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电源类产品安规认证结构检查

2017-10-7 09:31 616 0 原作者: 陈超 来自: 优赛科技
简介
本文介绍了电源类产品申请安全认证时,常用标准下的结构检查方法,并指出结构检查时需要注意的一些关键问题。

         电源作为所有电器类产品的能量来源, 在整个产品中占据了十分重要的位置。同时由于其直接与外部电源网连接, 很容易对人体造成各种伤害。因此在安规认证中, 电源一直是作为一个重点考察的对象。本文主要介绍电源类产品在安规认证时, 常见标准下的结构检查的相关内容。

1. 外观检查

        外观检查是检查使用者是否有可能直接接触到电源内危险带电器件。主要方法是目测加测试指, 首先观察是否有危险带电器件裸露在产品外部, 然后用测试指确认是否可以从外壳开孔处( 如: 散热孔, 可拆卸的连接口等) 深入产品内部接触到危险带电器件或测试指与危险带电器件之间的距离小于标准要求。
       注: 电源类产品要注意输出端口, 如果产品本身的输出电压超过人体安全电压, 则要注意输出端口必须改为单极不可触摸端口。

2. 爬电距离与电气间隙(Creepageand Clearances distances)

         爬电距离和电气间隙是产品结构检查中最关键的两个部分。一般结构检查也大部分是指这两个方面的检查。
         首先说明爬电距离和电气间隙的定义。

( 1 ) 定义:
          爬电距离( C r e e p a g ed i s t a n c e s ) : 指两带电体之间经过绝缘体表面测量的最短距离。
          电气间隙( C l e a r a n c e s ) : 指两带电体之间的空间最短距离。

( 2 ) 爬电距离和电气间隙的测量方法:
         在测量爬电距离跟电气间隙时要注意一个问题, 如果测量的两带电体之间的空间距离小于一定数值时, 那么爬电距离跟电气间隙的距离则完全一样。以下表E N 6 0 9 5 0标准中的X值为例:

                                                                    表1 Table F.1-Value of X

                                             


          P o l l u t i o n D e g r e e : 污染等级指数, 一般绝缘体等级在没有特别提到的情况下全部默认为D e g r e e 2 。即是指一般情况下X取值1 m m。

          图1 - 图2 为爬电距离与电气间隙的测量示意图, 其中实线表示电气间隙, 虚线表示爬电距离。图3为常见测量示意图。


                                       

                                  图1 当空间距离小于X时,爬电距离=电气间隙示意图


                                        

                                      图2 当空间距离大于X时,爬电距离和电气间隙示意图


                                    

                                     

                                                    图3  常见情况的测量示意图


3. 爬电距离和电气间隙的限定值


        要确定两个带电体之间怕电距离和电气间隙的限定值, 首先要判断两者之间采用何种类型绝缘。绝缘一般分以下几类: 功能绝缘, 基本绝缘, 附加绝缘, 加强绝缘。一般在电源产品中具体位置的绝缘类型如下:


       ( 1 ) L / N 之间,保险丝不同极性之间:基本绝缘。

       ( 2 ) 初级元器件与次级元器件之间:加强绝缘。

       ( 3 ) 危险带电体与使用者在使用时可接触的部件之间: 加强绝缘。

       ( 4 ) 其他同极性带电体之间:

        功能绝缘然后, 测量的两带电体之间的工作电压值, 根据具体工作电压值来参照不同标准确定具体距离限值。因为功能绝缘不需要考虑距离, 所以一般标准给出的都是基本绝缘与附加绝缘的限值。

        加强绝缘则将基本绝缘的限值乘以2即可。


4.测量位置


         一般电源类产品检查爬电距离与电气间隙需观察以下位置:


4.1 PCB板元件面和铜箔面:(两个面都要测量)


        ( 1 )输入线L与N之间,L 与N 之间为基本绝缘, 工作电压就是输入的额定电压, 常用各个标准中的限值如表2。

        ( 2 ) 保险丝两脚之间, 同样为基本绝缘,限值同上表。

        ( 3 ) 初级电路与次级电路之间。


         初级电路与次级电路之间规定需要加强绝缘, 具体限值需要根据实际测量出来的两电路之间带电体工作电压来确定。常见限值如表3。

                                              表2 电气间隙与爬电距离标准限值表(一)

