Surge et Burst (IEC 61000-4-5 / 4-4) : transitoires

Auteur Hugues Orgitello Mis à jour le 3 juillet 2026 ~15 min de lecture

Guide · Immunite EMC aux transitoires conduits

Les essais Surge IEC 61000-4-5 et EFT/Burst IEC 61000-4-4 forment le coeur de l'immunité aux transitoires conduits dans le référentiel CEM. Mandatoires pour toute mise sur le marche européen sous la directive CEM 2014/30/UE, ils sont references par EN 55035 (équipements multimédia), EN 55024 (équipements de traitement de l'information), EN 60601-1-2 (dispositifs médicaux) et de nombreuses normes produit verticales. Cette page detaille les formes d'onde, les niveaux de sévérité par classe et par type de port, les réseaux de couplage et découplage, la métrologie de la pince capacitive et les critères de performance A, B et C, ainsi que les pieges classiques observes en pre-conformite.

Pourquoi deux essais distincts

Surge et Burst représentent deux familles physiques de transitoires conduits que tout produit électronique connecte au réseau ou a des cables externes doit affronter. Les séparer est un choix delibere des comites IEC : leur énergie, leur durée et leur mécanisme de couplage different trop pour qu'une seule norme couvre les deux.

• Surge (IEC 61000-4-5). Impulsion unique de forte énergie, typiquement issue d'une foudre induite sur le réseau ou d'une commutation de transformateur de distribution. Forme d'onde lente (microsecondes), énergie élevée, capable de détruire les composants si la protection est insuffisante.
• EFT/Burst (IEC 61000-4-4). Salve répétitive d'impulsions très rapides issues de la commutation de charges inductives (relais, contacteurs, moteurs, éclairage industriel). Forme d'onde rapide (nanosecondes), énergie individuelle faible mais spectre large s'étalant jusqu'a quelques centaines de mégahertz, capable de provoquer des perturbations logiques sur les liaisons numeriques.

Un produit peut être robuste a l'un et vulnérable a l'autre. Les mécanismes de protection different : varistances et éclateurs pour Surge, condensateurs de découplage et selfs de mode commun pour Burst. C'est pourquoi les deux essais sont systématiquement combines dans les normes harmonisées CEM.

§ § §

IEC 61000-4-5 : essai de surtension Surge

Perimetre et porte concerne

IEC 61000-4-5 s'applique aux ports suivants d'un équipement électrique ou électronique.

Type de port	Couplage typique	Impedance source	Forme d'onde par défaut
Alimentation AC	Couplage capacitif via réseau de couplage/découplage (CDN)	2 ohm	Combinaison 1,2/50 us + 8/20 us
Alimentation DC	Couplage capacitif via CDN	2 ohm	Combinaison 1,2/50 us + 8/20 us
Port signal symétrique (court, moins de 30 m)	CDN type S	42 ohm	Combinaison 1,2/50 us + 8/20 us
Port telecom extérieur	CDN dedie	40 ohm	10/700 us et 5/320 us
Liaison ethernet > 30 m	CDN ethernet ou pince selon norme produit	42 ohm	Combinaison 1,2/50 us + 8/20 us ou variante telecom

Les ports purement internes a un boîtier (bus interne entre deux cartes voisines) ne sont pas concernes. La regle pratique est : tout port susceptible de connecter un cable sortant du boîtier doit être evalue.

La forme d'onde combinaison 1,2/50 us et 8/20 us

Le générateur de Surge, designe Combination Wave Generator (CWG), produit simultanément deux profils selon la charge.

• A vide (haute impedance) : tension impulsionnelle de profil 1,2 us de temps de montée et 50 us de durée a mi-hauteur. C'est la tension nominale d'essai.
• En court-circuit (basse impedance) : courant impulsionnel de profil 8 us de temps de montée et 20 us de durée a mi-hauteur. C'est le courant nominal d'essai.

