IEC 61000-4-2:2008

Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-2: Testing and measurement techniques - Electrostatic discharge immunity test

IEC 61000-4-2:2008 relates to the immunity requirements and test methods for electrical and electronic equipment subjected to static electricity discharges, from operators directly, and from personnel to adjacent objects. It additionally defines ranges of test levels which relate to different environmental and installation conditions and establishes test procedures. The object of IEC 61000-4-2:2008 is to establish a common and reproducible basis for evaluating the performance of electrical and electronic equipment when subjected to electrostatic discharges. In addition, it includes electrostatic discharges which may occur frompersonnel to objects near vital equipment. IEC 61000-4-2:2008 defines typical waveform of the discharge current, range of test levels, test equipment, test setup, test procedure, calibration procedure and measurement uncertainty. IEC 61000-4-2:2008 gives specifications for test performed in "laboratories" and "post-installation tests" performed on equipment in the final installation. This second edition cancels and replaces the first edition published in 1995, its amendment 1 (1998) and its amendment 2 (2000) and constitutes a technical revision. It has the status of a basic EMC publication in accordance with IEC Guide 107. The main changes with respect to the first edition of this standard and its amendments are the following:
- the specifications of the target have been extended up to 4 GHz. An example of target matching these requirements is also provided;
- information on radiated fields from human-metal discharge and from ESD generators is provided;
- measurement uncertainty considerations with examples of uncertainty budgets are given too.

Compatibilité électromagnétique (CEM) - Partie 4-2: Techniques d'essai et de mesure - Essai d'immunité aux décharges électrostatiques

La CEI 61000-4-2:2008 présente norme internationale se rapporte aux exigences et méthodes d'essais relatives à l'immunité des matériels électriques et électroniques, soumis à des décharges d'électricité statique produites directement par les opérateurs, et entre le personnel et des objets situés à proximité. Elle définit en outre des gammes de niveaux d'essais, qui correspondent à différentes conditions d'environnement et d'installation et elle établit des procédures d'essai. La CEI 61000-4-2:2008 a pour objet d'établir une base commune et reproductible pour l'évaluation des performances des matériels électriques et électroniques lorsqu'ils sont soumis à des décharges électrostatiques. Elle intègre également les décharges électrostatiques qui peuvent apparaître entre le personnel et des objets situés à proximité de matériels vitaux. La CEI 61000-4-2:2008 définit la forme d'onde type du courant de décharge, la gamme des niveaux d'essais, le matériel d'essai, le montage d'essai, la procédure d'essai, la procédure d'étalonnage et l'incertitude de mesure. La CEI 61000-4-2:2008 donne des spécifications pour les essais menés en "laboratoires" et "les essais après installation" réalisés sur le matériel dans l'installation finale. Cette deuxième édition annule et remplace la première édition publiée en 1995, son amendement 1 (1998) et son amendement 2 (2000) et constitue une révision technique. Elle a le statut d'une publication fondamentale en CEM conformément au Guide 107 de la CEI. Les modifications principales par rapport à la première édition de cette norme et ses amendements sont les suivantes:
- les spécifications de la cible ont été étendues jusqu'à 4 GHz. Un exemple de cible satisfaisant ces exigences est également fourni;
- de l'information sur les champs rayonnés par une décharge homme-métal et par les générateurs de DES est donnée;
- des considérations concernant les incertitudes de mesure avec des exemples de budgets d'incertitudes sont également données.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 08-Dec-2008
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 33.100.20 - Immunity
• Technical Committee: SC 77B - High frequency phenomena
• Drafting Committee: MT 12 - TC 77/SC 77B/MT 12
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 15-Jan-2009
• Completion Date: 09-Dec-2008

Relations

• Revises: IEC 61000-4-2:1995 - Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4: Testing and measurement techniques - Section 2: Electrostatic discharge immunity test. Basic EMC Publication
• Effective Date: 05-Sep-2023
• Revises: IEC 61000-4-2:1995/AMD2:2000 - Amendment 2 - Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4: Testing and measurement techniques - Section 2: Electrostatic discharge immunity test. Basic EMC Publication
• Effective Date: 05-Sep-2023
• Revises: IEC 61000-4-2:1995/AMD1:1998 - Amendment 1 - Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4: Testing and measurement techniques - Section 2: Electrostatic discharge immunity test. Basic EMC Publication
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

