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ESD selon IEC 61000-4-2: méthode et niveaux de test
L'essai d'immunité aux decharges électrostatiques selon IEC 61000-4-2 est l'un des essais EMC horizontaux les plus referenes par les normes produit: EN 55035 (multimédia), EN 60601-1-2 (medical), EN 61000-6-1 et 6-2 (générique), et la grappe des normes industrielles, ferroviaires et batiment. L'essai simule le courant transitoire produit par un opérateur charge electrostatiquement qui touche l'équipement. Cette page expose le cadre normatif (édition 2.0:2008, supercédée par l'édition 3.0:2025), les modèles ESD (HBM composant vs simulateur 61000-4-2), les niveaux contact et air, le matériel d'essai, les critères A/B/C, l'articulation avec ISO 10605 et IEC 60601-1-2, et les pièges en préparation de campagne.
Ce qui change avec l'édition 3.0 (mars 2025)
Section intitulée « Ce qui change avec l'édition 3.0 (mars 2025) »L'édition 3.0 de l'IEC 61000-4-2 a été publiée le 7 mars 2025 et annule et remplace l'édition de 2008. Elle reste une publication fondamentale en CEM : elle définit la méthode, tandis que les normes de produit comme l'EN 55035 ou l'EN 61000-6-2 fixent les niveaux applicables. Son avant-propos liste les modifications techniques majeures :
| Modification de l'édition 3.0 | Emplacement |
|---|---|
| Exigence d'étalonnage ajoutée pour les générateurs ESD équipés d'une pointe de décharge dans l'air | Étalonnage |
| Montages d'essai pour certains types d'équipements | Nouvelle annexe I normative |
| Recommandations pour les dispositifs portés sur le corps | Nouvelle annexe J informative |
| Sélection des points d'essai et spécification du nombre d'impulsions pour les décharges directes au contact | Nouvelle annexe E informative |
| Procédure d'étalonnage du courant améliorée | Annexe B |
| Considérations sur l'incertitude de mesure améliorées, avec des exemples de bilans | Annexe F |
| Essais après installation sortis du corps du texte, faute de pouvoir être réalisés en environnement maîtrisé | Nouvelle annexe G informative |
| Ancien article 9 déplacé dans une annexe informative | Annexe K |
La stratégie d'escalade, informative en 2008, apparaît désormais comme une annexe H normative dans la table des matières. Lorsqu'une norme de produit date sa référence à l'édition 2008, c'est cette édition qui régit l'essai ; vérifiez l'édition appliquée par votre norme de produit et par votre laboratoire.
Le phénomène ESD et pourquoi on le teste
Section intitulée « Le phénomène ESD et pourquoi on le teste »Une décharge électrostatique est un transfert brutal de charges entre deux objets a des potentiels électriques différents. Un opérateur qui marche sur un sol synthétique accumule typiquement 4 à 15 kV par triboélectricité, selon l'humidité ambiante et la nature du revetement. Quand cet opérateur touche un équipement métallique, le potentiel s'egalise en quelques nanosecondes, avec un courant pic qui dépasse la dizaine d'amperes.
Le risque pour l'équipement est double. D'une part, le courant rayonne un champ électromagnétique a large bande (continu jusqu'à 1 GHz environ), qui se couple aux pistes du PCB et aux câbles internes. D'autre part, si le chemin de retour vers la masse est mal défini, le courant traverse l'électronique et peut détruire une jonction de transistor ou faire commuter un registre logique. L'essai IEC 61000-4-2 vise à vérifier qu'un produit place en environnement réaliste survit a ces événements sans dégradation permanente, et idéalement sans perte de fonction temporaire.
Pourquoi un essai normalise plutôt qu'un essai sur site
Section intitulée « Pourquoi un essai normalise plutôt qu'un essai sur site »Les decharges naturelles varient en amplitude, en durée de montée, et en chemin de retour. Pour comparer des produits entre eux et entre laboratoires, il faut un signal de référence reproductible. IEC 61000-4-2 spécifie un pistolet de décharge équipé d'un réseau RC de 150 pF / 330 ohm: 150 pF approxime la capacité du corps humain par rapport a la masse, 330 ohm reproduit l'impedance moyenne d'un bras tendu en contact avec une surface conductrice. Le courant résultant a une montée de 0,7 à 1 ns, un pic d'environ 15 A pour 4 kV contact, et une queue exponentielle avec constante de temps de 50 ns environ.