Le rapport tension a vide / courant de court-circuit donne l'impedance source du générateur, fixée a 2 ohm pour les ports d'alimentation. La même impulsion devient ainsi un essai de tension pour un produit a haute impedance d'entrée et un essai de courant pour un produit a basse impedance d'entrée. Le CWG est calibre individuellement et son certificat de calibration fait partie intégrante du dossier.

Pour les ports signaux courts, le CDN ajoute une impedance serie portant l'impedance source effective a 12 ohm (port signal a haute impedance) ou 42 ohm (port signal symétrique).

Pour les ports telecom extérieurs, la forme d'onde bascule vers une 10/700 us en tension et 5/320 us en courant, avec une impedance source de 40 ohm, décrite a l'annexe correspondante de la norme et alignée sur les recommandations UIT-T K.20 et K.21 pour la resistibilite des équipements en centre de telecommunication.

Niveaux de sévérité Classe 1 a 4

Les niveaux normatifs sont organises en quatre classes correspondant a des environnements de plus en plus severes.

Classe	Environnement type	Niveau ligne-terre (mode commun)	Niveau ligne-ligne (mode différentiel)
1	Environnement bien protege (laboratoire, salle contrôlée)	0,5 kV	non applicable
2	Environnement partiellement protege (bureau standard)	1 kV	0,5 kV
3	Environnement industriel modere, résidentiel et commercial	2 kV	1 kV
4	Environnement industriel sévère, lignes longues extérieures	4 kV	2 kV
X	Classe ouverte, valeur a spécifier par la norme produit	A définir	A définir

Pour un produit grand public ou un équipement multimédia couvert par EN 55035, le niveau cible courant sur le port AC est la Classe 3 (2 kV mode commun, 1 kV mode différentiel). Pour un dispositif medical sous EN 60601-1-2 édition 4, le port AC monte typiquement a 2 kV mode commun et 1 kV mode différentiel, avec un critère B obligatoire et un critère A souhaitable.

Nombre, polarité et phase des impulsions

La méthodologie d'application est spécifiée précisément par IEC 61000-4-5.

• Cinq impulsions positives et cinq impulsions négatives par niveau et par condition d'essai, soit dix impulsions minimum.
• Espacement minimum d'une minute entre impulsions consécutives pour permettre aux varistances, éclateurs et autres éléments de protection de se réinitialiser thermiquement.
• Synchronisation par rapport a la phase secteur pour les ports AC : impulsions appliquées aux phases 0, 90, 180 et 270 degrés de la sinusoïde. La phase 270 degrés correspond au pire cas pour un produit dont la diode de redressement entre en conduction au passage par zero.

Pour un port AC monophasé, le total atteint typiquement 40 impulsions par niveau (5 polarités positives x 4 phases + 5 polarités négatives x 4 phases). Pour un port DC, la synchronisation phase secteur ne s'applique pas et le total reste a 10 impulsions par niveau.

Reseaux de couplage et découplage (CDN)

Le CDN remplit deux fonctions simultanées critiques.

1. Couplage : injecter l'impulsion du générateur sur la ligne de l'équipement sous test (EUT) au point voulu (ligne-terre, ligne-ligne).
2. Decouplage : empêcher l'impulsion de remonter vers le réseau d'alimentation amont et vers les autres équipements du laboratoire.

Le découplage est realise par des selfs de mode commun et de mode différentiel dimensionnées pour bloquer la composante haute fréquence de l'impulsion. Un CDN mal dimensionne (impedance trop faible, capacité parasite trop grande) laisse fuir l'énergie vers l'amont, ce qui fausse la tension réellement appliquée a l'EUT et invalide la mesure. Le choix du CDN dépend du type de port, de la tension nominale du réseau, du courant maximum et du nombre de conducteurs ; il est documente par le rapport.

