기중 방전은 접촉 방전이 아니다: 습도 40퍼센트에서만 성립한 합격

이 제품, 그리고 왜 기중으로만 시험해야 했나

밀폐된 소비자 제품이고 플라스틱 베젤입니다. 드러난 나사도 금속 장식도 없고, 사용자가 손이 닿는 범위에 커넥터 셸도 없습니다. 프로브 팁을 댈 곳이 정말 없습니다.

이것은 설계의 잘못이 아니고 흔한 일입니다. 다만 그 결과로 쓸 수 있는 방법은 기중 방전뿐이 됩니다. 프로브를 충전해 제품에 접근시키면 아크가 스스로 틈을 건너뜁니다. 이 제품은 그렇게 인증되었습니다. 요구 레벨까지, 지점당 열 번, 모든 이음매와 버튼에. 깨끗한 보고서입니다.

보고서는 합격했고 현장은 동의하지 않았다

멈춤과 리셋 보고가 들어오기 시작합니다. 파손된 제품이 아니라 전원을 껐다 켜야 돌아오는 소프트 고장이라는 점이 중요합니다. 누군가 제대로 정렬해 보자 두 가지 패턴이 바로 드러났습니다.

• 겨울에 몰려 있다.
• 건조한 지역에 몰려 있다.

합격과 반품 사이에 설계는 아무것도 바뀌지 않았습니다. 같은 하드웨어가 다른 공기 속에서 다르게 행동했고, 그 인증은 규정으로 일정하게 유지되는 공기 속에서 이루어졌습니다.

접촉 방전이 주는 것: 공차가 붙은 숫자

접촉 방전에서는 무슨 일이 일어나기 전부터 팁이 제품에 닿아 있습니다. 방전 순간은 발생기 안의 릴레이가 정하므로 전류는 공기가 아니라 발생기가 정합니다.

그래서 규격이 그 둘레에 표를 놓을 수 있습니다. IEC 61000-4-2 표 3이 각 레벨의 파형 전체를 못 박습니다. 레벨 4, 즉 8kV에서는:

• 첫 피크 전류 30A, ±15퍼센트
• 상승 시간 0.8ns, ±25퍼센트
• 30ns에서의 전류 16A, ±30퍼센트
• 60ns에서의 전류 8A, ±30퍼센트

분명히 적을 가치가 있습니다. 접촉 방전 합격은 측정입니다. 같은 제품을 다른 시험소에 보내도 같은 답이 나옵니다. 가해지는 것 자체가 명시된 공차 안에서 정의되어 있기 때문입니다.

기중 방전이 주는 것: 아크, 그리고 아크가 정하는 모든 것

기중 방전에서는 아무것도 닿아 있지 않습니다. 프로브가 접근하고 팁과 제품 사이 전계가 올라가다가 어느 지점에서 공기가 절연 파괴되며 아크가 생깁니다. 그 아크의 모든 것은 공기와 형상과 접근 속도가 정합니다.

규격은 이를 숨기지 않습니다. 불꽃에 관한 부속서에는 방전 전류의 상승 시간이 접근 속도를 바꾸면 1ns 미만에서 20ns 초과까지 변할 수 있다고 적혀 있습니다. 그리고 사람들을 놀라게 하는 문장이 이어집니다.

접근 속도를 일정하게 유지해도 상승 시간은 일정해지지 않습니다. 어떤 전압과 속도 조합에서는 상승 시간이 여전히 최대 30배까지 요동칩니다.

그러니 이것은 작업자의 숙련도 문제도, 더 좋은 로봇을 사면 해결되는 문제도 아닙니다. 같은 시험 레벨, 같은 작업자, 같은 제품이어도 실제로 가해지는 것은 한 자릿수를 넘는 범위에서 움직입니다.

왜 중요한가: 손상을 입히는 파라미터를 움직이기 때문

상승 시간이 오실로스코프에서의 겉모습만 바꾼다면 이 글은 쓸 가치가 없습니다. 그렇지 않습니다. 규격은 전류 변화율을 가장 중요한 파라미터로 지목하고, 그 변화율은 거의 전적으로 상승 시간이 정합니다.

위 숫자로 계산해 봅니다. 피크를 30A로 고정하면 20ns 아크는 약 1.2A 매 나노초, 0.5ns 아크는 약 48입니다. 마흔 배 차이가, 보드로 결합되고 방전 경로의 모든 기생 인덕턴스에 전압을 세우는 바로 그 양에 붙습니다.

여기서 두 가지 결론이 나오는데 반드시 함께 읽어야 합니다. 한쪽만 취하면 곤란해지기 때문입니다.

• 느린 아크는 순한 시험입니다. 같은 전압의 접촉 방전보다 상당히 순할 수 있습니다. 기중으로 합격한 제품이 시장에서 고장 나는 이유가 이것입니다.
• 빠른 아크는 접촉보다 혹독합니다. 서브나노초 상승에서는 접촉 기준을 넘어섭니다. 기중 시험이 실제로는 멀쩡한 제품을 가끔 떨어뜨리는 이유가 이것입니다.