Cette forme d'onde n'est ni la pire ni la plus courante, mais elle est repetable et accepte par toutes les normes produit qui référencent l'immunité ESD. Voir Tests CE pour le cadre EMC général en UE.
Les modèles ESD: pourquoi il y en a plusieurs
Section intitulée « Les modèles ESD: pourquoi il y en a plusieurs »Une confusion fréquente concerne les différents modèles ESD utilises dans l'industrie. Trois familles co-existent, chacune avec son objet d'essai et son matériel.
HBM, MM, CDM: au niveau composant
Section intitulée « HBM, MM, CDM: au niveau composant »Le HBM (Human Body Model, ANSI/ESDA/JEDEC JS-001) évalue la robustesse d'un composant nu en silicium pendant la qualification usine. Réseau 100 pF / 1,5 k ohm, courant pic environ 1,3 A pour 2 kV. Les classes courantes vont de 0A (250 V) à 3B (8 kV); un microcontrôleur grand public est typiquement qualifie 2 kV HBM. Le MM (Machine Model, ESDA STM5.2, retire 2018) simulait la décharge d'un outil charge. Le CDM (Charged Device Model, ANSI/ESDA/JEDEC JS-002) simule un composant lui-même charge touchant une masse. Ces trois modèles s'appliquent au silicium, pas au produit fini.
IEC 61000-4-2, produit fini
Section intitulée « IEC 61000-4-2, produit fini »IEC 61000-4-2 évalue le produit complet sous tension, dans sa configuration d'usage. Son réseau 150 pF / 330 ohm et son courant pic d'environ 15 A pour 4 kV ne sont pas équivalents aux modèles composant. Un produit qui passe niveau 4 (8 kV contact) ne dit rien sur la qualification HBM des composants qui le constituent, et inversement un composant HBM 2 kV peut survivre dans un produit niveau 4 si le PCB et le boîtier redirigent le courant ESD avant qu'il n'atteigne le silicium.
Tableau comparatif
Section intitulée « Tableau comparatif »| Modele | Norme | Reseau RC | Courant pic typique | Objet d'essai | Phase |
|---|---|---|---|---|---|
| HBM | JS-001 | 100 pF / 1,5 k ohm | ~1,3 A à 2 kV | Composant nu | Qualification silicium |
| MM | STM5.2 (retire 2018) | 200 pF / 0 ohm | ~3 A à 200 V | Composant nu | Historique, peu utilise |
| CDM | JS-002 | Varie selon package | ~7 A à 500 V | Composant nu | Qualification silicium |
| IEC 61000-4-2 | IEC 61000-4-2 | 150 pF / 330 ohm | ~15 A à 4 kV contact | Produit complet | Certification produit |
| ISO 10605 | ISO 10605:2023 | Ses propres réseaux de décharge | Varie selon configuration | Modules et véhicules automobiles | Certification produit |
Voir le glossaire pour les définitions des sigles ESD.
Niveaux de test contact et air
Section intitulée « Niveaux de test contact et air »La norme définit quatre niveaux de sévérité pour chacun des deux modes de décharge. Le niveau applicable est spécifié par la norme produit qui référence IEC 61000-4-2.
Décharge contact
Section intitulée « Décharge contact »| Niveau | Tension d'essai | Cas d'usage typique |
|---|---|---|
| 1 | 2 kV | Environnement faiblement perturbe, salle climatisée ESD-controlee |
| 2 | 4 kV | Environnement industriel modéré, équipement de bureau |
| 3 | 6 kV | Environnement industriel sévère |
| 4 | 8 kV | Environnement industriel hautement perturbe, extérieur |
| X | Spécifié par la norme produit | Cas particulier |
EN 55035 impose pour les multimédias grand public le niveau 2 en décharge contact (4 kV). EN 60601-1-2 demande également 8 kV contact pour les dispositifs medicaux. EN 61000-6-2:2005 (immunité industrielle, édition citée au titre de la directive CEM) demande 4 kV contact (niveau 2), alors qu'elle retient le niveau 3 en décharge air : une norme générique choisit un niveau par essai, pas un niveau unique pour tout le produit.
