安规设计手册

第1页共19页安规设计手册版本：V02编制：审核：批准：日期：2009/10/28日期：日期：第2页共19页目录0、概论1、绝缘的分类2、产品资料的安规设计要求3、安规元器件4、安规标识5、产品的安规设计要求5.1工作电压的测量5.2、电气间隙和爬电距离5.3、温升5.4、抗电强度5.5、输出过载及变压器过载5.6、输出短路5.7、风扇堵转及通风孔堵塞5.8、元件故障试验5.9、限流电路（LimitedCurrentCircuit）5.10、接地测试（EarthlingTest）6、附录6.1附录A：电气间隙和爬电距离表6.2、附录5B：抗电强度试验电压表6.3、附录C：异常测试时变压器绕组和电感允许的温度限值第3页共19页0、概论应用安全标准的目的在于减少由于下列危险造成伤害或危害的可能性。—电击；—与能量能关的危险；—着火；—与热有关的危险；—机械危险；—辐射；—化学危险；设计者不仅要考虑设备的正常工作条件，还要考虑可能的故障条件以及随之引起的故障，可预见的误用以及诸如温度、海拔、污染、湿度、电网电源的过压和通信线路的过电压等外界影响。1、绝缘的分类1.1功能绝缘（FunctionInsulation）设备正常工作仅需要的绝缘注：所定义的功能绝缘并不起防电击作用，但是它可以用来减小引燃和着火的危险的可能性1.2基本绝缘（BasicInsulation）对防电击提供基本保护的绝缘1.3附加绝缘（SupplementaryInsulation）除基本绝缘以外施加的独立的绝缘，用以减小在基本绝缘一旦失效仍能防止电击1.4双重绝缘（DoubleInsulation）由基本绝缘加上附加绝缘构成的绝缘1.5加强绝缘（ReinforcedInsulation）一种单一的绝缘结构，在标准（GB4943，UL60950，EN60950）规定的条件下，其所提供的防电击的保护等级相当于双重绝缘注：“绝缘结构”这一术语并不是指该绝缘必须是一块质地均匀的整体，这种绝缘结构可以由几个不能像附加绝缘或基本绝缘那样单独来试验的绝缘层组成。2、产品资料的安规设计要求2.1产品规格书产品规格书应包括：抗电强度的描述、输入输出线与端子的描述、冷却条件的说明（如为强迫风冷且又未自带风扇，则要详细说明风扇的规格和安装位置）、完整的标签等，还应规定额定输入电压（范围）[例如交流电源应标为：200-240VAC或100-240VAC]、额定输入频率（范围）[50/60Hz]、额定输出、入电流（范围）、最大输入、出电流、工作环境温度，额定输出功率（不在安规要求范围内）应与额定输出电压、电流乘积之和相对应；产品规格书应对产品的安装方式或条件、保护接地方式以及安全性警告予以说明，以使公司对于用户的不规范操作带来的危害可以免除责任。另外，产品规格书中的中英文应分开、独立。关于产品规格书的制作和内容的具体要求如下。2.1.1产品外形及主要规格：a.型号应为产品在市场销售的名称，而不能写成公司内部的型号，如D78的产品规格的型号应为PMA52F，而不能写成D78。第4页共19页b.表示范围图的符号应用“-”，而不能用“～”。这个要求也同样适用于整份规格书。2.1.2使用环境：散热方式的自然风冷或强制风冷的条件要写清楚。如果是强制风冷且未自带风扇，则应规定风扇的规格（型号、尺寸大小、电气额定值、风扇转速等）和安装位置以及其它说明，此信息可在“强制风冷环境”一节中详细描述。另外，环境温度要注明清楚。注：环境温度的最大温度会影响到安规的一些测试（如温升、异常测试等），所以在客户的要求内应尽量将环境温度的上限值取低一些。2.1.3电气特性：a.如果产品的初级为危险电压的二次电路（例如DC-48V输入。如果难以判断是否为危险电压的二次电路，可询问安规工程师），且产品本身不能承受加强绝缘的抗电强度，则应在电压输入的备注栏增加说明：“本产品由加强绝缘隔离的变压器或电池供电”。b.额定输入电压（范围）、额定输入频率（范围）、额定输入和输出电流（范围）、最大输出电流要清楚无误。