰匙、環(huán)等）。

圖1是以接觸放電為實(shí)例通過理論計算得出的放電電流波形圖。由下圖的波形圖可以看出充電電容越大，儲存的能量越高；放電電阻越大，在一定時間內(nèi)的放電電流越小，放電電流的持續(xù)時間也越短。ISO 10605定義的幾種放電模塊，不僅模擬了人體在車內(nèi)和車外的帶電情況，也模擬了人體通過金屬和皮膚放電的情況，比較全面地考慮了車輛或其使用的電子設(shè)備在實(shí)際使用中遭遇到的各種靜電放電情。

1.3 環(huán)境條件要求的差異

主要差異點(diǎn)總結(jié)如表1。

圖1 接觸放電波形計算實(shí)例(放電電壓5 kV)

環(huán)境條件尤其是相對濕度的不同，對空氣放電的影響十分大。IEC 61000-4-2 對于空氣放電有明確的環(huán)境條件要求，而接觸放電則按照產(chǎn)品聲明的運(yùn)行環(huán)境要求即可。ISO 10605對于更低的相對濕度環(huán)境較為推薦，而對于大氣壓強(qiáng)則無特殊要求。如用戶同意的其他環(huán)境條件也可以適用。

ISO 10605對于不同放電方式的環(huán)境條件沒有區(qū)別的要求。

1.4 測試場地的差異

根據(jù)測試場地由下至上，分別由以下部分組成：

表1 環(huán)境條件要求的主要差異

表2 場地的詳細(xì)要求及具體差異

①參考接地平板（GRP），直接放置在地面上并接地；

②絕緣桌子或絕緣支撐，放置在GRP上；

③水平耦合板（HCP），放置在絕緣桌子上；

④絕緣墊，放置在HCP上；

⑤其他，垂直耦合板（VCP）、絕緣塊、電荷泄放電纜、靜電消耗墊，按實(shí)際測試應(yīng)用擺放或連接。

場地的詳細(xì)要求及具體差異總結(jié)如表2。

1.5 測試布置差異

測試布置的詳細(xì)要求及具體差異總結(jié)如表3。

兩個標(biāo)準(zhǔn)所適用的產(chǎn)品不同，在實(shí)驗(yàn)室中的測試也需要盡可能地模擬被測試產(chǎn)品的實(shí)際安裝使用情況。按照對靜電場影響的安裝模式，IEC 61000-4-2中普通電子電氣產(chǎn)品常分為落地式、臺式；而ISO 10605對車用電子電氣產(chǎn)品，則根據(jù)最終在車輛中的安裝位置，分為是否為底盤安裝、在車外或車內(nèi)容易接觸到，同時還對產(chǎn)品在包裝搬運(yùn)過程等中可能遭受的靜電放電情況進(jìn)行評估。具體測試布置見圖2～3。

2 兼容IEC 61000-4-2和ISO 10605的測試場地及設(shè)備方案

設(shè)計的同時符合IEC 61000-4-2和ISO 10605標(biāo)準(zhǔn)的靜電放電測試場地參考配置如下：

表3 測試布置的詳細(xì)要求及具體差異

圖2 IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)測試布置

圖3 ISO 10605標(biāo)準(zhǔn)測試布置

① 絕緣測試桌子1張，桌子不能含任何可導(dǎo)電的部件（如金屬釘子），尺寸3.0 m * 0.8 m * 0.8 m，高度0.8 m同時滿足IEC 61000-4-2及ISO 10605的要求；考慮到ISO 10605中的被測試產(chǎn)品與其外圍設(shè)備連接線應(yīng)該長1.5～2.5 m的要求以及產(chǎn)品也有一定尺寸大小，所以桌子長度考慮最長的線長2.5 m布置，加上被測試產(chǎn)品的大小需求，推薦為3.0 m；如需要考慮IEC 61000-4-2中較大的臺式產(chǎn)品的測試，增加一張0.8高的絕緣測試桌子，長度根據(jù)具體需要確定。

絕緣支撐1張（見圖4），不能含任何可導(dǎo)電的部件，高度要求0.1 m，長寬推薦1.0 m * 1.0 m，滿足IEC 61000-4-2落地式設(shè)備要求。