Décharge air
Section intitulée « Décharge air »| Niveau | Tension d'essai | Cas d'usage typique |
|---|---|---|
| 1 | 2 kV | Environnement faiblement perturbe |
| 2 | 4 kV | Environnement modéré |
| 3 | 8 kV | Environnement sévère |
| 4 | 15 kV | Environnement hautement perturbe |
| X | Spécifié par la norme produit | Cas particulier |
EN 55035 impose pour les multimédias grand public le niveau 3 en décharge air (8 kV). EN 60601-1-2 demande également 15 kV air pour les dispositifs medicaux. EN 61000-6-2:2005 demande 8 kV air (niveau 3).
Pourquoi air va plus haut que contact
Section intitulée « Pourquoi air va plus haut que contact »La décharge contact se fait par électrode métallique posée sur le point d'essai: le transfert de charge est integral. La décharge air procède par amorçage entre une électrode en pointe et le point d'essai: le transfert dépend de l'humidité, de la température, de la vitesse d'approche, et une fraction de l'énergie est perdue dans l'arc. A même niveau de tension, le courant injecte est inférieur en air. Pour obtenir une sévérité comparable en air, la norme demande des tensions plus élevées: 15 kV air est approximativement équivalent en effet à 8 kV contact, sans que la correspondance soit exacte.
Materiel d'essai et configuration
Section intitulée « Materiel d'essai et configuration »Une campagne IEC 61000-4-2 mobilise un équipement spécifique, peu interchangeable avec d'autres essais EMC.
Le pistolet ESD
Section intitulée « Le pistolet ESD »Le pistolet ESD (ESD gun) est l'instrument central. Il intègre le réseau RC de charge 150 pF / 330 ohm, un module haute tension réglable de 0,2 à 30 kV typiquement, et deux embouts interchangeables: pointe ronde 8 mm pour la décharge contact, pointe conique pour la décharge air. Les fabricants de référence sont EM TEST (modèles dito et ESD30), Teseq/Ametek (modèles NSG 437 et 438), Haefely Hipotronics, Thermo Fisher Keytek. Tous ont des certificats de calibration ISO/IEC 17025 et un cycle de calibration annuel obligatoire.
Le plan de masse de référence
Section intitulée « Le plan de masse de référence »L'EUT est pose sur une table en bois non conductrice de 0,8 m de hauteur, posée elle-même sur un plan de masse de référence (Ground Reference Plane, GRP). Le GRP est une feuille métallique d'au moins 1 m x 1 m, dépassant l'EUT d'au moins 0,5 m de chaque cote, et raccordée a la prise de terre de sécurité du local. Le pistolet ESD a son câble de retour relie au GRP par un connecteur de faible inductance.
Les plans de couplage horizontal et vertical
Section intitulée « Les plans de couplage horizontal et vertical »Pour les decharges indirectes, deux plans métalliques sont ajoutes a la configuration.
- Le HCP (Horizontal Coupling Plane) est une plaque métallique de 1,6 x 0,8 m posée sur la table sous l'EUT (l'EUT étant lui-même isole du HCP par une feuille isolante de 0,5 mm). Le HCP est raccorde au GRP par deux résistances de 470 k ohm en série. Les decharges sur le HCP sont appliquées à 10 cm du bord proche de l'EUT.
- Le VCP (Vertical Coupling Plane) est une plaque métallique 0,5 x 0,5 m, raccordée au GRP par deux résistances de 470 k ohm. Le VCP est positionne à 10 cm de chaque face verticale accessible de l'EUT, successivement: face avant, face arriere, face gauche, face droite, face supérieure si accessible.
Les decharges indirectes (sur HCP et VCP) testent le couplage du champ ESD a l'EUT par les câbles et par induction directe, scenario plus réaliste qu'une décharge directe quand l'EUT est protégé par un boîtier métallique etanche.
Schema de la configuration
Section intitulée « Schema de la configuration » ESD gun | v +---[ EUT en marche ]---+ | (sur isolant 0,5 mm) | | | +-----+---HCP plate----+-----+ | (1,6 x 0,8 m) | | | | >> 2x 470 kohm | | | VCP plate | | (0,5 x 0,5 m) | | à 10 cm de l'EUT | | >> 2x 470 kohm | | | | +-----------------+-----------------+---------+ | Ground Reference Plane (GRP) | | (>= 1 x 1 m, raccorde a la terre) | +---------------------------------------------+ | EarthConditions d'ambiance
Section intitulée « Conditions d'ambiance »L'humidité relative de la salle d'essai doit être entre 30 et 60 %, et la température entre 15 et 35 degrés Celsius. Hors de cette plage, la repetabilite chute, en particulier en décharge air. Le rapport d'essai consigne l'humidité et la température toutes les heures.
