ESD-Prüfung nach IEC 61000-4-2: Prüfpegel, Aufbau, Kriterien

Ein Mensch lädt sich beim Gehen elektrostatisch auf, besonders bei trockener Luft und auf synthetischem Teppich. Berührt er ein Gerät, kann die sehr kurze Entladung einen Mikrocontroller blockieren, Daten verfälschen oder einen Eingang zerstören. Die ESD-Prüfung bildet dieses Phänomen reproduzierbar nach. Hier erfahren Sie, wie sie nach IEC 61000-4-2 abläuft und wie Sie sich darauf vorbereiten. Stand: 9. Oktober 2026.

Die Rolle der IEC 61000-4-2

Die IEC 61000-4-2 ist eine Grundnorm. Sie legt die Kurvenform des Entladestroms, die möglichen Prüfpegel, den Prüfgenerator, den Prüfaufbau, das Prüfverfahren und die Kalibrierung fest. Sie sagt nicht, welcher Prüfpegel für welches Produkt gilt. Das ist Sache der Komitees für Produktnormen.

In der Praxis führen Sie keine isolierte «Prüfung nach IEC 61000-4-2» durch. Sie wenden die ESD-Zeile Ihrer Produktnorm an, die für das Verfahren auf die IEC 61000-4-2 verweist. Diese Produktnorm, harmonisiert unter der Richtlinie 2014/30/EU, begründet die Konformitätsvermutung für die Störfestigkeitsanforderung in Anhang I.

Welche Ausgabe?

Zwei Ausgaben sind im Umlauf:

• IEC 61000-4-2:2008 (Ausgabe 2), übernommen als EN 61000-4-2:2009. Die harmonisierten Produktnormen verweisen datiert darauf: Die EN 55035:2017 legt fest, dass die Prüfung nach IEC 61000-4-2:2008 erfolgt, und die EN 61326-1:2013 zitiert dieselbe Ausgabe.
• IEC 61000-4-2:2025 (Ausgabe 3), veröffentlicht am 7. März 2025 und unverändert übernommen als EN IEC 61000-4-2:2025. Sie ergänzt insbesondere die Kalibrierung des Generators mit der Entladespitze für Luftentladung, einen normativen Anhang mit Prüfaufbauten für bestimmte Gerätearten, einen Anhang zu am Körper getragenen Geräten und einen Anhang zur Wahl der Prüfpunkte und zur Anzahl der Kontaktentladungen.

Die nachfolgend genannten Werte und Verfahren stammen aus der Ausgabe 2008, die Ihre harmonisierten Produktnormen heute anwenden.

Die Prüfpegel

Die Ausgabe 2008 sieht vier Prüfpegel vor (Tabelle 1):

Prüfpegel	Kontaktentladung	Luftentladung
1	2 kV	2 kV
2	4 kV	4 kV
3	6 kV	8 kV
4	8 kV	15 kV
x	Speziell	Speziell

Drei Regeln sind wichtig:

• Die Kontaktentladung ist das bevorzugte Verfahren. Die Luftentladung wird dort angewendet, wo kein Kontakt möglich ist, typischerweise an isolierenden Oberflächen. Die beiden Verfahren sind in ihrer Schärfe nicht gleichwertig.
• Bei Luftentladung werden alle Prüfpegel bis zum festgelegten Prüfpegel angewendet. Für 8 kV wird also auch mit 2 und 4 kV geprüft. Bei Kontaktentladung wird nur der festgelegte Prüfpegel angewendet, sofern die Produktnorm nichts anderes vorsieht.
• Beide Polaritäten sind zu berücksichtigen. Die Norm verlangt mindestens 10 Entladungen in der empfindlicheren Polarität.

