IEC61000-4-5：雷サージ試験について

要点（前提整理）

• 試験は「雷サージ（IEC 61000-4-5）」のコモンモード（L・N同相→PE）印加。
• 破裂するのはYコン（ライン対地）。
• 現在の繰返し間隔は30 s。60 sに延ばすとどうか？

結論（短答）

• 60 sに延ばす価値はあります。IEC 61000-4-5はサージの時間間隔を「1分（=60 s）以下」とし、もし1分より速い間隔だと壊れるが、1分間隔では壊れない場合は1分間隔の結果を優先すると明記しています。したがって、30 s→60 sへ変更は規格整合であり、平均電力や残留電荷の影響が原因なら破裂しにくくなります。 
• ただし、**単発パルスで即破裂するような“ピーク過応力”が原因なら、間隔を延ばしても根本解決にはなりません。**この場合は部品と回路の見直し（定格／クランプ構成／容量値など）が必要です。

なぜ間隔延長で改善し得るのか（実務視点）

1. 平均パワー・自己発熱の低減

• サージ素子（Yコンや並列の保護素子）の平均パワー処理は弱いことが多く、規格注記も「2発間の時間はEUT内蔵保護素子に依存」と記載。60 s化は熱的マージンを増やします。 

2. 残留電荷の抜け時間確保

• コモンモード印加後、Yコンに残留電荷があると次パルスが重畳しストレス増。60 sならRCでほぼ完全放電できる可能性が高い（Yは大きい放電抵抗を持たないので、機器側で放電パスが弱いと30 sでは十分でないことがあります）。これは経験則です（推測）。

3. 規格上の“正式条件”に合わせる

• IEC 61000-4-5は繰返し「最大1回/分」、かつ各位相/極性で5回以上を基本としており、評価の優先ルールも明確です。試験計画の妥当性が上がります。 

それでも壊れる場合の“本質的”対策（優先度順）

A. Yコンの等級・インパルス耐量の再確認

• Y2（一般家庭向け）よりY1（高サージ環境向け）の方がインパルス耐量が高い（多くのメーカーでY1：8 kV、Y2：5 kVの衝撃電圧試験に合格が目安）。採用シリーズのデータシートでIEC 60384-14に基づく**Impulse Voltage（V_peak）**や耐久試験条件を必ず確認してください。 

B. 容量値の見直し（I = C·dV/dt、E = ½·C·V²）

• 初期立上りでのピーク電流は I ≈ C·(dV/dt)。例：2 kV(1.2 µs)・C=4.7 nF → dV/dt≈1.67×10^9 V/s ⇒ I≈7.8 A。容量が大きいほど電流が増え、内部発熱・機械応力が増大。必要最小のY容量へ見直し。
• 目標ノイズ（CM）減衰に対してコモンモードチョークで主に落とし、Y容量は安全・漏れ電流制約内の最小にするのが基本戦略。

C. 一次保護の追加／配分（コモンモード用SPD）

• L-PE、N-PEにMOV（酸化亜鉛バリスタ）やGDTを配置し、Yコンへ到達する電圧・電流を一次側でクランプ。61000-4-5の2 Ω源インピーダンス前提のコンビネーション波で生じるストレスを分散します。 

D. クランプ協調

• MOV＋GDT＋Yコンの順守べき関係：動作電圧（V_BD）、クランプ電圧（V_C）、残留電圧（let-through）を昇順に配置し、Yコンが受けるV、Iを下げる。製品規格のレベル（例：L-PE 2 kV/4 kV 等）に合わせて設計。IEC Annexの**最低免疫レベル（L-Gは1 kV以上）**も参照。 

E. 試験間隔は“1分”を厳守

• 規格本文に**「1分より速いと故障、1分では故障しないなら1分の結果を採用」**とあるため、評価・量産判定は必ず60 s基準で。 

簡易チェックリスト（現場で即実施）

1. 繰返し間隔：30 s→60 sへ（規格整合）。 
2. 試験レベルと結線：対象製品規格のL-PEレベル（2 kV/4 kVなど）とCDN結線確認。 
3. Y等級：現行品がY2ならY1へ格上げ検討（データシートのImpulse Voltage参照）。 
4. 容量最適化：必要最小のnFに落とす（I=C·dV/dt低減）。
5. 一次保護：L-PE/N-PEにMOV/GDT追加、クランプ協調。
6. 温度管理：連続印加前後のケース温度・リーク変化モニタ（平均パワー影響を見る）。
7. 残留電荷：放電経路の有無確認（必要なら高抵抗で安全に放電パスを設ける—漏れ電流規制に注意）。

参考の一次情報

• IEC 61000-4-5（サージ免疫試験）：繰返し「1分以下」、優先ルール、2 Ω出力インピーダンスなど原文。 
• IEC 60384-14（安全コンデンサ）に基づくY1/Y2のインパルス試験値（メーカーDS例：Y1=8 kV、Y2=5 kV）。 

ミニ計算（ストレス感度の目安）

• 条件（例）：C=2.2 nF、V_peak(対地)=2 kV、波形1.2/50 µs。
  
  • 初期電流 I_pk ≈ C·(dV/dt) ≈ 2.2e-9×(2000/1.2e-6) ≈ 3.7 A。
  • 瞬時蓄積エネルギー E=½·C·V² ≈ 0.5×2.2e-9×(2000)² ≈ 4.4 mJ。
    → CやVを上げると I と E が線形/二乗で増え、破壊リスクが急増。容量ダウンサイジングや一次クランプで抑制すべき理由です。

まとめ

• 60 s化は規格的にも妥当で、熱・残留電荷起因の累積ダメージなら効果的。
• しかし一発破裂＝ピーク過応力は部品等級・容量・クランプ協調の設計課題。そこを正すのが本筋です。必要なら、現行回路図（Y容量・等級、MOV/GDTの有無、CMチョーク構成、試験レベル）をいただければ、**数値設計（クランプ選定と波形通過計算）**まで落とし込みます。