⚡ Störfestigkeit gegen die Entladung statischer Elektrizität (ESD) — Kontaktentladung bis 8 kV und Luftentladung bis 15 kV

Elektronik und EMV PN-EN 61000-4-2:

Übersicht

Die Norm betrifft die Anforderungen an die Störfestigkeit und die Prüfverfahren für elektrische und elektronische Betriebsmittel, die Entladungen statischer Elektrizität ausgesetzt sind — unmittelbar von Bedienpersonen sowie vom Personal auf benachbarte Gegenstände. Zusätzlich legt sie Bereiche von Prüfschärfegraden für verschiedene Umgebungs- und Installationsbedingungen fest und bestimmt die Prüfverfahren.

Es sind zwei Verfahren vorgesehen: Kontaktentladung und Luftentladung. Die Prüfspannungen sind für beide Verfahren wegen der Unterschiede der Verfahren selbst verschieden, und es war nicht beabsichtigt, eine Gleichwertigkeit der Prüfschärfe nahezulegen. Für die Kontaktentladung betragen die Schärfegrade 2, 4, 6 und 8 kV, für die Luftentladung 2, 4, 8 und 15 kV; die Kennzeichnung „x“ ist ein offener Schärfegrad, der in den technischen Anforderungen an das Betriebsmittel angegeben werden muss. Die Norm erläutert, dass eine Umgebung mit synthetischem Material und einer Spannung von 15 kV durch die Prüfung mit Schärfegrad 4, also 8 kV und 30 A, zutreffend nachgebildet wird.

Entladungen werden nur auf Punkte und Flächen aufgebracht, die der Bedienperson im bestimmungsgemäßen Betrieb zugänglich sind, sowie auf Punkte, die von der Wartung durch den Anwender erfasst werden. Eine Entladung auf einen nur zu Servicezwecken zugänglichen Punkt ist nicht zulässig, sofern die Produktanforderungen nichts anderes festlegen. Die ESD-Prüfung gehört zum Grundbestand der akkreditierten Prüfungen polnischer EMV-Laboratorien, neben den Prüfungen der Störfestigkeit gegen schnelle transiente elektrische Störgrößen (Burst) und gegen Stoßspannungen (Surge).

Status der Norm: Die aktuelle Ausgabe ist PN-EN IEC 61000-4-2:2026-03. Die frühere Ausgabe PN-EN 61000-4-2:2011, auf die sich die Akkreditierungsumfänge eines Teils der Laboratorien weiterhin berufen, wurde zurückgezogen und durch diese Ausgabe ersetzt. Die nachstehende Beschreibung entspricht dem Inhalt der internationalen Ausgabe IEC 61000-4-2:2008, die in der Vorschau verfügbar war, sowie Lehrmaterialien, die für die polnische Ausgabe von 2011 erarbeitet wurden.

DER SCHLÜSSEL ENDET MIT EINEM DOPPELPUNKT (23.09.2026). Die Registerkarte „Laboratorien“ sucht nach dem Anfang der Schreibweise, und „PN-EN 61000-4-2“ ist auch der Anfang der Bezeichnungen der Teile 4-20, 4-21, 4-27, 4-28 und 4-29 — anderer Normen der Reihe. Ohne Doppelpunkt zeigte die Registerkarte 61 Einträge bei 26 Laboratorien, von denen 30 Einträge jene Teile betrafen. Mit dem Schlüssel „PN-EN 61000-4-2:“ zeigt sie 31 Einträge bei 25 Laboratorien — ausschließlich diese Norm. Außerhalb der Registerkarte bleiben 2 Laboratorien: eines mit der Nummer in der Mitte des Feldes, nach anderen Normen (AB 022), und eines mit einer Schreibweise ohne das Präfix PN (AB 053).

Prinzip der Methode

Der ESD-Generator speichert eine Ladung in einem Kondensator mit einer Kapazität von 150 pF ± 10 % und entlädt sie über einen Widerstand von 330 Ω ± 10 % in den Prüfling. Beim Kontaktverfahren berührt die Elektrodenspitze das Betriebsmittel, bevor der Entladeschalter betätigt wird, und ein Stromimpuls mit einem ersten Scheitelwert proportional zur Spannung — 7,5 A bei 2 kV, 15,0 A bei 4 kV, 22,5 A bei 6 kV und 30,0 A bei 8 kV — steigt in einer Zeit von 0,7 ns bis 1 ns an. Beim Luftverfahren bleibt der Entladeschalter geschlossen, und die abgerundete Spitze wird so schnell wie möglich an das Betriebsmittel herangeführt, bis ein Funke überspringt. Die Prüfspannung wird vom Minimalwert bis zum gewählten Schärfegrad erhöht, um die Schwelle zu ermitteln, ab der Funktionsstörungen auftreten. Das Betriebsmittel wird als Tischgerät oder als Standgerät geprüft, mit Koppelplatten: einer horizontalen mit den Abmessungen 1,6 m × 0,8 m und einer vertikalen.