Selection des points et procédure de décharge
Section intitulée « Selection des points et procédure de décharge »La procédure consiste à identifier tous les points accessibles a l'utilisateur en usage normal et en maintenance, puis à appliquer les decharges selon une séquence ordonnee.
Selection des points d'essai
Section intitulée « Selection des points d'essai »Le plan d'essai identifie typiquement les catégories suivantes:
- Points conducteurs accessibles: visserie métallique apparente, blindage de connecteur, périphérique métallique. Décharge contact.
- Points non conducteurs accessibles: écran (verre), face avant en plastique, boutons en plastique. Décharge air.
- Plans de couplage: HCP et VCP. Décharge contact sur le plan (jamais sur l'EUT directement par cette voie).
L'édition 3.0 ajoute une annexe E informative sur la sélection des points d'essai et la spécification du nombre d'impulsions pour les décharges directes au contact. Sur un équipement de bureau type, le plan compte généralement entre une dizaine et quelques dizaines de points, et la justification de la sélection figure dans le rapport.
Procédure et intervalle
Section intitulée « Procédure et intervalle »Pour chaque point d'essai et chaque polarité (+ et -), au moins 10 decharges successives sont appliquées, avec un intervalle minimum de 1 seconde entre decharges au même point. L'EUT exécute son logiciel applicatif typique pendant les essais (par exemple, un équipement audio joue un fichier de test; une passerelle réseau pousse un flux de paquets).
Verification entre essais
Section intitulée « Verification entre essais »Apres chaque salve de 10 decharges, l'observateur vérifie que l'EUT fonctionne toujours selon le critère applicable (A, B ou C). Si une perte de fonction non récupérable apparaît (critère C non atteint), l'essai s'arrete et le défaut est consigne avec le numéro de la décharge, le point, la polarité, et le niveau.
Critères de performance A, B et C
Section intitulée « Critères de performance A, B et C »C'est le coeur de l'évaluation: la simple survie physique de l'EUT ne suffit pas, encore faut-il que la fonction soit préservée selon une catégorie clairement specifiee.
Les définitions ci-dessous sont celles de l'article 4 des normes génériques citées au titre de la directive CEM, EN 61000-6-1:2007 et EN 61000-6-2:2005.
Critère A: pas de dégradation pendant ni après
Section intitulée « Critère A: pas de dégradation pendant ni après »L'appareil continue de fonctionner comme prévu pendant et après l'essai, sans dégradation de performance ni perte de fonction en dessous du niveau de performance spécifié par le fabricant. Si le fabricant ne spécifie pas ce niveau, il peut être déduit de la description et de la documentation du produit et de ce que l'utilisateur peut raisonnablement attendre.
Critère B: dégradation pendant l'essai, aucun changement d'état
Section intitulée « Critère B: dégradation pendant l'essai, aucun changement d'état »L'appareil continue de fonctionner comme prévu après l'essai. Une dégradation de performance est admise pendant l'essai, mais aucun changement de l'état de fonctionnement réel ni des données mémorisées n'est admis.
Critère C: perte temporaire de fonction, autorécupérable ou rétablie par les commandes
Section intitulée « Critère C: perte temporaire de fonction, autorécupérable ou rétablie par les commandes »Une perte temporaire de fonction est admise, à condition que la fonction soit autorécupérable ou puisse être rétablie par l'action sur les commandes.
Choix du critère selon la norme
Section intitulée « Choix du critère selon la norme »| Norme | Critère pour les ESD |
|---|---|
| EN 61000-6-1:2007 (générique résidentiel, commercial, industrie légère) | B |
| EN 61000-6-2:2005 (générique industriel) | B |
| IEC 60601-1-2 (médical) | Pas de A, B, C : sécurité de base et performances essentielles, critères de réussite ou d'échec identifiés par le fabricant |
Pour une définition de chaque critère, voir Tests RED qui traite l'application des critères en certification radio, et Tests CE pour le cadre EMC général.
ISO 10605 pour l'automobile
Section intitulée « ISO 10605 pour l'automobile »Les véhicules routiers ont leur propre norme ESD, l'ISO 10605, dont l'édition en vigueur a été publiée en 2023, un amendement étant en préparation. Selon l'ISO, elle spécifie les méthodes d'essai ESD nécessaires pour évaluer les modules électroniques destinés aux véhicules, couvre les décharges lors de l'assemblage, celles causées par le personnel de maintenance et celles causées par les occupants, et décrit des procédures pour les modules sur banc et pour les véhicules complets.