Die Prüfpegel der Produktnormen

Norm	Kontakt	Luft	Kriterium
EN 55035:2017, Multimedia	4 kV	8 kV	B
EN 61000-6-2:2005, Fachgrundnorm Industriebereich	±4 kV	±8 kV	B
EN 61326-1:2013, Mess- und Laborgeräte (alle Umgebungen)	4 kV	8 kV	B
IEC 60601-1-2:2014, medizinische elektrische Geräte	±8 kV	±2, 4, 8, 15 kV	Gemäss Norm

Bewertungskriterium B bedeutet: Während der Prüfung ist eine Störung zulässig, sofern das Produkt selbständig in den normalen Betrieb zurückkehrt, ohne bleibende Zustandsänderung und ohne bleibenden Datenverlust.

Der Prüfaufbau im Labor

Die Prüfung erfolgt mit einem genormten Prüfaufbau (Ausgabe 2008, Abschnitt 7.2):

• eine Bezugsmasse am Boden aus Metall, mindestens 0,25 mm dick, aus Kupfer oder Aluminium, die das Produkt auf jeder Seite um mindestens 0,5 m überragt und mit der Schutzerde verbunden ist;
• mindestens 0,8 m Abstand zwischen dem Produkt und den Wänden oder anderen Metallstrukturen;
• für ein Tischgerät: ein nichtleitender Tisch von 0,8 m Höhe, eine horizontale Kopplungsplatte (HCP) von 1,6 m × 0,8 m und eine isolierende Unterlage von 0,5 mm zwischen dem Produkt und dieser Platte;
• für ein Standgerät: eine isolierende Unterlage von 0,05 bis 0,15 m unter dem Produkt;
• die Kopplungsplatten, mit der Bezugsmasse über ein Kabel verbunden, das an jedem Ende einen Widerstand von 470 kΩ hat, damit die Ladung nicht sofort abfliesst.

Das Produkt wird angeschlossen und geerdet wie in seiner Installation, ohne zusätzliche Erdverbindung. Die Kabel werden repräsentativ verlegt.

Nicht geerdete Geräte

Ein batteriebetriebenes Gerät oder ein Gerät der Schutzklasse II kann seine Ladung nicht wie ein Gerät der Schutzklasse I abführen. Wird die Ladung zwischen zwei Entladungen nicht entfernt, kann die Beanspruchung bis zum Doppelten der Prüfspannung erreichen. Die Norm verlangt daher, die Ladung vor jeder Entladung zu entfernen, vorzugsweise mit einem Kabel mit 470-kΩ-Widerständen (Abschnitt 7.2.4).

Der Ablauf der Prüfung

Das Produkt im Betrieb

Das Produkt arbeitet dauernd in seiner empfindlichsten Betriebsart, die durch Vorversuche bestimmt wird (Abschnitt 8.2). Die Überwachung muss jede Auswirkung erkennbar machen: Anzeige, Leuchtmelder, Kommunikation, Messwerte. Für die Luftentladung muss der Raum zwischen 15 und 35 °C und zwischen 30 und 60 % relativer Luftfeuchte liegen (Abschnitt 8.1.2).

Direkte Entladungen

Die Entladungen werden an den Punkten und Flächen angebracht, die im normalen Gebrauch zugänglich sind (Abschnitt 8.3.2). Ausgenommen sind insbesondere:

• Punkte, die nur bei Wartung oder Service zugänglich sind, etwa die Batteriekontakte beim Batteriewechsel;
• Flächen, die nach der Installation des Geräts nicht mehr zugänglich sind, etwa die Rückseite eines Wandgeräts;
• die Kontakte von Steckverbindern mit Metallgehäuse: Entladen wird auf das Gehäuse;
• funktionsbedingt empfindliche Kontakte, zum Beispiel ein HF-Eingang, wenn sie mit einem ESD-Warnhinweis gekennzeichnet sind.