IEC 61000-4-4 : essai EFT/Burst

Perimetre et porte concerne

IEC 61000-4-4 s'applique aux ports d'alimentation, de mise a la terre, de signal et de commande de tout équipement électrique ou électronique. La porte de mise a la terre fonctionnel est testée uniquement si elle est explicitement déclarée par le fabricant comme une fonction du produit (mise a la terre via le châssis et non via le conducteur PE).

Forme d'onde 5/50 ns en salves

L'impulsion individuelle de Burst presente les caractéristiques suivantes.

Parametre	Valeur normée
Temps de montée	5 ns +/- 30 %
Duree a mi-hauteur	50 ns +/- 30 %
Frequence de répétition	5 kHz ou 100 kHz (selon révision et niveau)
Duree d'une salve	15 ms
Periode entre salves	300 ms
Duree totale d'application par polarité	1 minute minimum
Impedance source du générateur	50 ohm

Une salve de 15 ms a 100 kHz contient donc 1 500 impulsions, et la séquence d'essai applique cette salve toutes les 300 ms pendant au moins une minute. Le total atteint quelques milliers de salves par polarité, soit plusieurs millions d'impulsions individuelles au final.

L'édition 2012 de la norme a introduit le choix entre 5 kHz et 100 kHz comme fréquence de répétition. La fréquence 100 kHz est préférée pour les essais modernes car elle reflete mieux les commutations rapides observées sur les réseaux d'énergie modernes (variateurs de vitesse, alimentations a découpage). Certaines normes produit anciennes référencent encore le 5 kHz historique.

Niveaux de sévérité Classe 1 a 4

Classe	Environnement type	Niveau port alimentation	Niveau port signal
1	Environnement bien protege	0,5 kV	0,25 kV
2	Environnement protege	1 kV	0,5 kV
3	Environnement industriel modere, résidentiel	2 kV	1 kV
4	Environnement industriel sévère	4 kV	2 kV
X	Classe ouverte	A définir	A définir

Pour un produit résidentiel ou multimédia (EN 55035), la cible courante est la Classe 3 sur l'alimentation (2 kV) et Classe 2 sur les ports signaux longs (0,5 kV). Un dispositif medical sous EN 60601-1-2 va typiquement a 2 kV alimentation et 1 kV sur signal de longueur supérieure a 3 m.

Couplage direct et pince capacitive

Le couplage de l'impulsion Burst sur l'EUT se fait par deux méthodes selon le type de port.

• Couplage direct par CDN : utilise pour les ports d'alimentation. Le CDN injecte l'impulsion sur chaque conducteur successivement et sur l'ensemble des conducteurs en mode commun. L'impedance de couplage interne au CDN est typiquement de 33 nF.
• Couplage capacitif par pince (capacitive coupling clamp) : utilise pour les ports signaux et de commande dont les connecteurs ne se prêtent pas a l'injection directe (ethernet, RS-485, audio, vidéo). La pince est une structure métallique en deux demi-coquilles refermées sur le cable, réalisant une capacité distribuée de 50 a 200 pF entre la masse de la pince et le faisceau interne. Cette capacité repartie sur la longueur de la pince (1 m typiquement) couple l'impulsion sans contact galvanique.

La position de la pince est normée : 0,1 m au-dessus d'un plan de masse de reference (ground reference plane), avec un cable EUT sortant a 90 degrés de l'axe principal de la pince, et une terminaison cote EUT cote interface produit. Une position incorrecte introduit une variabilité d'impedance qui peut dépasser un facteur 2 sur le niveau effectivement applique.

Criteres de performance EFT/Burst

Pour EFT/Burst, le critère B est le critère par défaut dans les normes harmonisées CEM courantes (EN 55024, EN 55035, EN 60601-1-2). Le produit peut présenter une perturbation temporaire pendant la salve mais doit retrouver son fonctionnement nominal sans intervention apres la fin de l'application. Une perte de données temporaire est généralement admise, une perte de configuration ou un reset est rarement admis.

