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» 2012年02月14日 14時45分 公開

デバイスレベルとシステムレベルで異なる:ESD/イミュニティ試験の基礎をつかむ (4/4)

[Dwight Byrd/Thomas Kugelstadt(Texas Instruments),EDN]
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■サージイミュニティ試験

 サージイミュニティ試験は、雷試験とも呼ばれ、IEC61000‐4‐5で規格化されている。印加するサージの電流レベルや周期を考慮すると、最も厳しいシステムレベルのイミュニティ試験と言えよう。多くの場合、長さが30m以上の信号ライン及び電源ラインに適用される。サージイミュニティ試験は、落雷の直撃による過渡現象や、落雷の影響によってその周辺で誘起されるサージ電圧/電流、あるいは負荷の急変や短絡を含む電力システムのスイッチング過渡現象などを模擬する。


図12 サージイミュニティ試験に使用する単発パルスの波形 図12 サージイミュニティ試験に使用する単発パルスの波形 開放時と短絡時で異なる。
図13 サージイミュニティ試験のイメージ 図13 サージイミュニティ試験のイメージ 試験では単発パルスを正極性と負極性で5回ずつ印加する。

 IEC61000‐4‐5では、開放時(Open Circuit)と短絡時(Short Circuit)で異なる波形のサージを出力するサージ発生器を用いる。短絡時のピーク電流に対する開放時のピーク電圧の比率が、サージ発生機の出力インピーダンスになる。出力インピーダンスが低いことによって得られる大電流と、ESDイミュニティ試験やEFTイミュニティ試験と比べて約1000倍にもなるパルス幅、つまりパルスのエネルギーが高いことがこの試験の特徴である(図12)。

 この試験では、5回のサージパルスを1分以内で印加する。サージパルスの印加は正および負の値、両方とも行う。一般的な手順ではパルス間隔が12秒に短縮されるので、全体の試験時間は2分間以下になる(図13)。このような条件では、パルス間隔の時間内に保護回路が十分に復帰できないため、サージの影響が増強される。ただし、試験コストを抑えることが可能だ。

民生用機器はESD、産業用機器はEFT/サージ

 なお、ESDイミュニティ試験と、EFTイミュニティ試験/サージイミュニティ試験では、対象とする機器分野が異なる。民生用機器では、ケーブル接続などに用いるコネクタ端子を介して人体が電子機器の内部回路に接触する機会が多いことから、ESDイミュニティ試験の重要度が高い。

 一方、産業用機器の場合は、ESDイミュニティ試験よりもEFTイミュニティ試験/サージイミュニティ試験を重視する傾向がある。産業用機器は、モーターや誘導性スイッチング負荷から常時印加されている過渡現象の方が、ESDよりもリスクとして大きいからだ。産業用機器の内部回路に人体が接触する機会は、システムの組み立てや修理調整の時だけ存在している上に、その際にも静電気防止策が講じられているからだ。

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