La philosophie est commune avec l'IEC 61000-4-2, mais les réseaux de décharge, les niveaux et les procédures sont propres à l'ISO 10605, et dans l'automobile la spécification du constructeur fixe en général les configurations et niveaux applicables. Deux conséquences pratiques en découlent : un rapport IEC 61000-4-2 ne remplace pas un essai ISO 10605, et le plan d'essai doit citer l'édition de l'ISO 10605 nommée dans la spécification client plutôt que la plus récente.
Voir AEC-Q100/Q101 pour la robustesse ESD au niveau composant automobile.
IEC 60601-1-2 pour le medical
Section intitulée « IEC 60601-1-2 pour le medical »Le medical applique IEC 61000-4-2 avec deux spécificités: les niveaux sont généralement les plus élevés (8 kV contact, 15 kV air, soit niveau 4), et la norme n'utilise pas les critères A, B et C. Elle évalue la sécurité de base et les performances essentielles, avec des critères de réussite ou d'échec que le fabricant identifie dans sa gestion des risques ISO 14971 ; l'annexe I de l'édition consolidée de 2020 donne des lignes directrices pour les identifier. Le dossier doit démontrer la cohérence entre l'analyse de risque et les critères de réussite ou d'échec fixés pour chaque fonction de l'équipement.
Les dispositifs implantables actifs ne relèvent pas d'un régime ESD distinct. L'ISO 14708-3:2017 couvre les neurostimulateurs implantables ; les stimulateurs cardiaques relèvent de l'ISO 14708-2, dont la compatibilité électromagnétique est traitée par l'ISO 14117, elle-même référence normative de l'ISO 14708-3. Aucune des deux n'ajoute de niveaux ESD plus élevés : l'article 24 de l'ISO 14708-3 est un Remplacement qui énonce que les exigences de l'IEC 60601-1-2 s'appliquent aux parties non implantables. La décharge est donc appliquée aux parties externes du système, aux niveaux IEC 60601-1-2 décrits plus haut, et le système est évalué ensuite. L'implant lui-même n'est jamais soumis à la décharge : c'est l'article 27 qui le couvre, avec des critères d'acceptation découlant de l'usage prévu et d'une analyse de risque ISO 14971.
Pièges classiques en préparation de campagne
Section intitulée « Pièges classiques en préparation de campagne »Cinq erreurs reviennent dans les comptes rendus d'échecs ESD au premier passage.
-
Calibration du pistolet périmée ou hors plage. Le pistolet ESD doit être calibre annuellement contre une cible coaxiale (target) qui mesure le courant de décharge a la masse. Un pistolet hors calibration peut afficher 8 kV mais délivrer 6 ou 10 kV reels. La verification figure dans le certificat fourni par le laboratoire avant la session.
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Intervalle entre decharges insuffisant. Les pistolets a recharge rapide peuvent enchaîner 5 à 10 decharges par seconde. La norme demande 1 seconde minimum, parce que certaines défaillances cumulent les contraintes thermiques sur les TVS et les varistances. Répéter trop vite donne des résultats artificiellement optimistes (le composant n'est pas en régime thermique stable) ou pessimistes (cumul de stress non réaliste). Le laboratoire doit imposer un intervalle contrôle.
-
Configuration HCP/VCP absente ou mal montée. Tester un EUT sans HCP ni VCP fait passer la décharge directement sans tester le couplage indirect, et donne une couverture incomplete. Le rapport doit démontrer la présence des deux plans et leur raccordement par les résistances de 470 k ohm. Voir Pièges CE pour les anomalies de rapport EMC.
-
Câbles enroules ou mal positionnes. L'arrangement des câbles d'alimentation et de signaux modifie l'inductance et la capacité parasite qui forment le chemin du courant ESD. Tester avec les câbles enroules sous la table puis livrer le produit avec les câbles deroules au mur crée un écart qui peut faire échouer le produit en surveillance de marche. La configuration de câbles doit être photographiée et archivee.
-
EUT éteint ou en veille pendant l'essai. L'essai doit se dérouler avec l'EUT en marche, exécutant son logiciel applicatif. Un EUT teste éteint passe trivialement: il ne peut pas perdre une fonction qu'il n'exécute pas. Le plan d'essai doit spécifier le mode de fonctionnement (boucle de test, lecture audio, transmission réseau) et le critère d'observation associe.