Die zugänglichen Kontakte eines isolierenden Steckverbinders werden nur mit Luftentladung geprüft. Die EN 55035 ergänzt, dass insbesondere Tastaturen, Schalter, Mäuse, Kartenschlitze und die Bereiche um die Kommunikationsanschlüsse zu prüfen sind. Sie schliesst Tätigkeiten ein, die der Benutzer am eingeschalteten Gerät ausführt, etwa das Reinigen oder das Nachfüllen von Verbrauchsmaterial.

An jedem Punkt werden mindestens 10 Einzelentladungen angewendet, mit einem empfohlenen anfänglichen Zeitabstand von 1 s. Um empfindliche Punkte zu finden, ist eine schnelle Suche mit 20 Entladungen pro Sekunde oder mehr zulässig. Die ESD-Pistole wird nach Möglichkeit senkrecht zur Oberfläche gehalten.

Bei der Kontaktentladung berührt die Spitze das Produkt vor dem Auslösen. Eine Lackierung, die der Hersteller nicht als isolierend deklariert, wird von der Spitze durchdrungen. Bei der Luftentladung wird die ESD-Pistole so schnell wie möglich an das Produkt herangeführt, bis sie es berührt, und vor der nächsten Entladung wieder entfernt.

Indirekte Entladungen

Sie simulieren eine Entladung auf einen Gegenstand in der Nähe des Produkts. Entladen wird mit Kontaktentladung auf die Kopplungsplatten:

• horizontale Kopplungsplatte (HCP): mindestens 10 Entladungen an der Vorderkante, gegenüber der Mitte des Produkts, in 0,1 m Abstand davon;
• vertikale Kopplungsplatte (VCP): eine Platte von 0,5 m × 0,5 m, in 0,1 m Abstand parallel zum Produkt aufgestellt, mit mindestens 10 Entladungen in der Mitte einer senkrechten Kante, in so vielen Positionen, dass alle vier Seiten abgedeckt sind.

Bewertung und Prüfbericht

Die IEC 61000-4-2 schlägt eine Einteilung vor: normales Betriebsverhalten; vorübergehende Störung, die von selbst aufhört; Störung, die einen Eingriff des Bedieners erfordert; nicht wiederherstellbarer Funktionsverlust durch Hardware- oder Softwareschaden oder durch Datenverlust (Abschnitt 9). Die Produktnormen leiten daraus ihre Bewertungskriterien A, B und C ab.

Der Prüfbericht muss die Prüfung reproduzierbar machen: Prüfpunkte, Prüfpegel, Polaritäten, beobachtete Auswirkungen und deren Dauer, Begründung der Entscheidung, klimatische Bedingungen und Fotos des Prüfaufbaus (Abschnitt 10). Er nennt auch jede Bedingung, die für die Konformität nötig ist, etwa einen Kabeltyp oder eine Erdung.

Das Produkt vorbereiten

Die folgenden Hinweise sind gute Konstruktionspraxis, keine normative Anforderung:

• Exponierte Eingänge schützen: TVS-Dioden möglichst nahe an den Steckverbindern und Tasten, mit einer Kapazität, die zur Signalgeschwindigkeit passt.
• Der Entladung einen Weg geben: Gehäuse aus Metall oder metallisiert, mit einer kurzen, niederimpedanten Verbindung zur Masse; Schirmanbindung an den Steckverbindern.
• Empfindliche Leiterbahnen fernhalten von Öffnungen, Schlitzen und Gehäusekanten, an denen eine Luftentladung zünden kann.
• Die Software robust machen: Watchdog, Prüfung der Register, automatische Wiederaufnahme der Kommunikation. Das bringt ein Produkt oft vom Kriterium C zum Kriterium B.
• Eine Vorprüfung durchführen am Prototyp, mit einer ESD-Pistole, bevor das Gehäuse festgelegt wird.

Den vollständigen Ablauf einer EMV-Prüfkampagne, vom Prüfplan bis zum Prüfbericht, beschreibt unser Artikel EMV-Prüfungen: Ablauf, Vorbereitung und Gründe für das Nichtbestehen (auf Französisch).