IEC 61000-4-2
Edition 2.0 2008-12
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
BASIC EMC PUBLICATION
PUBLICATION FONDAMENTALE EN CEM
Electromagnetic compatibility (EMC) –
Part 4-2: Testing and measurement techniques – Electrostatic discharge
immunity test
Compatibilité électromagnétique (CEM) –
Partie 4-2: Techniques d'essai et de mesure – Essai d'immunité aux décharges
électrostatiques
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IEC 61000-4-2
Edition 2.0 2008-12
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
BASIC EMC PUBLICATION
PUBLICATION FONDAMENTALE EN CEM
Electromagnetic compatibility (EMC) –
Part 4-2: Testing and measurement techniques – Electrostatic discharge
immunity test
Compatibilité électromagnétique (CEM) –
Partie 4-2: Techniques d'essai et de mesure – Essai d'immunité aux décharges
électrostatiques
INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
PRICE CODE
INTERNATIONALE
XB
CODE PRIX
ICS 33.100.20 ISBN 978-2-88910-372-0
– 2 – 61000-4-2 © IEC:2008
CONTENTS
FOREWORD.4
INTRODUCTION.6
1 Scope.7
2 Normative references .7
3 Terms and definitions .8
4 General .10
5 Test levels.10
6 Test generator.10
6.1 General .10
6.2 Characteristics and performance of the ESD generator .11
6.3 Verification of the ESD setup.14
7 Test setup .15
7.1 Test equipment .15
7.2 Test setup for tests performed in laboratories.15
7.2.1 Test requirements.15
7.2.2 Table-top equipment.16
7.2.3 Floor-standing equipment .17
7.2.4 Ungrounded equipment .18
7.3 Test setup for post-installation tests .22
8 Test procedure .23
8.1 Laboratory reference conditions .23
8.1.1 Environmental parameters.23
8.1.2 Climatic conditions .23
8.1.3 Electromagnetic conditions .24
8.2 EUT exercising.24
8.3 Execution of the test.24
8.3.1 Discharges to the EUT.24
8.3.2 Direct application of discharges to the EUT .24
8.3.3 Indirect application of the discharge .26
9 Evaluation of test results .27
10 Test report.27
Annex A (informative) Explanatory notes .28
Annex B (normative) Calibration of the current measurement system and
measurement of discharge current.33
Annex C (informative) Example of a calibration target meeting the requirements
of Annex B.39
Annex D (informative) Radiated fields from human metal discharge and ESD
generators .45
Annex E (informative) Measurement uncertainty (MU) considerations .55
Annex F (informative) Variation in test results and escalation strategy.62
Bibliography.63

Figure 1 – Simplified diagram of the ESD generator.11
Figure 2 – Ideal contact discharge current waveform at 4 kV .13
Figure 3 – Discharge electrodes of the ESD generator.14

61000-4-2 © IEC:2008 – 3 –
Figure 4 – Example of test set-up for table-top equipment, laboratory tests .17
Figure 5 – Example of test setup for floor-standing equipment, laboratory tests .18
Figure 6 – Example of a test setup for ungrounded table-top equipment .20
Figure 7 – Example of a test setup for ungrounded floor-standing equipment.21
Figure 8 – Example of test setup for floor-standing equipment, post-installation tests .23
Figure A.1 – Maximum values of electrostatic voltages to which operators may be
charged while in contact with the materials mentioned in Clause A.2 .29
Figure B.1 – Example of a target adapter line attached to current target .34
Figure B.2 – Example of a front side of a current target .34
Figure B.3 – Example of measurement of the insertion loss of a current target-
attenuator-cable chain .35
Figure B.4 – Circuit diagram to determine the low-frequency system transfer
impedance .36
Figure B.5 – Typical arrangement for calibration of ESD generator performance.38
Figure C.1 – Mechanical drawing of a coaxial target (drawing 1 of 5) .40
Figure C.2 – Mechanical drawing of a coaxial target (drawing 2 of 5) .41
Figure C.3 – Mechanical drawing of a coaxial target (drawing 3 of 5) .42
Figure C.4 – Mechanical drawing of a coaxial target (drawing 4 of 5) .43
Figure C.5 – Mechanical drawing of a coaxial target (drawing 5 of 5) .44
Figure D.1 – Electric field of a real human, holding metal, charged at 5 kV measured
at 0,1 m distance and for an arc length of 0,7 mm.48
Figure D.2 – Magnetic field of a real human, holding metal, charged at 5 kV, measured
at 0,1 m distance and for an arc length of approximately 0,5 mm .48
Figure D.3 – Semi-circle loop on the ground plane.49
Figure D.4 – Voltages induced in a semi-loop .50
Figure D.5 – Example of test setup to measure radiated ESD fields.50
Figure D.6 – Comparison between measured (solid line) and calculated numerically
(dot line) voltage drop on the loop for a distance of 45 cm .52
Figure D.7 – Comparison between calculated H field from measured data (solid line)
and H field calculated by numerical simulation (dotted line) for a distance of 45 cm .52
Figure D.8 – Structure illuminated by radiated fields and equivalent circuit .53
Figure D.9 – Radiated H fields .54

Table 1 – Test levels.10
Table 2 – General specifications .12
Table 3 – Contact discharge current waveform parameters .12
Table 4 – Cases for application of ESD on connectors .25
Table A.1 – Guideline for the selection of the test levels .
...