安规设计注意事项

1. 零件选用

(1) 在零件选用方面,要求掌握:

a .安规零件有哪些?(见三.安规零件介绍)

b.安规零件要求

安规零件的要求就是要取得安规机构的认证或是符合相关安规标准;

c.安规零件额定值

任何零件均必须依规定的额定值使用;

I 额定电压;

II 额定电流;

III 温度额定值;

(2). 零件的温升限制

a. 一般电子零件: 依零件规格之额定温度值,决定其温度上限

b. 线圈类: 依其绝缘系统耐温决定

Class A ΔT≦75℃

Class E ΔT≦90℃

Class B ΔT≦95℃

Class F ΔT≦115℃

Class H ΔT≦140℃

c. 人造橡胶或PVC被覆之线材及电源线类:

有标示耐温值T者 ΔT≦(T-25)℃

无标示耐温值T者 ΔT≦50℃

d. 类: 无一定值,但须做125℃球压测试;

e. 端子类: ΔT≦60℃

f. 温升限值

I. 如果有规定待测物的耐温值(Tmax),则:

ΔT≦Tmax-Tmra

II. 如果有规定待测物的温升限值(ΔTmax),则:

ΔT≦ΔTmax+25-Tmra

其中Tmra=制造商所规定的设备允许操作室温或是25℃

(3).使用耐然零件:

a. PCB: V-1以上;

b. FBT, CRT, YOKE :V-2以上;

c. :V-2以上;

d. CORD : HB以上;

e. 其它所有零件: V-2以上或HF-2以上;

f. 例外情形:

下述零件与电子零件(限会在失误状况下,因温度过高而引燃的电子零件)若相隔13mm以上,或是相互间以至少V-1等级之障碍物隔开,则其耐燃等级要求如下:

I. 小型的齿轮,凸轮,皮带,轴承及其它小零件,不须防火证明;

II. 空气载液的导管,粉状物容器及发泡塑料零件,防火等级为HB以上或HBF以上

g.下述件不须防火证明:

I. 胶带;

II. 已获认证零件;

III.密封于无开孔且体积小于0.06m 金属壳内之零件;

IV.仪表壳,仪表面,指示灯或宝石,置于至少V-1等级的PCB上的IC,晶体管,光耦合

器及其它小零件的外壳.

2. 整体配置

(1) 安全距离(沿面距离和空间距离)

如果知道了工作电压及绝缘等级,就可决定所需之安全距离.

表一: 绝缘等级及各式绝缘适用情形

绝缘等级 适用情形

操作型( ) 介于两不同电压之零件间

介于ELV(SELV)及接地导电零件间

基本型(BASIC ) 介于具危险电压零件及接地导电零件间

介于具危险电压零件及依赖接地SELV电路间

介于PRI的电源导体及接地屏蔽物或主电源变压器的铁心间

做为双重绝缘一部分

补充型( ) 介于可触及导体零件及在基本绝缘损坏后有可能带有危险电压的零件间

做为双重绝缘一部分

双重或加强型(/ ) 介于PRI电路及可触及未接地导电零件间

介于PRI电路及浮接的 SELV电路间

介于PRI电路及TNV电路间

凡是人体会触摸到的部分

***工作电压的决定:

*量测dc电压时,任何重叠涟波之峰值应包括在内;

*非重复性的突波不予考虑;

*在决定空间距离及电气强度测试电压时,ELV或SELV电路的电压应视为零,但在

决定沿面距离时,则须按实际电压计算;

*可触及的未接地导体零件应视为接地;

*若变压器之绕组或其它部份为浮接,则视为接地,并因此获得最大的工作电压;

*在双重绝缘处,横跨基本绝级的工作电压值,应先将补充绝缘处短路视之,而得出电

压值,反之亦然.变压器绕组间的绝缘,则先将其中一个绝缘短路,而在其它绝缘上有

最高工作电压产生;

*变压器两绕组间的绝缘,其工作电压应取两绕组内任2点的最大电压值,可能连接

至此绕组之外加电压,亦应包括在内;

*变压器绕组与其它零件间的绝缘,其工作电压应取此绕组内任一点至其它零件之最

大电压值;

*可取外电源的额定值.