        

                                    

                                           表3 电气间隙与爬电距离标准限值表(二)

       


4.2 内部危险带电部件与使用者可接触部件之间:主要观察输入插脚和在正常使用时使用者


      可接触面之间的距离, 以及初级铜箔、元器件与外壳之间的距离( 注: 此处的元器件与外壳的距离, 是指危险带电体到外壳上人体可接触到的缝隙的距离, 而不是指直接到外壳上的距离。)


4.3 变压器内部:变压器内部的爬电距离与电气间隙的测量比较复杂,电源中常用的变压器可以分为开关电源用的高频变压器以及线性电源使用的线性变压器。


( a ) 高频变压器绕线示意如图4 , N 1 , N 3 , N 4 为初级线圈, N 2 为次级线圈。E 1 , E 2为屏蔽层, 外侧为变压器骨架( B o b b i n ) 阴影部分为挡墙( M a r g i n a l T a p e )。


        需要测量的位置分别是线圈N 1 , N 3 , 和N 4 到线圈N 2 的距离。假设线圈与线圈之间的绝缘胶带单层厚度为0 . 0 5 m m,而图中档墙的宽度为3 m m , 那么, N 1 到N 2 的爬电距离为:


                 D c r = N 1 挡墙宽度+ N 1 绝缘胶带厚度+ E 1 厚度+ N 2 绝缘胶带厚度+N 2挡墙宽度

                        = 3 m m + 0 . 0 5 m m + 0 . 0 5 m m+0 . 0 5 * 2 m m+3 m m

                        =6 . 2 0 m m


         同理, N 3 , N 4 到N 2 的爬电距离D c r 2和D c r 3分别为


                 D c r 2=N 3挡墙宽度+N 3绝缘胶带厚度+ E 2 厚度+ N 2 绝缘胶带厚度+N 2挡墙宽度

                             = 3 m m + 0 . 0 5 m m + 0 . 0 5 m m+0 . 0 5 * 2 m m+3 m m

                             =6 . 2 0 m m


D c r 3=N 4挡墙宽度+N 4绝缘胶带厚度+ N 3 线径+ N 3 绝缘胶带厚度+ E 2 厚度+ N 2 绝缘胶带厚度+N 2挡墙宽度

         =3 m m+0 . 0 5 m m+0 . 3 5 m m+0.05mm+0.05mm+0.05*2mm+3mm

         =6 . 6 0 m m


        一般来说, 只要邻近的初级线圈和次级线圈的爬电距离足够, 那么其他的初级线圈和次级线圈之间的距离也肯定是足够的了。

        另外, 如果初级线圈和次级线圈中某一级是使用的三重绝缘线, 那么, 就可以不用考虑线圈之间的爬电距离了。

        除了需要考虑线圈与线圈之间的距离外, 还需要考虑的就是不同级变压器插脚之间的距离以及变压器插脚到不同级线圈之间的距离。


                     

                                                                图4 高频变压器绕线示意图


( b ) 线性变压器的话, 相对比较简单, 一般线性变压器只有初级次级两组线圈, 需要测量的位置也一样, 按照基本的测量方法即可。

         线性变压器需要注意的地方是初级线圈的保险丝两脚之间的距离。请看下图5。

         图5 中, 需要注意的点有A ,G 两点。这两点是处于保险丝前端, 与输入端L 直接相连, 必须保证与保险丝另外一脚以及内部线圈的距离足够。如果距离不够一般使用绝缘胶带来增加距离。


                                                  

                                                   图5 初级线圈的保险丝两脚之间距离示意图


5.其他


        ( a ) 元器件的松动或脱落可能降低爬电距离或电气间隙的话, 那么这些元件应添加可靠的固定。例如: 电源内部线, 电容, 三极管等。一般采取的办法有点胶固定,扎带固定等。

        ( b ) U L 1 3 1 0 : C U L 认证时对于电源结构还有以下特殊要求:直插式电源中, 电源插脚位置与该面外壳的转角处的距离要超过8 m m。



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