Conception robuste a l'ESD
Section intitulée « Conception robuste a l'ESD »La conformité ne se decide pas au laboratoire mais en amont, sur le PCB et le boîtier. Les diodes TVS (Transient Voltage Suppressor) montées au plus près des entrées et sorties redirigent le courant ESD vers la masse avant qu'il n'atteigne les composants sensibles. Une TVS de 5 V de déclenchement et 30 W dissipable convient pour une entrée USB ou Ethernet. Les éclateurs a gaz (GDT) servent en première ligne sur les ports a très haut niveau de menace.
Le chemin de retour du courant ESD doit être court et de faible impedance: masse continue sous les signaux sensibles, vias de masse autour des points d'entrée, et séparation des pistes ESD-collectrices des pistes de signal numérique rapide. Un boîtier métallique relie a la terre de sécurité est une protection majeure puisqu'il intercepte la décharge avant qu'elle n'atteigne l'électronique. Les boîtiers plastiques exigent en compensation des protections circuit plus agressives et des perlages ferrite en mode commun sur les câbles.
Voir aussi
Section intitulée « Voir aussi »- La CEM expliquée : émissions, immunité, couplage
- Surge et Burst (IEC 61000-4-5 / 4-4) : transitoires
- Creux et interruptions de tension (IEC 61000-4-11)
- Harmoniques + flicker (IEC 61000-3-2 et 3-3)
- Emissions rayonnées CEM: pre-scan et essai final
Articulation avec les autres essais EMC
Section intitulée « Articulation avec les autres essais EMC »L'ESD s'intègre dans une campagne complète qui couvre l'ensemble des phénomènes EMC.
| Phenomene | Norme | Niveau typique résidentiel |
|---|---|---|
| ESD | IEC 61000-4-2 | 4 kV contact, 8 kV air |
| Champ RF rayonne | IEC 61000-4-3 | 3 V/m de 80 MHz à 6 GHz |
| Transitoires rapides (EFT) | IEC 61000-4-4 | 1 kV alimentation, 0,5 kV E/S |
| Surge | IEC 61000-4-5 | 1 kV différentiel, 2 kV commun |
| RF conduite | IEC 61000-4-6 | 3 V de 150 kHz à 80 MHz |
| Creux et coupures secteur | IEC 61000-4-11 | 0 %, 40 %, 70 % a différentes durées |
L'ESD se positionne en général en premier dans la séquence: un échec révèle souvent un défaut structurel (masse, blindage) qui se manifeste aussi sur les autres essais.
Ce qu'il faut retenir
Section intitulée « Ce qu'il faut retenir »- IEC 61000-4-2 évalue un produit complet sous tension, avec un réseau RC 150 pF / 330 ohm qui simule la décharge d'un opérateur. C'est distinct des modèles composants HBM, MM et CDM, qui évaluent un silicium nu.
- Quatre niveaux de sévérité contact (2, 4, 6, 8 kV) et quatre en air (2, 4, 8, 15 kV). EN 60601-1-2 exige le niveau 4 dans les deux modes (8 kV contact, 15 kV air) ; EN 55035, EN 61000-6-1 et EN 61000-6-2 exigent 4 kV contact et 8 kV air.
- Trois critères de performance dans les normes génériques, A (ni dégradation ni perte de fonction), B (dégradation pendant l'essai, sans changement d'état de fonctionnement ni des données mémorisées), C (perte temporaire de fonction, autorécupérable ou rétablie par les commandes), fixés par phénomène par la norme appelante (B pour les ESD dans EN 61000-6-1 et EN 61000-6-2). L'IEC 60601-1-2 applique à la place des critères de réussite ou d'échec sur la sécurité de base et les performances essentielles.
- La configuration d'essai comprend un plan de masse de référence, un HCP horizontal et un VCP vertical, raccordes par des résistances 2 x 470 k ohm. Les decharges indirectes sur HCP et VCP testent le couplage rayonne.
- ISO 10605 et IEC 60601-1-2 étendent IEC 61000-4-2 avec des niveaux et des critères adaptes a l'automobile et au medical respectivement.
- La robustesse vient de la conception, par les protections TVS, le layout PCB avec plan de masse continu, et le boîtier conducteur. Un produit teste seulement au laboratoire arrive trop tard.