Synthese : Surge vs Burst vs ESD

Pour situer ces deux essais dans le panorama IEC 61000-4 d'immunité conduite et rayonnée, le tableau ci-dessous compare les trois essais de transitoire les plus frequents.

Essai	Norme	Forme d'onde	Mecanisme physique simule	Couplage typique	Niveau typique Classe 3
ESD (decharge électrostatique)	IEC 61000-4-2	0,7-1 ns / 60 ns	Decharge d'un opérateur ou d'un objet charge	Contact ou air, par sonde manuelle	4 kV contact, 8 kV air
EFT/Burst	IEC 61000-4-4	5/50 ns en salves	Commutation de charges inductives sur le réseau	CDN ou pince capacitive	2 kV alimentation, 1 kV signal
Surge	IEC 61000-4-5	1,2/50 us tension, 8/20 us courant	Foudre induite, commutation de transformateur	CDN, capacitif ou direct	2 kV mode commun, 1 kV mode différentiel

Lecture : ESD agit sur des temps très courts (sub-nanoseconde) et des niveaux de tension eleves mais avec une énergie totale faible. EFT/Burst agit sur des temps courts (nanoseconde) repetes en salves pour exciter la bande spectrale jusqu'a quelques centaines de mégahertz. Surge agit sur des temps longs (microseconde) avec une énergie unitaire élevée capable de détruire un composant non protege. Les trois essais sont systématiquement combines dans une campagne CEM complete.

Voir Tests RED pour le panorama des essais CEM applicables sous la directive RED, et Tests CE pour la directive CEM 2014/30/UE.

Famille IEC 61000-4 : situer Surge et Burst

Surge et Burst sont deux entrées du chapitre IEC 61000-4 consacre aux techniques d'essai d'immunité. Le tableau suivant situe les essais conduits et leurs voisins directs.

Norme	Phenomene	Type d'essai
IEC 61000-4-2	ESD	Conduit ponctuel
IEC 61000-4-3	Champ RF rayonne	Rayonne
IEC 61000-4-4	EFT/Burst	Conduit transitoire
IEC 61000-4-5	Surge	Conduit transitoire
IEC 61000-4-6	RF conduit	Conduit basse fréquence
IEC 61000-4-8	Champ magnétique 50/60 Hz	Rayonne
IEC 61000-4-11	Creux de tension et coupures	Conduit alimentation
IEC 61000-4-12	Ondes oscillatoires amorties	Conduit transitoire

IEC 61000-4-12 (Ring Wave) est moins fréquemment requise dans les normes harmonisées européennes mais reste applicable pour certains environnements industriels nord-americains et pour les ports d'alimentation derrière des transformateurs HT/BT. Les deux variantes (oscillatoire amortie a 100 kHz et 1 MHz) reproduisent les transitoires dits damped oscillatory wave caractéristiques des commutations dans les postes electriques.

ISO 7637-2 et le cas automobile

Pour un produit destine au réseau de bord d'un vehicule routier, IEC 61000-4-5 et IEC 61000-4-4 ne sont pas directement applicables. La norme de reference devient ISO 7637-2, qui définit ses propres impulsions caractéristiques de la physique automobile.

Impulsion ISO 7637-2	Phenomene simule	Niveau crête
Pulse 1	Coupure d'une charge inductive en parallèle de l'EUT	-75 a -150 V
Pulse 2a	Coupure d'un courant dans un câblage proche	+37 a +112 V
Pulse 2b	Coupure du contact apres extinction du moteur	+10 V (continu attenue)
Pulse 3a / 3b	Salves rapides similaires a EFT/Burst	-150 a +100 V
Pulse 4	Demarreur (variation de tension lente)	-7 V
Pulse 5a / 5b	Load dump (déconnexion de la batterie sous charge alternateur)	jusqu'a +87 V crête

Le pulse 5b en particulier (load dump avec protection alternateur) reste le pire cas du réseau de bord et conditionne le dimensionnement de la protection en entrée de tout module électronique automobile. Un produit certifie IEC 61000-4-5 a 2 kV n'est jamais automatiquement certifie ISO 7637-2 : la physique des transitoires automobiles n'a pas le même profil énergétique ni la même impedance source. Une nouvelle campagne dédiée est requise.