그리고 이것을 진짜 문제로 만드는 부분은 이것입니다. 어느 쪽을 뽑았는지 고를 수 없고, 보고서에도 기록되지 않습니다. 8kV 기중 합격은 8kV 접촉보다 훨씬 힘든 시험이었을 수도, 훨씬 쉬운 시험이었을 수도 있습니다. 서류의 모습은 어느 쪽이든 똑같습니다.

게다가 시험소의 습도는 고객에게 없다

아크는 공기의 절연 파괴이므로 공기의 상태에 좌우됩니다. 그래서 규격은 8.1.2에서 기중 방전 시험의 조건을 정합니다. 주위 온도 15에서 35℃, 기압 86에서 106kPa, 상대 습도 30에서 60퍼센트입니다.

이 범위는 시험을 재현 가능하게 만들려고 있는 것이고 실제로 도움이 됩니다. 동시에 그것은 인증이 조절된 공기 속에서 이루어지고, 제품은 조절된 공기 속에서 살지 않는다는 뜻이기도 합니다.

규격은 한 걸음 더 나아가 건조한 경우가 어떤지도 알려 줍니다. 시험 레벨을 고르기 위한 표 A.1이 레벨을 예상 습도와 존재하는 재료에 묶어 둡니다.

습도 10퍼센트의 두 점을 색칠된 띠와 견주어 보십시오. 가장 높은 정전기 전압을 만드는 조건이 바로 이 시험이 수행되지 않는 조건입니다. 합성 재료가 있는 건조한 방은 15kV에 이르고, 시험소는 30에서 60퍼센트로 유지됩니다.

사건 전체가 이 한 장에 들어 있습니다. 고장이 겨울에, 건조한 지역에 몰리는 것은 설명해서 치울 우연이 아닙니다. 보고서 속 공기와 고객 거실의 공기 사이의 차이입니다.

이 중 어느 것도 시험소를 비판하는 것이 아닙니다

분명히 해 둘 필요가 있습니다. 이런 내용은 누군가를 탓하는 것으로 읽히기 쉽기 때문입니다. 시험소는 규격이 요구하는 바를 정확히 했습니다. 기중 방전이 IEC 61000-4-2에 있는 데는 이유가 있고, 만질 금속이 없는 제품도 어떻게든 시험해야 하기 때문입니다.

규격 자신이 접촉 방전이 권장 방법이라고 밝히고 있으며, 위의 모든 내용은 규격이 그 이유를 설명한 것입니다. 기중 방전은 권장 방법을 쓸 수 없는 제품을 위한 대안입니다. 같은 무게의 두 번째 의견이 아니며, 보고서는 그 아래 깔린 방법이 말할 수 있는 것 이상을 말해 주지 못합니다.

그럼 어떻게 할 것인가

1. 제품의 어느 부분이든 접촉 방전을 받을 수 있다면 그 부분은 접촉으로 하십시오. 커넥터 셸, 나사, 금속 장식, 노출된 차폐. 섞인 보고서는 정상이고, 실제 정보가 들어 있는 것은 접촉 행입니다.
2. 기중밖에 안 되는 곳에서는 시험이 아니라 마진을 사십시오. 아크는 제어할 수 없으니 제어하려 들지 말고 여유를 사면 됩니다. 요구의 두 배를 지정하는 것이 현실적인 답이고, 고속 라인에서는 거의 공짜입니다.
3. 기중 합격을 같은 전압의 접촉 합격과 동등하게 읽지 마십시오. 제품에 대한 더 약한 주장이며, 그 간격은 보정할 수 있는 고정된 숫자도 아닙니다.
4. 고장이 계절이나 지역을 따라간다면 그 패턴을 믿으십시오. 습도가 메커니즘이고 규격 자신의 부속서에 적혀 있으며, 조절된 시험소에서 몇 번을 다시 돌려도 재현되지 않습니다.

두 업체를 비교할 때, 그리고 저희가 인쇄하는 것

두 보호 부품을 나란히 놓을 때는 접촉 수치끼리 비교하십시오. 규격이 재현 가능하게 만든 것이 그 수치이므로, 두 데이터시트의 차이가 보이는 대로의 의미를 갖는 곳은 거기뿐입니다.

기중 수치는 대개 더 높고, 더 높은 이유는 실리콘이 더 좋다는 것과 아무 관계가 없습니다. 한 업체의 기중 정격을 다른 업체의 접촉 정격과 비교하는 것은 애초에 비교가 아닙니다.

저희는 둘 다 인쇄하고, 첫 페이지에 별도의 두 행으로 적습니다. 어느 쪽을 들고 있는지 아무도 따져 볼 필요가 없도록 말입니다. PZ0303P-F10에서는 ±16kV 접촉과 ±21kV 공기입니다. 8kV 요구에 대해 접촉 수치만으로 두 배이고, 그것을 갖는 대가는 0.45pF입니다.