表二 : 安全距离的位置及要求

位置 量测电压

一次侧交流部份 --- 接地部分 电源输入电压

一次侧直流部分 --- 接地部分 实际量测一次侧与二次侧间的电压,或实际量测对地电压

一次侧交流部分 ---未接地可能触摸到部分 电源输入电压

一次侧直流部分 ---未接地可能触摸到部分 实际量测一次侧与二次侧间电压，或实际量测对地电压

一次侧部分 ---二次侧部分 实际量测一次侧与二次侧间电压

二次侧危险电压部份 --- 接地 实际量测电压

保护装置前,火线 --- 中性线/火线 电源输入电压

保护装置后,火线 --- 中性线/火线 电源输入电压

桥式整流后,临近相互两点间 实际量测电压

注意:

I. 量测时中性线,地线及二次侧须连接在一起,在连接前,请先确定电源输入端中性线及火线是否正确,以免造成中性线及火线短路发生.

II. 一次侧与二次侧间所量测出来的电压若低于电源输入电压,则以电源输入电压为准.

III. 沿面距离≧空间距离,沿面距离若小于空间距离,则以空间距离为准.

安全距离见表三,表四,表五,表六,电路板设计见下页图集:

结构设计

a. 稳定度

稳定度指终端系统设备不可失衡而导致使用者或维修者危险;

b. 机械强度

机械强度指内外壳的承受力如铁球撞击测试,落地测试,推力测试, TEST

测试，7小时烤箱测试等;

c. 尖锐角

尖锐角指在防止不当的设计导致人员的伤害及绝缘破坏;

(3) 接地方法：

a. 接地方式

I. 机械式固定：

不可经由塑料连接,且须有防止松动作用(如)的产品;

II. 防腐蚀：

指两种以上不同金属连接其电化学电位差不能＞0.6V;

III.接地线：

至少18AWG之绿滚黄线,如果LINE/>18AWG,则须使用与其同等

号线之线材(AWG: WIRE GAUGE 美国线规) ;

IV. 接地螺丝／螺栓的要求：

至少NO.6或M3.5

V.接地螺丝／螺栓之金属固定物厚度要求：

螺丝直接锁在金属板上,则金属板必须有最小２倍的螺丝螺纹的厚度,若使用

NUT方式固定则无厚度要求;

VI.接地螺丝／螺栓的固定扭力：

最小1.3牛顿米;

b. 接地确认测试

25A或30A接地电流测试,时间为 2分钟

附注: I. 接地螺丝不可用自攻螺丝;

II. 若有其它的地线,欲锁于同一螺柱上,则须用另一螺母分开固定之.

(4) 开孔方式

a. 顶部（带有危险电压裸露组件正上方），符合下列任一要求即可:

I. 任何一方向量测，尺寸不超过5mm;

II. 宽度在1mm内，长度不限；

III.尺寸大小不限，但须确保外物不会直接掉入孔内而碰触到具危险电压零件．

b. 侧面，符合下列任一项要求即可

I.任何方向尺寸必需＜5mm

II.宽度在1mm内，长度则不限

III结构上采用百叶窗结构或类似的限制结构，可使外来的垂直掉落物向外偏离

以避免触及产品内部裸露组件；

IV.开孔位置适当，并在其投影5度角范围内，无具危险电压零件存在．

C. 下方，符合下列任一项要求即可

I. 无任何开孔

II. 开孔大小不限，但须在下列物品下方：

i. PVC ,TFE ,PTFE, TEP 及 做成绝缘导体及连接头；

ii. 具阻抗保护或过热保护的马达；

iii.符合防火外壳要求的内部屏障或是细目金属纲或是其余类似物；

III. 若有40mm以下的开孔，但须在防火等级V-1以上的零件之下；

IV. 孔大小不限，但开孔上方须设遮蔽板；

V. 若为金属底壳，开孔大小及孔距均应符合相关要求；

VI. 以细目金属纲做屏蔽，其纲目大小不超过２mm*2mm,且织纲金属线之直 径不小于0.45mm;

总之: 外壳开孔,固然千变万化,但是以TEST PIN测试时,不可碰触到具危险电压

裸露零件

3.标示方式

(1) 标示种类

a. 电源接口标示：

设备外表应有的额定电力标示，标示内容应包括：

I. 额定电压或额定电压范围，单位为V;

II. 输入电流为直流，则需加上“ ----- ”的符号；

III. 额定频率或额定频率范围，单位为Hz;

IV. 若该设备须连接至多相电力系统，则须另外标示相数，如2￠,3￠等；

V. 额定电流,单位为A或mA;

VI. 制造商名称或商标符号或辩识符号;

VII. 设备型号;

VIII.若设备为class II,则须加上“ ”的符号;

b. 电源输出端

插座旁须有清楚标示注明其所能承受最大负载；

c. 电压切换开关

应在使用手册中详细述明其用途及使用方法；

d. 保险丝

I. 额定电流；

II. 额定电压；

III. 熔断特性（FAST 标示为“F”, SLOW或TIME LAG标示为“T”）;

IV. 防爆特性（LOW- 标示为“L ”,HIGH- 标示为“H”）;

范例： T2.5AL,250V或F3.15AH,250V

e. 端子

I. 接地保护端子旁，应有“ ”标示；

II. 水线（中性线）端子旁，应有“N” 标示；

总之:可以有额外的标示,但先决条件是不可造成误导或混淆.