如果自然风冷、强制风冷和不同环境温度时输出带载有所差异，则要详细说明，同样带载跟环境温度有关的也应详细说明，带载情况比较多的话建议用表格的铭牌标签中描述。c.额定电压和额定电压范围的问题：对于AC输入，额定电压应标明为100-240VAC或200-240VAC，额定电压范围则可以是客户指定的输入电压范围，如“85-285VAC”等。对于DC输入，额定电压可标明为“-36—-76VDC”、“-40—-60VDC”等形式，额定电压范围也可标明为客户指定的范围。2.1.4机械特性：a.应对输入、输出连接器进行详细说明。b.如果输出有软线，则应写明各路输出和软线颜色一一对应关系，并同时在铭牌标签中描述c.如果输入有地线（指接大地输入端子到PCB焊接处的连接线），则此输入地线必须用黄绿线，且如果产品的额定电流小于等于16A，需要使用18AWG规格的黄绿线。如果产品的额定电流大于16A，黄绿线的规格请询问安规工程师2.1.5标贴：参考本资料的4.1铭牌标签。2.1.6强制风冷环境模拟：应详细规定风扇的规格（型号、尺寸大小、电气额定值、风扇转速）和安装位置以及其它说明。2.2变压器规格书：变压器规格书中应包括其所用物料的清单（包含名称、规格、制造商、认证编号的信息）；对于安全性隔离变压器，其初、次级绕组出线都就套上绝缘套管并穿过挡墙1～2mm；规格书中应包括所有绕组的铜阻阻值；如果产品需要申请UL认证，则变压器须有变压器绝缘系统认证，且变压器所用的材料及其供应商（磁芯除外）须为其绝缘系统内的材料及其供应商。变压器的尺寸标注不应写为“XXMAX”的格式，而应为“XX±XX”的格式。安全性隔离变压器要有抗电强度的描述，具体耐压值与产品规格书中的相对应变压器应包括型号名称，如果双重绝缘绕组之间至少用三层绝缘胶带，基本绝缘之间至少用两层绝缘胶带第5页共19页2.3电感规格书：如果产品需要申请TUV认证，则需要提供各电感的铜阻阻值。同样，电感的尺寸标注也不应写为“XXMAX”的格式，而应为“XX±XX”的格式。如果产品需要申请UL认证，绕组材料应提供名称、规格、制造商、UL认编号3、安规元器件安规关键性元器件应标注其厂商、规格、型号和参考位号。对于公司的产品来说，安规关键性元器件大体上指：塑胶外壳、铭牌：PCB板、保险丝、保险丝座（如果是塑胶的）；压敏电阻、放电管；电感、变压器（包括bobbin、线材、胶纸、挡墙、套管、清漆等）；光耦、X电容、Y电容；插座、开关、输入塑胶端子、各种软线；热缩管、套管、PVC片、硅胶片、绝缘片；风扇、继电器、温度开关；可恢复保险、Bulk电容、泄放电阻、整流桥、开关管。对于具体机型和具体所用的场合，关键元器件的判定有所不同。除Bulk电容、泄放电阻、整流桥、开关管外，其它关键性元器件一般需要与认证相对应的认证书。（如，产品做UL认证，则需UL证书，做TUV认证，则需VDE证书或TUV证书。）4、安规标识4.1铭牌标签：铭牌标签通常应包括：a.额定电压或额定电压范围。以V为单位，电压范围用“-”隔开，多个额定电压和多种额定电压范围用“/”分开，如100-120V/200-240V，交流供电还应用“～”指明，直流供电应用“”指明。b.额定频率或额定频率范围，频率范围用“-”隔开，多个额定频度和多种额定频率范围用“/”分开，一般标为50/60Hz。（直流供电除外）c.额定输入电流或额定输入电流范围。以mA或A为单位，电流范围用“-”隔开。d.制造商名称或商标。e.产品型号。f.如果是Ⅱ类（ClassⅡ）设备，应有Ⅱ类设备符号“回”。g.如果已通过了认证，则应有相应的认证标志。4.2PCB版的标识：PCB版应丝印其厂商名称（或商标）、规格、防火级别、安规认证号等，还应丝印输入、输出（输出公共端不能用“GND”表示，而应用“COM”表示）标识，火线（L）、零线（N）、地线（G）的标识、接地的标识，保险管的标识、机型号及版本、各元器件的标识等。