Objetivo de calibración ESD IEC 61000-4-2 para la verificación de generadores ESD

Un generador ESD puede mostrar correctamente una tensión de prueba seleccionada, como 2 kV, 4 kV u 8 kV, pero esa indicación por sí sola no confirma que la forma de onda real de la corriente de descarga sea correcta.

Para realizar pruebas fiables de inmunidad a las descargas electrostáticas, la salida del generador ESD debe caracterizarse mediante un sistema de medición de corriente adecuado.

El objetivo de calibración ESD proporciona la interfaz necesaria para esta medición.

Durante la verificación, el generador ESD se descarga directamente sobre el objetivo. El pulso de corriente resultante se convierte en una señal eléctrica y se transmite a través de un atenuador y un cable coaxial a un osciloscopio de alto ancho de banda.

La forma de onda del osciloscopio se puede utilizar para evaluar las características principales del pulso de descarga, incluyendo el pico de corriente inicial, el tiempo de subida y los valores de corriente en puntos de tiempo definidos.

El objetivo de calibración ESD utiliza una resistencia de medición de 2 Ω ±5 % , admite tensiones de prueba ESD de hasta ±30 kV y proporciona un rendimiento de pérdida de inserción definido para toda la cadena de medición objetivo-atenuador-cable.

La norma IEC 61000-4-2 establece un método reproducible para evaluar la inmunidad de los equipos eléctricos y electrónicos a las descargas electrostáticas.

Una prueba completa de inmunidad a las descargas electrostáticas (ESD) depende no solo del dispositivo bajo prueba y de la tensión de prueba seleccionada, sino también de si el generador de ESD produce la forma de onda de descarga prevista.

La edición actual de la norma IEC, IEC 61000-4-2:2025 , continúa abordando la forma de onda ideal de la corriente de descarga, el equipo de prueba, la configuración de la prueba y la calibración del sistema de medición de corriente.

En el trabajo práctico de laboratorio, esto significa que un generador ESD no debe juzgarse únicamente por el voltaje que se muestra en su panel frontal.

También debe comprobarse la forma de onda real de la corriente de descarga.

Estas cuatro características de la forma de onda se utilizan para evaluar si el generador ESD produce el pulso de corriente de descarga requerido.

Para los laboratorios, esta verificación ayuda a distinguir una falla del dispositivo bajo prueba de un posible problema con el generador ESD o la configuración de medición.

El principio de medición es sencillo:

Cuando el generador ESD se descarga sobre el objetivo, la corriente pasa a través del elemento de medición del objetivo.

El dispositivo convierte la corriente de descarga en una señal de voltaje correspondiente. Debido a que el pulso ESD es rápido y de amplitud relativamente alta, la señal de salida pasa por un atenuador antes de llegar al osciloscopio.

A continuación, el osciloscopio captura la forma de onda para poder evaluar las características de corriente necesarias.

Relación entre la corriente de descarga y el voltaje medido

Para esta configuración de medición:

• Ip = corriente de descarga en amperios
• Vm = voltaje medido por el osciloscopio en voltios

Por ejemplo, una corriente de descarga de 7.5 A corresponde a una lectura de osciloscopio de aproximadamente 1.5 V bajo la configuración especificada de 2 Ω y atenuación de 20 dB.

Esta relación se aplica a la cadena de medición definida. Si cambia el objetivo, la atenuación o la configuración de la conexión, se debe verificar la relación de conversión correspondiente.

Cadena completa de medición objetivo-atenuador-cable

Un punto técnicamente importante es que el objetivo actual no debe considerarse independientemente del resto de la ruta de medición de RF.

El rendimiento de pérdida de inserción especificado se aplica a todo:

Objetivo + Atenuador + Cadena de cables.

La pérdida de inserción se evalúa para toda la cadena objetivo-atenuador-cable, en lugar de para el objetivo únicamente.

Esto es importante en el uso real en el laboratorio.

Modificar el cable, el atenuador o la disposición de los conectores puede alterar la respuesta en frecuencia del sistema de medición y, por lo tanto, afectar la forma de onda ESD capturada.

Por lo tanto, para trabajos de calibración o verificación trazable, los laboratorios deben definir y mantener la cadena de medición completa.

El objetivo de calibración ESD es un componente del sistema de verificación completo. No se trata de un sistema de calibración ESD automático e independiente.

El objetivo se instala en la pared de una habitación blindada o en una placa metálica conductora de al menos 1.2 m × 1.2 m.

La disposición física del generador ESD también es importante.

El cable de retorno a tierra debe colocarse con cuidado, ya que su geometría puede afectar significativamente la forma de onda medida, en particular las lecturas de corriente a los 30 ns y 60 ns. Un enrutamiento incorrecto puede introducir oscilaciones que distorsionen el pulso observado.

Por eso, la verificación de la forma de onda ESD debe tratarse como una configuración de medición completa, en lugar de simplemente conectar un objetivo a un osciloscopio.

El adaptador cónico opcional de 50 Ω tiene una función diferente a la del objetivo de corriente ESD.

El objetivo actual se utiliza al medir la descarga producida por el generador ESD.

El adaptador cónico de 50 Ω se utiliza para verificar las características de radiofrecuencia del sistema de medición de corriente objetivo.

Proporciona una transición entre una conexión de medición coaxial de 50 Ω y la geometría del objetivo actual.

Cuando se montan dos líneas adaptadoras una frente a la otra, la configuración de verificación proporciona:

• Coeficiente de reflexión mejor que 30 dB hasta 1 GHz;
• Coeficiente de reflexión mejor que 20 dB hasta 4 GHz;
• Pérdida de inserción inferior a 0.3 dB en la configuración indicada.

Adaptador de destino actual frente a adaptador de verificación

Por lo tanto, el adaptador cónico no necesita ser tratado como un instrumento de prueba ESD independiente. Es un accesorio de verificación opcional para el objetivo actual.