Pour la mise en pratique en certification, voir Tests CE pour les essais EMC en UE, Tests RED pour les radios, et Tests FCC cote US (en notant que la FCC n'exige pas d'essais d'immunité pour Part 15 Subpart B). Voir aussi le glossaire pour les définitions des sigles ESD.
Sources & références
- IEC 61000-4-2:2025 (édition 3.0), essai d'immunité aux décharges électrostatiques, IEC webstore.iec.ch/en/publication/68954
- IEC 61000-4-2:2008 (édition 2.0), édition précédente, IEC webstore.iec.ch/publication/4189
- EN 55035:2017+A11:2020, compatibilite électromagnétique des equipements multimédias, immunité, CENELEC standards.cencenelec.eu/dyn/www/f?p=205:110:0::::FSP_PROJECT,FSP_ORG_ID:67027,1258635
- ISO 10605:2023, véhicules routiers, méthodes d'essai des perturbations électriques par décharge électrostatique, ISO www.iso.org/standard/79094.html
- EN 60601-1-2:2015+A1:2021, dispositifs medicaux, compatibilite électromagnétique, IEC webstore.iec.ch/en/iec-search/result?q=EN%2060601-1-2
- ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2023, Human Body Model component-level ESD, JEDEC / ESDA www.esda.org/standards/
- Directive 2014/30/UE relative a la compatibilite électromagnétique, EUR-Lex eur-lex.europa.eu/eli/dir/2014/30/oj
- Décision d'exécution (UE) 2019/1326, normes harmonisées CEM, version consolidée du 10 juin 2022, Office des publications de l'Union européenne publications.europa.eu/resource/celex/02019D1326-20220610
- IS 14700 (Part 6/Sec 1):2008, adoption identique de l'IEC 61000-6-1:2005 (copie secondaire du texte IEC), Bureau of Indian Standards, via Public.Resource.Org law.resource.org/pub/in/bis/S04/is.14700.6.1.2008.pdf
- IS 14700 (Part 6/Sec 2):2008, adoption identique de l'IEC 61000-6-2:2005 (copie secondaire du texte IEC), Bureau of Indian Standards, via Public.Resource.Org law.resource.org/pub/in/bis/S04/is.14700.6.2.2008.pdf
- IEC 60601-1-2:2014+AMD1:2020 CSV, appareils électromédicaux, perturbations électromagnétiques, IEC webstore.iec.ch/en/publication/67554
Questions fréquentes
- Quelle est la différence entre IEC 61000-4-2 et le HBM (Human Body Model) des composants ?
- Les deux méthodes simulent une décharge électrostatique entre un corps humain et un équipement, mais elles ne mesurent pas la même chose. Le HBM (norme ANSI/ESDA/JEDEC JS-001) caractérise la robustesse d'un composant nu en silicium pendant l'industrialisation: réseau RC typiquement 100 pF / 1,5 k ohm, courant pic de l'ordre de 1,3 A pour 2 kV. IEC 61000-4-2 évalue un produit complet sous tension, place dans son environnement d'usage: réseau RC 150 pF / 330 ohm, courant pic d'environ 15 A pour 4 kV en décharge contact. Les deux essais sont complémentaires: un composant HBM 2 kV ne garantit pas un produit IEC 61000-4-2 niveau 4, et inversement.
- Décharge contact ou décharge air, laquelle prévaut ?
- La décharge contact est la méthode de référence quand le point d'essai est conducteur et accessible (visserie métallique, connecteur, écran avec cadre métal). La décharge air est appliquée uniquement quand le contact direct n'est pas possible (point isolant, plastique, peinture, verre). La norme demande de tester par décharge contact partout ou cette méthode est applicable; la décharge air est un complément, non un substitut. Les niveaux de test ne sont pas équivalents: 8 kV contact est plus sévère que 8 kV air sur un même point, parce que le transfert de charge est plus efficace en contact direct.
- Quels sont les critères de performance A, B et C ?
- Dans les normes génériques citées au titre de la directive CEM (EN 61000-6-1 et EN 61000-6-2, article 4), le critère A demande que l'appareil fonctionne comme prévu pendant et après l'essai, sans dégradation ni perte de fonction en dessous du niveau de performance spécifié par le fabricant. Le critère B autorise une dégradation pendant l'essai, mais aucun changement de l'état de fonctionnement réel ni des données mémorisées. Le critère C autorise une perte temporaire de fonction, à condition que la fonction soit autorécupérable ou puisse être rétablie par l'action sur les commandes. La norme qui appelle l'IEC 61000-4-2 fixe le critère : pour les ESD, EN 61000-6-1 et EN 61000-6-2 appliquent le critère B. L'IEC 60601-1-2 (médical) n'utilise pas A, B, C : elle évalue la sécurité de base et les performances essentielles selon des critères de réussite ou d'échec identifiés par le fabricant.
