Устойчивость к электростатическим разрядам по IEC 61000-4-2

Строка «±8 kV IEC 61000-4-2» в даташите защитного диода и строка «HBM ±2 kV» у микросхемы выглядят похоже, но описывают совсем разные испытания. Первое — системное: так проверяют готовое устройство, к разъёму которого прикасается человек. Разбираемся, что значат уровни и почему встроенной защиты микросхемы для этого мало.

Обновлено 29 октября 2026 г.Редакция GAW

IEC 61000-4-2 — международный стандарт испытания оборудования на устойчивость к электростатическим разрядам (ESD) на уровне системы. Испытательный генератор имитирует разряд с человека на корпус или разъём: конденсатор 150 пФ заряжают до испытательного напряжения и разряжают через резистор 330 Ом. В отличие от приборных норм ESD HBM и CDM, которые описывают обращение с микросхемой при сборке, здесь проверяют готовое изделие в работе.

Уровни испытаний

По таблице из записки TI SLVA711:

Уровень	Контактный разряд	Воздушный разряд
1	±2 кВ	±2 кВ
2	±4 кВ	±4 кВ
3	±6 кВ	±8 кВ
4	±8 кВ	±15 кВ
X	особый	особый

При контактном разряде наконечник генератора касается вывода, при воздушном его подводят, пока не проскочит искра. Пик тока при контактном разряде 8 кВ — около 30 А; форму импульса стандарт задаёт значениями тока через 30 и 60 нс после начала. Даташиты защитных приборов часто указывают уровни выше четвёртого: у TVS-сборки TPD2E2U06 ±25 кВ контактом, у трансивера RS-485 THVD1450 ±18 кВ.

Почему мало защиты внутри микросхемы

TI в руководстве SSZB130 объясняет: многие микросхемы имеют только приборные нормы, а энергия системного разряда намного больше. Защита на 8 кВ IEC занимает на кристалле намного больше площади, чем на 2 кВ HBM, и с уменьшением техпроцесса встраивать её всё труднее и дороже. Поэтому на разъёмах ставят внешние защитные диоды как можно ближе к разъёму — пример разводки в схеме «Защита USB и GPIO от ESD».

IEC 61000-4-2 входит в серию испытаний на устойчивость вместе с наносекундными импульсами по IEC 61000-4-4 и микросекундными импульсами большой энергии по IEC 61000-4-5.

Частые вопросы

Чем IEC 61000-4-2 отличается от HBM в даташите микросхемы?

HBM — приборное испытание: оно показывает, переживёт ли микросхема обращение при сборке. IEC 61000-4-2 — системное: так испытывают готовое устройство, которого касается пользователь. TI в даташите THVD1450 отмечает, что у модели IEC на 50 % больше ёмкость и на 78 % меньше сопротивление разряда, поэтому ток разряда намного выше.

Какой уровень IEC 61000-4-2 нужен?

Уровень задаёт стандарт на конкретный вид продукции, а не сам IEC 61000-4-2. Для разъёмов, доступных пользователю, обычно требуют высокий уровень, и по TI почти все её защитные приборы рассчитаны на уровень 4 и выше контактным разрядом (8 кВ), а большинство — и воздушным (15 кВ). Требования к своему изделию нужно смотреть в его продуктовом стандарте.

Почему контактный разряд считается главным?

Он повторяем: наконечник генератора сначала касается вывода, и только потом разряд запускают кнопкой. Воздушный разряд зависит от скорости приближения, влажности и формы наконечника. По THVD1450 стандарт называет контактный разряд предпочтительным методом.

Источники

Texas Instruments. IEC 61000-4-x Tests for TI's Protection Devices, SLVA711 (June 2015) — разд. 1.2, табл. 1: уровни 1–4 — контактный разряд ±2, 4, 6, 8 кВ, воздушный ±2, 4, 8, 15 кВ, уровень X — особый; рис. 1 — ток контактного разряда 8 кВ (пик около 30 А); испытательный генератор заряжает конденсатор 150 пФ и разряжает его через 330 Ом; контактный разряд — наконечник касается вывода, воздушный — наконечник подводят до пробоя; почти все защитные приборы TI рассчитаны на уровень 4 и выше контактом, большинство — на уровень 4 и выше воздушным разрядом
Texas Instruments. System-Level ESD Protection Guide, SSZB130E (August 2025) — разд. 1.2: многие микросхемы имеют только приборные нормы HBM и CDM, которых недостаточно для защиты в системе; энергия системного разряда намного больше; рис. 1-5 — площадь кристалла под защиту 8 кВ IEC намного больше, чем под 2 кВ HBM
Texas Instruments. THVD1450 3.3-V to 5-V RS-485 Transceiver, SLLSEY3E (May 2018, revised May 2019) — ±18 кВ IEC 61000-4-2 контактный разряд, ±25 кВ воздушный, ±4 кВ IEC 61000-4-4; модель IEC имеет на 50 % большую ёмкость и на 78 % меньшее сопротивление разряда, чем HBM; стандарт называет контактный разряд предпочтительным методом
Texas Instruments. TPD2E2U06 Dual-Channel High-Speed ESD Protection Device, SLLSEG9C (June 2013, revised December 2019) — IEC 61000-4-2 уровень 4: ±25 кВ контактный разряд, ±30 кВ воздушный; пиковый импульсный ток 5,5 А (8/20 мкс)

Нашли ошибку?