Pieges classiques en préparation de campagne

Les rejets observes en laboratoire CEM proviennent en grande majorité de quelques causes recurrentes.

1. Classification de port erronée. Un port ethernet declare en port signal court alors qu'il est destine a une liaison bâtiment ou extérieure doit recevoir l'essai telecom 10/700 us et non la combinaison classique 1,2/50 us. La classification figure au plan d'essai et conditionne le CDN, la forme d'onde et le niveau. Une erreur a ce niveau invalide toute la campagne sur ce port.

2. CDN inadapté a l'impedance et au courant du port. Le CDN doit être choisi en fonction du nombre de conducteurs, de la tension nominale, du courant maximum et de la fréquence (50 Hz, 60 Hz, DC). Un CDN sous-dimensionne en courant chauffe et derive en impedance ; un CDN sur-dimensionne presente une capacité parasite excessive qui attenue l'impulsion. Le rapport doit citer le modele et le certificat de calibration du CDN utilise.

3. Positionnement de la pince capacitive non conforme. Distance au plan de masse, longueur de couplage, terminaison du cable EUT, isolation des autres cables : chaque parametre est specifie par IEC 61000-4-4. Un écart introduit une variabilité d'impedance pouvant atteindre un facteur 2 sur le niveau effectivement applique au cable. La photo de la configuration de pince est exigée par certains organismes notifies.

4. Confusion d'impedance source. Surge applique 2 ohm sur AC, 12 ohm sur signal a haute impedance, 42 ohm sur signal symétrique et 40 ohm sur telecom. EFT/Burst applique 50 ohm sur l'impulsion. Un essai realise avec la mauvaise impedance source ne traduit pas le scenario physique cible et n'est pas conforme a la norme. L'erreur la plus frequente est d'utiliser le CDN signal pour un essai destine aux ports d'alimentation, ce qui sous-evalue l'énergie effectivement transmise.

5. Omission de la synchronisation phase secteur. Pour les essais Surge sur port AC, les impulsions doivent être injectées aux phases 0, 90, 180 et 270 degrés de la sinusoïde secteur. Un essai realise en mode asynchrone (impulsions a des phases aléatoires) ne couvre pas le pire cas et n'est pas conforme a la procédure normative. Le générateur Surge doit donc disposer d'une entrée de synchronisation réseau ou d'un capteur de phase interne.

Articulation avec la directive CEM et la directive RED

Au sein de l'Union européenne, Surge et Burst sont references dans toutes les normes harmonisées d'immunité CEM listées au JOUE pour les directives 2014/30/UE (CEM) et 2014/53/UE (RED).

• EN 55035 (équipements multimédia résidentiels et commerciaux) : Surge 2 kV / 1 kV sur AC, EFT/Burst 1 kV sur AC, 0,5 kV sur signaux.
• EN 55024 (équipements de traitement de l'information, en transition vers EN 55035) : niveaux identiques.
• EN 60601-1-2 édition 4 (dispositifs médicaux) : Surge 2 kV / 1 kV, EFT/Burst 2 kV / 1 kV, critères typiquement plus stricts (A souhaite).
• EN 61000-6-1 (immunité générique résidentiel/commercial/industriel léger) : Surge 1 kV / 0,5 kV, EFT/Burst 1 kV / 0,5 kV.
• EN 61000-6-2 (immunité générique industriel) : Surge 2 kV / 1 kV, EFT/Burst 2 kV / 1 kV.