所有的标识应丝印在显著的位置上，不应被遮挡住，还应清楚无误。保险管的标识必须包括：额定电压、额定电流、位号。如果客户或工程师有其它特性的要求（如慢熔‘T’、快熔‘F’、高分断率‘H’、低分断率‘L’等），也可标上，但工程第6页共19页师必须确定保险管的特性与所标特性一致。如果电源外壳上有保险管座，操作者可直接更换，则此保险管的标识也必须包括快慢熔及高低分断率的特性。4.3整机的标识：开关上应标识其中开/关状态（on/off），电感、变压器上应标识其规格、制造商的商标或名称。产品外壳上各种按纽、输出端子的功能应进行标识。5、产品的安规设计要求5.1工作电压的测量在确定工作电压时，下列所有要求都适用：a.额定电压值或额定电压范围上限值应：-用作一次电路和地之间的工作电压；和-在确定一次电路和二次电路之间的工作电压时应考虑；和b.未接地的一次电路可触及导电零部件应假定其是接地的；和c.如果变压器绕组或其它零部件是接地的，即不与相对于地有确定的电位的电路连接,则应假定该变压器绕组或零部件有一点接地，由于这一点接地而产生最高工作电压；和d.如果使用双重绝缘，则基本绝缘上的工作电压，应按假定附加绝缘为短路的状态来确定，反之亦然。对于变压器绕组之间的双重绝缘，应假定有这样一点发生短路，由于这一点短路而在其它绝缘上产生最高工作电压：和e.对变压器两个绕组之间的绝缘以及对于变压器绕组与另一个零部件之间的绝缘，应取两绕组上任意两点之间的最高电压以及绕组上任意一点与该零部件之间的最高电压。注：一次电路：直接与电网电源连接的电路。二次电路：不与一次电路直接连接，而是由位于设备内的变压器、变换器或等效的隔离装置供电或由电池供电的一种电路。测试方法：（1）测试条件：电压：额定电压的上限或额定电压范围的上限（取较大值，一般AC电源取240V）频率：额定频率的上限或额定频率范围的上限（取较大值）负载：正常工作时的最大负载或负载组合中的最严重情况（取输入电流最大的带载）。（2）测试过程：1、确定所有的受测点：受测点可以是初、次极之间的任意的两点，通常可选取变压器、光耦、Y电容初、次极之间的任意的两个插脚。2、将输出的COM（或输出的负极）和输入的N线（在整流桥前，对于AC-DC电源）或输入的负极（对于DC-DC电源）短接起来，以获取参考电压。如果测量对地的工作电压，可将输入的N线（对于AC-DC电源）或输入的负极（对于DC-DC电源）和地之间连接起来。3、所有接地点应连在一起。4、将示波器的探头分别接到两个受测点上。5、开机，将输入电压、频率、输出负载调到要求的大小。6、调节示波器并读取示波器上显示的工作电压的最大峰值和有效值。7、将示波器的探头接到另外的两个受测点上，重复上述的步骤1到4。第7页共19页8、将测得的数值记录下来。注：确定电气间隙、爬电距离，需要用到工作电压的有效值和最大峰值。确定抗电强度，需要用到最大峰值。（3）判定：无。5.2、电气间隙和爬电距离设备应同时满足安规上对设备所要求的电气间隙和爬电距离。电气间隙和爬电距离的具体数值可参考附录5。1附录A。下面所列出的电气间隙和爬电距离的数值仅作一般情况下参考用，并不代表最后实际情况。5.2.1术语解释：电气间隙：导电体间测得的最短空间距离。爬电距离：导电体间测得的最短绝缘表面距离。一般来说，爬电距离要求的数值比电气间隙要求的数值要大，布线时须同时满足这两者的要求（即要考虑表面的距离，还要考虑空间的距离），开槽（槽宽应大于1mm）只能增加表面距离即爬电距离而不能增加电气间隙，所以当电气间隙不够时，开槽是不能解决这个问题的，开槽时要注意槽的位置、长短是否合适，以满足爬电距离的要求。5.2.2元件及PCB的电气隔离距离：（电气隔离距离指电气间隙和爬电距离的综合考虑）对于Ⅰ类设备的开关电源（本公司的大部分开关电源均为Ⅰ类设备），在元件及PCB板上的隔离距离如下：（下列数值未包括裕量）a、对于AC——DC电源（以不含有PFC电路及输入额定电压范围为1