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PCB规划之安规标准

安规就是产品认证中对产品安全的要求,包含产品零件的安全的要求、组成成品后的安全要求。安规其实是中国人自己的产物,国外一般会叫成regulatory。什

安规便是产品认证中对产品安全的要求,包括产品零件的安全的要求、组成制品后的安全要求。安规其实是中国人自己的产品,国外一般会叫成regulatory。

什么是安规?

安规——最佳的英文解说应当是Production Compliance。是指产品从规划到出售到终端用户,贯穿产品运用的整个寿数周期,相关于出售地的法令、法规及标准产品安全契合性。这种产品安全契合性不仅仅包括了一般意义上的产品安全,一起还包括产品的电磁兼容与辐射、节能环保、食品卫生等等方面的要求。她应当不仅仅是一种要求、一本标准、一张证书、一份测验报告所能替代或能阐明的,更应该是贯穿了产品生命周期的一种产品安全职责和活动。

单纯地把安规理解为认证应当是片面的。认证仅仅评价产品契合性的一种手法或进程,可是它不是必需的手法或进程。这种契合性应当在产品规划之初予以查核,经过但不必定经过第三方经过测验,调查产品对相关法令、法规及标准的契合性,对可预见或不行预见的风险进行评价,确保运用者在运用进程中尽或许地避免呈现预见或不行预见的人身损伤或财产损失。

安规经过模仿终端客户或许的运用办法,经过一系列的测验,查核产品在正常或非正常运用的状况下或许呈现的电击、火灾、机械损伤、热损伤、化学损伤、辐射损伤、食品卫生等等损害,在产品出厂前经过相应的规划,予以防备。

此安规标准适用于输入电压低于600V的缺点类设备的PCB安规规划。

榜首部分 安规根底知识

UL与 VDE的安全标准有本质上的差异,UL标准比较会集在避免失火的风险,而 VDE标准则比较关于操作人员的安全,关于电源供应器而言,VDE乃是最严峻的电气安全标准.

下面的安全件均需求有VDE and UL证书(假如到加拿大的机型还外加CUL证书):

1. 变压器(骨架、绝缘胶带、聚酯绝缘胶带)

2. 滤波器(骨架、绝缘胶带、聚酯绝缘胶带)

3. 光耦

4. Y电容

5. X电容

6. PCB原料(并包括制板黄卡)

7. 可燃性塑胶原料(包括前面板、电源板支撑胶柱、电源板绝缘PVC、保险管座、电源线插座VH-3等)

8. 保险管

9. 热缩套管

10.大容量的电解电容.

11.各类线材

空间间隔(clearance) / 电气空地:

在两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间测得的最短空间间隔。

沿面间隔(Creepage ) / 爬电间隔:

沿绝缘外表测得的两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间的最短途径。

防护界面(boundingsurface):

电气防护外壳的外外表,关于可触及绝缘资料能够认为是在资料外表上压贴了金属箔那样的外表。

抗电强度:

又名电介质强度测验, 英文为hipot test, 大概是最多人知道的和常常履行的生产线安全测验。实际上,标明它的重要性是每个标准的一部分。 hipot 测验是承认电子绝缘资料足以反抗瞬间高电压的一个非损坏性的测验。 这是适用于一切设备为确保绝缘资料是满意的的一个高压测验。 进行hipot 测验的其它原因是, 它能够查出或许的瑕疵譬如在制作进程期间形成的漏电间隔和电气空地不行。

测验办法便是在沟通输入线之间或沟通输入与机壳之间将零电压添加到3000V沟通或4200V直流时,不击穿或拉电弧就合格。

温度:

安全标准对电子电器的求很严,并要求资料有阻燃性,开关电源的内部温升不该超越65℃,比方环境温度是25℃,电源元器材的温度应小于90℃。但一般来说,不管是UL或CE认证的测验中,都是依照元器材(特别是安全器材)的安全证书所标识的耐温限值为标准。 安规测验中表明温度单位为K(热力学温标又称开尔文温标,或称绝对温标,它规则分子运动中止时的温度为绝对零度,记符号为K。),它是减去室温的才得出的成果。

接地测验:

亦称接地连续性测验, 接地测验有必要对一切一类产品(Class I)进行。测验的意图是确保产品上的一切在单一绝缘失效的景象下会变成带电体,而且能够被运用者触摸到的导电性部件被牢靠衔接到电源输入的接地址。 换句话说, 一个接地测验运用大电流的低电压源加到接地回路来核实接地途径的完好性。

经过丈量衔接在维护接地衔接端子或接地触点和零件之间的阻抗来判别是否契合标准要求, 阻抗不超出产品安全标准承认的某个值则认为是契合要求的。 必定要记住, 从结构和规划观念来看, 用做维护接地的导体不该该包括任何的开关或保险丝。

漏电流丈量(leakage current measurement)

UL与 CSA标准标准中需求一切显露的固定金属组件有必要予以接到大地端,而且经由衔接至地端的 1500Ω电阻器来丈量漏电流; VDE标准标准则规则在 1.06倍额外电压下, 由 1500Ω电阻器与 150nF电容器并联来丈量漏电流.

