Alvo de calibração ESD IEC 61000-4-2 para verificação de gerador ESD

Um gerador de ESD pode exibir corretamente uma tensão de teste selecionada, como 2 kV, 4 kV ou 8 kV, mas essa indicação por si só não confirma se a forma de onda da corrente de descarga real está correta.

Para testes confiáveis ​​de imunidade à descarga eletrostática, a saída do gerador ESD deve ser caracterizada por meio de um sistema de medição de corrente adequado.

O alvo de calibração ESD fornece a interface necessária para esta medição.

Durante a verificação, o gerador ESD é descarregado diretamente sobre o alvo. O pulso de corrente resultante é convertido em um sinal elétrico e transferido através de um atenuador e um cabo coaxial para um osciloscópio de alta largura de banda.

A forma de onda do osciloscópio pode então ser usada para avaliar as principais características do pulso de descarga, incluindo o pico de corrente inicial, o tempo de subida e os valores de corrente em pontos de tempo definidos.

O alvo de calibração ESD utiliza um resistor de medição de 2 Ω ±5% , suporta tensões de teste ESD de até ±30 kV e fornece desempenho de perda de inserção definido para toda a cadeia de medição alvo-atenuador-cabo.

A norma IEC 61000-4-2 estabelece um método reproduzível para avaliar a imunidade de equipamentos elétricos e eletrônicos à descarga eletrostática.

Um teste completo de imunidade a ESD depende não apenas do dispositivo sob teste (DUT) e da tensão de teste selecionada, mas também se o gerador de ESD produz a forma de onda de descarga pretendida.

A edição atual da norma IEC, IEC 61000-4-2:2025 , continua a abordar a forma de onda ideal da corrente de descarga, o equipamento de teste, a configuração de teste e a calibração do sistema de medição de corrente.

Na prática laboratorial, isso significa que um gerador de ESD não deve ser avaliado apenas pela tensão exibida em seu painel frontal.

A forma de onda da corrente de descarga real também deve ser verificada.

Essas quatro características da forma de onda são usadas para avaliar se o gerador ESD produz o pulso de corrente de descarga necessário.

Para os laboratórios, essa verificação ajuda a distinguir uma falha no dispositivo sob teste (DUT) de um possível problema com o gerador de ESD ou com a configuração de medição.

O princípio de medição é simples:

Quando o gerador ESD descarrega sobre o alvo, a corrente passa pelo elemento de medição do alvo.

O dispositivo converte a corrente de descarga em um sinal de tensão correspondente. Como o pulso ESD é rápido e tem amplitude relativamente alta, o sinal de saída passa por um atenuador antes de chegar ao osciloscópio.

Em seguida, o osciloscópio captura a forma de onda para que as características de corrente necessárias possam ser avaliadas.

Relação entre a corrente de descarga e a tensão medida

Para esta configuração de medição:

• Ip = corrente de descarga em amperes
• Vm = tensão medida pelo osciloscópio em volts

Por exemplo, uma corrente de descarga de 7.5 A corresponde a uma leitura do osciloscópio de aproximadamente 1.5 V sob a configuração especificada de alvo de 2 Ω e atenuação de 20 dB.

Essa relação se aplica à cadeia de medição definida. Se o alvo, a atenuação ou a configuração da conexão mudarem, a relação de conversão deverá ser verificada de acordo.

A cadeia completa de medição de alvo-atenuador-cabo

Um ponto tecnicamente importante é que o alvo atual não deve ser considerado independentemente do restante do caminho de medição de RF.

O desempenho de perda de inserção especificado aplica-se ao conjunto completo:

Alvo + Atenuador + Cadeia de cabos.

A perda de inserção é avaliada para toda a cadeia Alvo–Atenuador–Cabo, e não apenas para o alvo isoladamente.

Isso é importante no uso prático em laboratório.

Alterar o cabo, o atenuador ou a disposição do conector pode modificar a resposta de frequência do sistema de medição e, consequentemente, afetar a forma de onda ESD capturada.

Para trabalhos de calibração ou verificação rastreável, os laboratórios devem, portanto, definir e manter toda a cadeia de medição.

O alvo de calibração ESD é um componente do sistema completo de verificação. Não se trata de um sistema de calibração ESD automático independente.

O alvo é instalado na parede de uma sala blindada ou em uma placa metálica condutora de pelo menos 1.2 m × 1.2 m.

A disposição física do gerador de ESD também é importante.

O cabo de retorno de terra deve ser posicionado com cuidado, pois sua geometria pode afetar significativamente a forma de onda medida, particularmente as leituras de corrente em 30 ns e 60 ns. Um roteamento incorreto pode introduzir oscilações que distorcem o pulso observado.

Por isso, a verificação da forma de onda ESD deve ser tratada como uma configuração de medição completa, e não apenas como a conexão de um alvo a um osciloscópio.

O adaptador cônico opcional de 50 Ω tem uma finalidade diferente da corrente alvo de ESD.

O alvo atual é usado para medir a descarga produzida pelo gerador ESD.

O adaptador cônico de 50 Ω é utilizado na verificação das características de radiofrequência do sistema de medição de corrente-alvo.

Ele proporciona uma transição entre uma conexão de medição coaxial de 50 Ω e a geometria do alvo de corrente.

Quando duas linhas de adaptadores são montadas frente a frente, a configuração de verificação fornece:

• Coeficiente de reflexão melhor que 30 dB até 1 GHz;
• Coeficiente de reflexão melhor que 20 dB até 4 GHz;
• Perda de inserção inferior a 0.3 dB na configuração especificada.

Alvo atual vs. Adaptador de verificação

Portanto, o adaptador cônico não precisa ser tratado como um instrumento de teste ESD separado. Trata-se de um acessório de verificação opcional para o dispositivo em questão.