(2) 标示要求:

I. 标示不可置于可取下的物品上；

II. 上述标示种类之各种标示,经过酒精,汽油等有机溶剂及水测试后,须依然清晰可见30a电流用多大平方电线30a电流用多大平方电线，且为恒久标示．

4. 设计中的EMC问题

(1) EMC介绍

EMC(- )即电磁兼容性，乃指产品在优良的设计下不干扰别的产品，也能忍受外界电磁干扰的能力，EMC包括EMI(- )和EMC(- ).EMI即电磁干扰,指含有电子电机零件的仪器,装置整组设备

或整套系统因动作而产生的一种电磁波噪声,或装置本身不需要的信号,经由辐

射或传导路径影响其它装置,造成其它装置不正常或失真.EMS即电磁耐受性,也就是仪器,装置整组或整套系统本身具有抗拒外面噪声, 免除被外界噪声干扰的能力.

(2) EMI/EMC管制:

目前,世界上很多国家或地区对于电子信息产品的EMI/EMS均有严格的管制措施,如美国FCC,欧盟的CE,日本的VCCI及电气用品取缔法,澳洲的SMA,加拿大,韩国等国家或地区均有专司EMI/EMS管制法规条文,对于销往这些国家或地区的产品都须先经过测试合格,方可合法的运送及销售.(见下页)

其中: 增益(dB)=输出功率/输入功率=输出电压/输入电压

或 损失(dB)=输入功率/输出功率=输入电压/输出电压

电压(dBμV)= 该点以μV计之电压/标准强度(1μV)

此电压是在50Ω阻抗上测得: 以跨在50Ω阻抗上之负载,1μV均方根电压所产生功率为参考标准.

或 dBμV=(50Ω阻抗上电压,单位为μV)

dBμV表示高出1μV多少个dB,也就是以dB表示高出1μV/50Ω标准强度有多少．

(3) THE IEC 801-2 TEST FOR ESD(静电放电试验)

A. 耦合方式

I. 直接ESD

i. 针对待测物之导体部分采用接触式放电:

ii. 针对待测物之非导体部分采用空气式放电:

II. 间接ESD

均采用接触式放电处理

i. 水平耦合板(HCP)

ii.垂直耦合板(VCP)

(4) THE IEC 801-4 TEST FOR EFT(快速电性脉冲试验)

a. 耦合方式

I. 电容式耦合: 仿真传导耦合

III.空腔式耦合: 仿真辐射耦合

(5) 电磁干扰之防制电路设计注意事项

a. 振荡源输出处加EMI过滤电路组件如下

b. 振荡源输出处加EMI过滤组件如EMI BEAD如下

c. CLK信号输出及输出处加EMI过滤组件 TO GND如下:

d. 信号输出接口处加EMI过滤组件 TO GND如下:

e. 电源输出处加EMI过滤电路组件 TO GND如下:

f. 电源输出处加EMI过滤组件如下:

总之: a. 接地面积尽量加大;

b. 尽量使用多层板之设计.

5.LED颜色

(1) RED: 危险或警告或+5V;

(2) : 注意或+3.3V;

(3) GREEN: 安全或-12V;

(4) BLUE: 特别讯息;

(5) WHITE: 一般讯息或-5V;

(6) BLACK:;

(7) : 5VS.

安规认识

1. 安规简介:

安规也就是安全标准规格,安规对制造的装置与电组件有明确的陈述与指导,以提供具有安全与高品质的产品给终端使用者；其目的主要是用来防止 shock, , fire, and heat , ， 等对人体造成的伤害.

一般地,每一个国家都可以建立自己本国的电气安全标准,但是大多数的电源供给器制造厂商都是使用IEC,VDE,UL,CSA安全标准作为解决安全之需求.UL与VDE的安全标准有本质上的差异,UL规格比较集中在防止失火的危险,而VDE规格则比较关于操作人员的安全,对于电源供给器而言,VDE乃是最严厉的电气安全标准.