La sélection de la norme produit applicable dépend de la classification du produit. La norme générique EN 61000-6-x s'applique en l'absence de norme verticale dédiée. Voir le Glossaire pour les définitions des termes employés ici (CDN, EFT, Surge, critères A/B/C).

Calendrier indicatif

Pour planifier une campagne Surge et Burst intégrée a un dossier CEM, voici les ordres de grandeur observes dans un laboratoire européen accredite ISO/IEC 17025.

Configuration	Duree campagne 4-4 + 4-5
Produit mono-port AC, sans signaux longs	0,5 a 1 jour
Produit AC + 2 a 4 ports signaux courts	1 a 2 jours
Produit AC + signaux + port telecom 10/700 us	2 a 4 jours
Dispositif medical EN 60601-1-2 multi-mode	3 a 5 jours
Equipement industriel Classe 4	2 a 4 jours

La durée dépend du nombre de ports a tester, du niveau cible (Classe 4 exige des générateurs plus puissants et plus rares en parc laboratoire) et du nombre de modes opératoires a couvrir pour les critères A et B.

Ce qu'il faut retenir

• Surge IEC 61000-4-5 et EFT/Burst IEC 61000-4-4 sont les deux essais d'immunité aux transitoires conduits exiges par toute norme produit CEM européenne.
• Surge : impulsion unique 1,2/50 us (tension) et 8/20 us (courant), impedance 2 ohm AC, 12-42 ohm signal, 40 ohm telecom (10/700 us). Niveaux 0,5 a 4 kV selon classe.
• EFT/Burst : salves répétitives 5/50 ns a 5 kHz ou 100 kHz, 15 ms par salve toutes les 300 ms. Niveaux 0,25 a 4 kV selon classe et port. Impedance source 50 ohm.
• Couplage : CDN dedie pour l'alimentation et certains signaux, pince capacitive pour les signaux non injectables directement.
• Criteres de performance A (pas de dégradation), B (dégradation temporaire avec récupération automatique), C (perte acceptée avec intervention opérateur). Le critère B est le défaut courant.
• ISO 7637-2 remplace Surge et Burst pour les produits automobiles : impulsions spécifiques au réseau de bord 12 V / 24 V, niveaux jusqu'a plusieurs centaines de volts en transitoire, impedance source plus faible.
• Pieges classiques : classification de port, CDN inadapté, positionnement de pince capacitive, impedance source incorrecte, omission de la synchronisation phase secteur.

Pour le contexte CEM directive, voir Tests CE. Pour les essais RED santé et CEM, voir Tests RED. Pour les définitions des termes utilises, voir le Glossaire.

Voir aussi

• 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
• HEMP et IEMI: IEC 61000-4-25 et électronique durcie

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Sources & références

1. IEC 61000-4-5:2014+AMD1:2017, Techniques d'essai et de mesure, essai d'immunité aux ondes de choc , IEC webstore.iec.ch/publication/4079
2. IEC 61000-4-4:2012, Techniques d'essai et de mesure, essai d'immunité aux transitoires electriques rapides en salves , IEC webstore.iec.ch/publication/4193
3. ISO 7637-2:2011, Vehicules routiers, perturbations electriques par conduction et couplage, transitoires sur lignes d'alimentation , ISO www.iso.org/standard/50925.html
4. EN 55035:2017+A11:2020, Compatibilite electromagnetique des équipements multimédia, exigences d'immunité , CENELEC www.cenelec.eu/dyn/www/f?p=104:110:::::FSP_PROJECT,FSP_LANG_ID:64483,25
5. Recommandation UIT-T K.20, resistibilite des équipements de telecommunication installes dans un centre de telecommunication , UIT-T www.itu.int/rec/T-REC-K.20
6. IEC 61000-4-12:2017, Techniques d'essai et de mesure, essai d'immunité aux ondes oscillatoires amorties , IEC webstore.iec.ch/publication/28729