- A quelle distance et avec quel intervalle décharger ?
- Le pistolet ESD doit être tenu perpendiculairement a la surface du point d'essai, l'embout au contact (décharge contact) ou approche lentement jusqu'à amorçage (décharge air). L'intervalle minimum entre decharges successives au même point est de 1 seconde, et la norme recommande au moins 10 decharges par polarité et par point d'essai. L'humidité relative de la salle doit être comprise entre 30 et 60 %, la température entre 15 et 35 degrés C. Un air trop sec amplifie l'amorçage en décharge air et fausse la repetabilite; un air trop humide peut émousser les essais et donner une fausse marge.
- Faut-il un plan de couplage horizontal et vertical pour tous les essais ?
- Oui, des qu'on applique des decharges indirectes (sur le plan horizontal ou vertical) en complément des decharges directes sur l'EUT. Le HCP (Horizontal Coupling Plane) est une plaque métallique de 1,6 x 0,8 m sous l'EUT, raccordée au plan de masse par deux résistances de 470 k ohm en série. Le VCP (Vertical Coupling Plane) est une plaque métallique 0,5 x 0,5 m placée à 10 cm de l'EUT, raccordée de la même manière. Les decharges sur ces plans testent l'immunité aux champs rayonnées par l'ESD a proximité, scenario typique d'une décharge sur une table métallique ou un meuble proche de l'équipement.
- ISO 10605 est-elle simplement IEC 61000-4-2 pour l'automobile ?
- Non. L'ISO 10605, aujourd'hui dans son édition 2023, est la norme ESD des véhicules routiers. Selon l'ISO, elle couvre les décharges lors de l'assemblage, celles causées par le personnel de maintenance et celles causées par les occupants, et décrit des essais pour les modules électroniques sur banc et pour les véhicules complets. Elle utilise ses propres réseaux de décharge et niveaux, et en pratique la spécification du constructeur automobile décide lesquels s'appliquent. Un produit qui réussit l'IEC 61000-4-2 n'a pas pour autant été testé selon l'ISO 10605.
- Comment positionner les câbles et les périphériques pendant l'essai ?
- La norme IEC 61000-4-2 demande que l'EUT soit teste dans une configuration représentative de l'usage final: câbles d'alimentation et de signaux disposes selon le manuel d'installation, périphériques connectes en configuration minimale typique, EUT en marche et execu- tant son logiciel applicatif. Un piège fréquent: tester un produit câbles enroules sous la table donne un comportement différent qu'un produit câbles deroules en boucle de 1 m de cote, parce que l'induc- tance et la capacité parasite du câblage influencent le courant ESD réinjecte dans l'EUT. La configuration de câbles doit être photo- graphiee et tracée dans le rapport.
- Combien de points d'essai faut-il sélectionner sur l'EUT ?
- L'édition 2.0 donnait une règle plutôt qu'un nombre : tout point accessible à l'utilisateur en fonctionnement normal et en maintenance courante. L'édition 3.0, publiée en mars 2025, ajoute une annexe E informative sur la sélection des points d'essai et la façon de spécifier le nombre d'impulsions pour les décharges directes au contact. En pratique, un appareil de bureau compte généralement entre une dizaine et quelques dizaines de points, chacun testé dans les deux polarités, et la sélection et sa justification figurent dans le plan d'essai rédigé avant la session en laboratoire.
- Qu'est-ce qui a changé dans l'édition 3.0 de l'IEC 61000-4-2 ?
- L'édition 3.0 a été publiée le 7 mars 2025 et remplace l'édition de 2008. Son avant-propos liste les modifications techniques majeures : une exigence d'étalonnage pour les générateurs équipés d'une pointe de décharge dans l'air, une annexe I normative pour les montages d'essai de certains types d'équipements, une annexe J informative sur les dispositifs portés sur le corps, une annexe E informative sur la sélection des points d'essai et le nombre d'impulsions, une procédure d'étalonnage du courant révisée, de meilleures considérations sur l'incertitude de mesure avec des exemples de bilans, et les essais après installation déplacés dans une annexe G informative.