② 水平耦合板1張，符合IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)要求（見圖5）的尺寸為1.6 m * 0.8 m * 2 mm，材料可采用鍍鋅鋼板或銅板。由于標(biāo)準(zhǔn)要求如更大產(chǎn)品的需要測試時，應(yīng)該要增加一張同樣尺寸的水平耦合板，所以與ISO 10605的水平耦合板不能兼容。

水平耦合板1張，符合ISO 10605標(biāo)準(zhǔn)要求（見圖6）的尺寸為3.0 m * 0.8 m * 2 mm，長度考慮條件同絕緣測試桌子，材料可采用鍍鋅鋼板或銅板。

垂直耦合板1張（含絕緣固定基座），符合IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)要求（見圖7）的尺寸為0.5 m * 0.5 m*2 mm，材料可采用鍍鋅鋼板或銅板。

③參考接地平板，材料可采用鍍鋅鋼板或銅板，厚度2 mm，厚度需要符合標(biāo)準(zhǔn)要求外，還保證經(jīng)受重壓不產(chǎn)生彎曲變形?？紤]IEC 61000-4-2要求的每邊超出被測試產(chǎn)品或水平耦合板至少0.5 m，同時需要預(yù)留落地式設(shè)備測試空間，以及ISO 10605尺寸不少于水平耦合板的尺寸的要求，參考接地平板的面積至少需要4.0 m *2.0 m；由于參考接地平板面積較大，采用拼接方式要保持各金屬板之間良好的導(dǎo)電連接。

④ 絕緣墊，因兩標(biāo)準(zhǔn)對絕緣墊的厚度有嚴(yán)格要求，且不一樣，因此需要分別配置符合各標(biāo)準(zhǔn)的絕緣墊。配置如下：

1張1.5 m * 0.8 m * 0.5 mm符合IEC 61000-4-2要求；

2張0.5 m * 0.5 m * 2 mm符合ISO 10605要求，分別放置被測試產(chǎn)品及外圍設(shè)備用。

⑤ 絕緣塊，僅ISO 10605要求，2塊0.4 m * 0.2 m *50 mm，1塊0.4 m * 0.2 m * 2 m。注意滿足介電常數(shù)要求。

⑥ 電荷泄放電纜，兩端各接有一個470 kΩ泄放電阻的電荷泄放電纜3根，另外還需要泄放電阻≥1 MΩ的電纜1根。

⑦靜電放電發(fā)生器1臺，配備150 pF/330 Ω，150 pF/2 kΩ，330 pF/330 Ω，330 pF/2 kΩ放電模塊，可滿足兩個標(biāo)準(zhǔn)的要求；最高測試電壓至少滿足接觸放電±15 kV，空氣放電±25 kV，滿足兩個標(biāo)準(zhǔn)最高測試電壓的要求。

⑧ 溫濕度及大氣壓強(qiáng)表1個，用來監(jiān)測測試場地環(huán)境參數(shù)。

⑨ 獨(dú)立的測試房間，參考測試場尺寸要求，并考慮所需要測試產(chǎn)品尺寸大小，房間必須安裝能獨(dú)立控制的空調(diào)，用于調(diào)節(jié)房間的溫度及濕度以滿足標(biāo)準(zhǔn)的溫濕度要求。

兼容兩個標(biāo)準(zhǔn)要求的測試場及設(shè)備方案如圖8。

圖4 絕緣支撐

圖5 符合IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)要求的水平耦合板

圖6 符合 ISO 10605標(biāo)準(zhǔn)要求的水平耦合板

圖7 符合IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)要求的垂直耦合板

圖8 兼容性測試場及設(shè)備方案示意圖

3 結(jié)語

本文通過對 ISO 10605： 2008+A1：2014 與 IEC 61000-4-2： 2008標(biāo)準(zhǔn)的對比分析，設(shè)計了采用兼容場地的實(shí)驗(yàn)室方案，可以有效節(jié)省空間，節(jié)約設(shè)備及降低建設(shè)成本。對于IEC 61000-4-2，依據(jù)ISO 10605執(zhí)行靜電放電測試時，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)姆烹娔K、線纜的擺放、放電回路線的連接等，操作不當(dāng)會直接影響到測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。