安规政策:高压测试和接地测试零缺点.

2. 电源供给器结构安全需求

(1) 空间需求( )

UL, CSA与VDE安全规格在活性组件之间,以及活性组件与固定金属组件之间,强制规定特定的空间需求,空间需求包括空间距离和沿面距离,空间距离在VDE中又叫间隙距离, 而在UL中则叫分离距离, VDE标准规格中的沿面距离在UL标准规格中则称为分隔距离.

空间距离( ):在两个导电组件之间或是导电组件与物体界面之间经由空气分离测得最短直线距离;

沿面距离():沿绝缘表面测得两个导电组件之间或是导电组件与物体界面之间的最短距离.

(2).电介质测试承受度( test )

当装置上的额定电压为或是更小时，在UL与CSA标准规格中需要做输入至输出与输入至地端的高电位隔离测试(HI-POT test).

(3).漏电流测量( )

UL与CSA标准规格中需要所有露出的固定金属组件必须予以接到大地端,而且经由连接至地端的1500Ω电阻器来测量漏电流; VDE标准规格则规定在1.06倍额定电压下, 由1500Ω电阻器与150nF电容器并联来测量漏电流.

具体测量方法见五. TEST & .

(4).绝缘电阻( )

在VDE标准规格中,输入端与SELV输出电路之间需要有7.0MΩ的最小电阻值，而输入端与较容易受变动的金属组件之间,则需要有2.0MΩ的最小电阻值,而其外施电压则为1分钟.

*** SELV:安全特低电压电路( extra-low )其定义为具有适当保护设计之二次电路,即在任意两个可能碰触组件之间或人体可能碰触到任意组件和产品的接地保护端子之间电压不会超过42.或60Vdc的二次电路;

ELV:特低电压电路(extra-low )其定义为在导体与导体之间或导体对地之间的交流电压峰值不超过42.4Vac或直流电压不超过60Vdc的二次电路;

危险电压( ):交流峰值超过42.4Vac或直流超过60Vdc的电压.

一次侧:内部线路直接连接到主要电源或相关电源部分;

二次侧:电源输出部分主要不是经由一次侧,而是透过变压器和其它隔离器具转换而来者称为二次侧.

(5).PC板需求(PC board )

UL与CSA规格也提供可燃性标准,也就是所有PC板必被UL认可为94V-2或是更好的材料,而VDE规格亦接受这些标准.

附注：防火等级优劣

发泡塑料材料类：HF-1等级较HF-2优,HF-2等级较HBF优;

一般材料:5V优于V-0,V-0优于V-1,V-1优于V-2,V-2优于HB.

3. 变压器结构的安全需求

在VDE标准规格中,对于变压器的设计，制造与利用都有较严格的规定,以满足大多数其它国家的安全需求，在UL标准规格中，要求用在变压器结构中的所有材料，必须有94V-2或是更好的额定值.

(1).变压器的绝缘( )

变压器的绕组依照需求,必须以绝缘做物理上的分隔,在绕组线上的亮漆,瓷漆或洋漆涂料,以及其它的金属组件,石绵与吸收水分的材料,在此需求的目的之内则不考虑绝缘.

(2).变压器的电介质强度( )

当使用复合层的绝缘厚度时,任何两层之间必须能够承受电介质强度,测试时绝缘层接触在一起且测试电位加于外部表面.

(3).变压器的绝缘电阻( )

绝缘用于变压器的结构中必须在绕组之间,以及在绕组与铁心和框架金属板之间,必须有10MΩ的最小电阻值,并在1分钟内提供电压.

(4).变压器沿面与间隙距离( and )

绕组之间;绕组与端点,金属板,铁心,框架,绕组通过引线间;端点之间;端点—铁心与框架之间必须满足一定的空间间隔.

(5).变压器的水阻( )

在高湿度91~95%的情况下,温度在20~30℃之间,变压器须保持绝缘阻抗及介电强度.

(6).VDE规格的变压器温度额定值(VDE )

在正常操作下对特定的绝缘等级而言，最大的稳定化温度必须不超过绝缘等级的温度值.

附注：绝缘等级分为以下七个等级，每一个等级温度（℃）如下

Y A E B F H C

90 105 120 130 150 180 180以上

(7).UL与CSA规格的变压器温度额定值(UL and CSA )

当升高至周围温度(25℃)以上时,UL与CSA规格会规定变压器的温度,可使用两种方法来做温度的测量,热偶法和电阻值法.

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