ESDガンの接触放電に対する注入電流推定を目的とした等価回路表現

摘要

International electrotechnical commission (IEC) prescribes an immunity test (IEC61000-4-2) of electronic equipment for electrostatic discharges (ESDs), and specified the waveform of a discharge current from human ESDs, which shall be calibrated for contact discharges of an ESD-generator (ESD gun) onto an IEC recommended calibration target with a transfer impedance of 1Ω. For the specified current waveform, however, it cannot always be injected onto actual equipment under test (EUT). In the present study, to estimate a discharge current for contact discharges of an ESD gun onto EUT, we proposed an equivalent circuit, which consists of a current source of the IEC specified current, an output impedance of the ESD gun and an injecting point impedance of EUT. We first measured the output impedance of an ESD gun on the standard arrangement with a network analyzer, and estimated injected currents for contact discharges onto circular metal plates with different sizes used in lieu of EUT, which allow one to calculate their injecting point impedance. As a result, we confirmed that estimated currents agree well with those obtained from induced output voltages of a magnetic filed probe placed in close proximity to the ESD gun. In order to examine the feasibility of the above equivalent circuit, we measured output impedance of an ESD gun with respect to testing arrangements, and estimated the corresponding injected currents onto a circular metal plate with a diameter of 30 mm, which shows that the output impedance in the frequency from 10 MHz to 300 MHz varies twofold and 2.5 times at most by the arrangements of he ESD gun and earth return cable, respectively, while the variability in estimated currents is small by less than 5 % in peaks and 20 % more or less in current falling parts, respectively, compared to the case for the standard arrangement.%国際電気標準会議（IEC）では，人体ESD(Electrostatic discharge)を模擬した耐性試験法（IEC61000-4-2）において，静電気試験器（ESDガン）の接触放電に対する放電電流波形を規定し，伝達インピーダンスを1Ωとした電流検出変換器（以後ターゲット）への波形校正を要求している．しかしながら，ESDガンのターゲットへの注入電流が，そのまま実際の試験機器（EUT）に放電されるとは限らない．本研究では，ESDガンのEUT筐体への接触放電に対する放電電流波形の推定を目的として，IEC校正波形をもつ電流源とガンの出力インピーダンス並びにEUTへの注入点インピーダンスからなる等価回路を提案した．まず，ESDガンの標準配置での接触放電の際の出力インピーダンスをネットワークアナライザで測定し，EUTとした金属円板への注入電流波形をサイズとの関係において推定した．その結果，推定波形は，ガン近傍に配置した磁界プローブの出力電圧波形から求めた注入電流波形とよく一致することが確認できた．つぎに，等価回路のフィージビイリティを検討するために，ESDガンの出力インピーダンスを試験配置との関係において測定し，この場合の注入電流波形を30mmøの金属円板に対して推定した結果，10~300MHzにおけるESDガンの出力インピーダンスはESDガンの放電配置では2倍程度，アースリターンケーブルの引き回しでは最大2.5倍程度それぞれ変動するものの，これらを考慮した推定電流波形の標準配置に対するばらつきは，小さく，ピークで5％以下，ピーク後の立ち下がり波形では20％程度であることがわかった．