[ Home > 電気製品の EMC／安全適合性 > EMC+Compliance Journal より ]

新しい ESD 規格の ESD シミュレータへの影響

by Bruno Straumann, Senior Development Engineer, Haefely Test AG

翻訳: T.Sato

序文

IEC 61000-4-2 第1版を置き換える新しい IEC 61000-4-2 第2版の規格は、最初に 2008年12月に公表された。

改訂された IEC 規格に基づき、同一の欧州規格 EN 61000-4-2:2009 も既に公表された。

この新しい EN 規格は ESD イミュニティ試験に既に適用でき、この新しい規格に従った試験は 2012年3月1日以降に強制となるであろう。

以下の記事は、ESD シミュレータとそのような発生器に対応する校正手続きに対してこの新しい規格が持つ影響に焦点を当てる。

誤解を招く最初の印象

Table 1: 旧版と新版での ESD インパルスの許容レベル

旧版と新版の規格の ESD シミュレータの規定を比較した時、誤った印象を容易に持つかも知れない。

立ち上がり時間 (t_r) と電流ピーク値 (I_p) に対する許容差 (Table 1) は、新しい規格で明らかに大きくなっている。

ESD シミュレータの要求が新しい規格で緩和されたと仮定する人もいるかも知れないが、実際にはそうではない。

一方では、立ち上がり時間の引き下げられた下方許容限度は、測定帯域幅の向上の結果であるより小さい測定値のみを考慮している。

もう一方では、この新しい規格は、測定レベル毎に一度に5個のインパルスを記録しそれぞれを評価することを要求する。

それぞれのインパルスのそれぞれの回の測定値 (t_r、I_p、I₃₀、I₆₀) が、要求された許容値に適合しなければならない。

以前の規格は平均値の使用を許容しており、しばしばこの手続きが用いられていたが、何回かのインパルスからの平均値を用いることはもはや許容されない。

正しい測定はより困難になる

Picture 1: 不適合の測定 (上) と正しい測定 (下)。不充分なシールドは振幅の ±20% 以上の測定誤差をもたらし得る。

以前は、ランダム測定誤差が生じたならば、それが最終的な測定結果に現れる可能性は低かった。この理由は、ランダム測定誤差は平均化されたためである。

新しい規格ではランダム測定誤差はもはや平均化されず、従ってランダム誤差は最終的な測定結果にはっきりと示されるであろう。

ランダム測定誤差の重要な原因の１つは、シールドが不充分な測定システムであり得る。

言い替えると、測定された ESD インパルスが規格の規定に適合できない理由は、実際の ESD シミュレータではなく、測定システム自身によるものであり得る。

Picture 1 は、良くシールドされていない測定システムが持ち得る影響を示す。

より高い測定帯域幅と規定された試験セットアップ

ESD シミュレータを新しい規格に従って校正するためには、以下の機器が必要である：

デジタル・オシロスコープ、アナログ帯域幅 ≧ 2GHz、サンプリング・レート ≧ 10GS/s
測定用ターゲット、帯域幅 4GHz、インピーダンス ≦ 2.1Ω
アッテネータ、典型的には 20dB
基準接地面、寸法 ≧ 1.2m×1.2m
測定システムのための適切なシールド・ハウジング

新しい測定用ターゲットがもはや 50Ω 直列抵抗を持たないことに注意することが重要である。従って、測定電圧の半減はない。

ESD インパルスの振幅は同じままであるが、オシロスコープで測定される電圧は倍になる。

シールド・ハウジングは GHz のレベルまでの干渉周波数を抑制しなければならない。

言うまでもないことであるが、シールド・ハウジングに引き込まれる全ての配線は適切にフィルタされなければなれない。

必要となるかも知れないデータ転送は光ファイバーを介して行なうべきである。接地基準面上の接地接続の位置は今は厳密に規定されている ―― 測定用ターゲットの真下 0.5m。

ESD シミュレータの接地ケーブルの位置も今は規定されている。これは I₃₀ と I₆₀ の測定値に影響するので、非常に重要であり、無視すべきではない。

ESD シミュレータへの影響

Picture 2: 最新の規格の正確な要求に適合するように作られた現代的な ESD シミュレータ

経験は、様々なモデルの ESD シミュレータのあいだに顕著な違いがあることを示す。新しい規格は ESD シミュレータにより多くのことを要求するので、一部の ESD シミュレータがもはや新しい規格に適合しないであろうことは明らかである。

そのような不適合の ESD シミュレータでの試験は、EUT の過剰試験や不足試験をもたらし得る。実用上、これは望ましい結果ではない。

既存の ESD シミュレータが新しい要求に適合するかどうかは、最新版の IEC 規格に対する校正を行なうことでのみ判断できる。新しい ESD シミュレータを購入する時には、その新しいシミュレータがその正確な要求に適合することを確かめるべきである。

検証と校正

以前の規格では検証と校正という用語は誤って用いられていたが、改訂された規格は検証を校正から正しく区別している。

校正は測定値の正確な測定テクニックであり、検証は ESD シミュレータの検証を意味する。

検証は実際の試験を行なう前に行なわれるが、 ESD シミュレータの校正周期はユーザーが決定する必要があり、これは典型的には１～２年毎である。

新しい規格は、シミュレータが正しく機能しているかどうかの判断のため、気中放電に際してのスパークの長さをチェックすることを示唆する。

だが、スパークの長さは、放電電極の形状、極性、そして環境条件に依存するので、これは不充分な手法である。さらに、放電リレーの欠陥は検出されないであろう。

これが、数秒以内に可能性のある欠陥を診断できる自己試験ルーチンを現代的な ESD シミュレータが内蔵する理由である。

一般論としては、新しい IEC/EN 61000-4-2 第2版の規格が、 ESD シミュレータ自身の校正に用いられる測定器とともに、 ESD シミュレータにより多くのことを要求すると言うことができる。

ESD シミュレータがこの規格に適合するかどうかは、正しい校正によってのみ判断できる。

これは、EMC+Compliance Journal に掲載された記事を、その許諾を得て T. Sato が翻訳したものです。この翻訳については、原著者らはいかなる責任も持ちません。これについての意見、質問などは VEF00200@nifty.com (T.Sato) 宛にお送り下さい。

Last update: 2010-06-13