Anwendungen

• Störfestigkeitsprüfungen elektrischer und elektronischer Betriebsmittel, die in der Europäischen Union in Verkehr gebracht werden (EMV-Richtlinie)
• Beurteilung der Störfestigkeit von Schnittstellen und Gehäusen, die dem Anwender zugänglich sind
• Prüfung von Tischgeräten und Standgeräten
• Ermittlung der Störschwelle durch schrittweise Erhöhung der Spannung
• Akkreditierte Prüfungen von EMV-Laboratorien, auch für Bahn- und Industrieprodukte

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN IEC 61000-4-2:2026-03

Titel (PL)

Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) — Część 4-2: Metody badań i pomiarów — Badanie odporności na wyładowania elektrostatyczne

Title (EN)

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

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Prüfplan

   Festlegen, ob der Prüfling als Tischgerät oder als Standgerät behandelt wird, den Prüfschärfegrad wählen und die Punkte angeben, auf die Entladungen aufgebracht werden.

2. Aufbau des Prüfplatzes

   Für Tischgeräte eine horizontale Koppelplatte 1,6 m × 0,8 m anordnen und einen Mindestabstand von 0,1 m zu ihrem Rand einhalten; bei größeren Betriebsmitteln eine zweite identische Platte hinzufügen, ohne sie anders als über an Masse angeschlossene Kabel mit Widerständen zu verbinden. Standgeräte über der Bezugsmasseplatte aufstellen.

3. Prüfung des Generators

   Die Kurvenformparameter aus Tabelle 2 der Norm mit demselben Rückleiterkabel verifizieren, mit dem die Prüfungen durchgeführt werden: ersten Scheitelwert des Stroms, Anstiegszeit 0,7–1 ns sowie Ströme bei 30 ns und 60 ns.

4. Auswahl der Entladepunkte

   Entladungen nur auf Punkte und Flächen aufbringen, die der Bedienperson im bestimmungsgemäßen Betrieb zugänglich sind und von der Wartung durch den Anwender erfasst werden. Punkte ausschließen, die nur bei Instandhaltung oder Service durch den Hersteller zugänglich sind, sowie solche, die nach fester Installation unzugänglich sind. Die Punkte können durch eine orientierende Prüfung mit einer Folge von 20 Entladungen je Sekunde oder mehr vorab ermittelt werden.

5. Stufenweise Erhöhung der Spannung

   Die Prüfspannung vom Minimalwert bis zum gewählten Schärfegrad erhöhen, um die Störschwelle zu ermitteln. Der Endwert sollte den Wert aus den technischen Anforderungen an das Produkt nicht überschreiten, um den Prüfling nicht zu beschädigen.

6. Kontaktentladungen

   Den Generator senkrecht zu der Fläche halten, auf die die Entladung aufgebracht wird. Die Elektrodenspitze muss das Betriebsmittel berühren, bevor der Entladeschalter betätigt wird. Lackierte Flächen auf leitendem Untergrund: Wenn der Hersteller die Beschichtung nicht als isolierend ausweist, die Beschichtung mit der spitzen Elektrode bis zum Kontakt mit dem Untergrund durchdringen.

7. Luftentladungen

   Vom Hersteller als isolierend ausgewiesene Flächen ausschließlich mit Luftentladung prüfen. Die abgerundete Spitze so schnell wie möglich, ohne mechanische Beschädigung zu verursachen, heranführen, bis sie den Prüfling berührt.

   ⏱ Zeit: Abstand ca. 1 s

8. Anzahl der Entladungen und Bewertung

   Mindestens 10 Einzelentladungen auf jeden gewählten Punkt aufbringen, mit der Polarität, die der größten Empfindlichkeit entspricht, und das Rückleiterkabel mindestens 0,2 m vom Prüfling entfernt halten. Die Funktion des Betriebsmittels nach den Bewertungskriterien aus den Produktanforderungen beurteilen und den Bericht erstellen.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Spannungen bis 15 kV an der Generatorelektrode — Spitze während des Betriebs nicht berühren, System vor dem Wechsel der Spitze entladen
• Das Rückleiterkabel muss ausreichend isoliert sein, damit der Entladestrom nicht über die Bedienperson oder über leitende Flächen anders als über die Enden des Kabels fließt
• Gefahr der Beschädigung des Prüflings bei Überschreiten des Schärfegrads aus den Produktanforderungen — stufenweise Erhöhung der Spannung und obere Grenze
• Durchdringen von Lackbeschichtungen mit der spitzen Elektrode — Augenschutz gegen Absplitterungen
• Arbeiten an netzbetriebenen Betriebsmitteln während der Prüfung — Schutz gegen elektrischen Schlag, Not-Aus des Prüfplatzes

Häufige Fragen