经过阻隔变压器在电源的前方或零线与易触及的金属之间串接电流表,开关电源的漏电流在260V沟通输入下不该超越3.5mA。

绝缘电阻( insulation resistance)

在 VDE标准标准中,输入端与 SELV输出电路之间需求有 7.0MΩ的最小电阻值,而输入端与较简单受变化的金属组件之间,则需求有 2.0MΩ的最小电阻值,而其外施电压则为 1分钟 500Vac.

SELV:安全特低电压电路(safety extra-low voltage circuit)其界说为具有恰当维护规划之次级电路,即在恣意两个或许碰触组件之间或人体或许碰触到恣意组件和产品的接地维护端子之间电压不会超越 42.4Vacpeak或 60Vdc的次级电路;

ELV:特低电压电路(extra-low voltage circuit)其界说为在导体与导体之间或导体对地之间的沟通电压峰值不超越 42.4Vac或直流电压不超越 60Vdc的次级电路;

风险电压(hazardous voltage):沟通峰值超越 42.4Vac或直流超越 60Vdc的电压.

关于PCB

1. 正常状态下,若某点可得功率超越15W或作业电压超越50V,则阻燃等级需V-1以上;若某点在作业电压超越400V的状况下可得功率超越15W,则阻燃等级需V-0,且厂家需求有射出进程的认证(UL6500标准);

正常状态下,若某点在作业电压超越50V,小于等于400V时,可得功率超越15W,则阻燃等级需V-1以上;若某点在作业电压超越400V的状况下可得功率超越15W,则阻燃等级需V-0(EN60065标准)。

2.保险丝额外值需标示在保险丝座周围,格局例如“T315mA L125V”

3.板子上的变压器和滤波器,应贴有标示厂家称号(或商标)和类型的标签

4.电路图中安全器材周围要加上 标志

5.关于class I产品,初次级间用一个Y2电容即可;关于class II产品,要用两个Y2电容串连或一个Y1电容

6.a.初次级间绝缘要为加强绝缘,与周围外壳间间隔亦要到达加强绝缘的要求;L,N之间,保险丝两脚位间要有根本绝缘。具体数值需依据作业电压来定.(UL6500标准);

关于EN60065标准,大体与UL6500标准相同,不过因为电压一般为230V左右,因此关于加强绝缘一般要求为6mm的间隔,关于根本绝缘一般为3mm。具体数值依然要依据作业电压来承认(EN60065标准)。

电源板上初次级间的间隔在规划时需考虑到最少要有6mm的安全间隔

b.对低压区的一切线材加以固定,以确保其间隔高压电路(包括元件及布线)的爬电间隔及电气空地有必要确保大于6mm , 例如:我司机型中给解码板供电的排线就归于根本绝缘线体,因此其与电源板上的初级区域的安全间隔有必要确保在外加2N的力施加在此排线上时,能有最少6mm的间隔。相同,在归于低压区域的一切器材在施加2N的外力时能使其与高压区域的安全间隔在最少6mm。

c.关于需求绝缘垫片(PVC)的机型,其绝缘垫片的方位须确保高压区电路(包括元件、布线及电源线尾部根本绝缘段)至上盖(或底板)的电气空地大于6mm,例如:在给机壳上盖施加20N的力的状况下,插在电源板上的电源线(及开关电源线)尾端暴露的根本绝缘线体到机壳上盖的最短间隔不能小于6mm,假如此最短间隔或许会小于6mm,则需加绝缘垫片PVC,并在加贴绝缘垫片PVC的状况下,有必要确保此暴露的根本绝缘线体间隔到最近的机壳上盖导体(即PVC的边际)不能小于6mm;

7.保险丝若为listed的,则可随意报备;若为recognized的,则报备前需做测验

8.UL与 CSA标准也供给可燃性标准,也便是一切 PC板必被 UL认可为 94V-2或是更好的资料,而 VDE标准亦接受这些标准,可燃资料包括面壳,电源板等板卡支撑胶柱,各种固定胶带等。.

附注:防火等级好坏

发泡塑料资料类:HF-1等级较 HF-2优,HF-2等级较 HBF优;

一般资料:5V优于 V-0,V-0优于 V-1,V-1优于 V-2,V-2优于 HB.

关于外壳

主体部分阻燃等级需为V-0,且厂家需有射出进程的认证(UL6500);

外壳阻燃等级的要求一般要依据起火源对外壳间隔的多少来承认(EN60065)。

外壳的开孔在规划时应确保时悬挂的外来物在进入通风孔或其他孔洞时不会变成风险带电体,其间EN60065标准中要求用一个直径为4mm、长度为100mm的金属实验针插到孔内来查验是否合格,其间以实验针一端悬空自由地刺进,刺进深度不超越其长度。

关于变压器

在 VDE标准标准中,关于变压器的规划,制作与运用都有较严厉的规则,以满意大多数其它国家的安全需求,在 UL标准标准中,要求用在变压器结构中的一切资料,有必要有 94V-2或是更好的额外值.

(1).变压器的绝缘( transformer insulation)

变压器的绕组依照需求,有必要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,石绵与吸收水分的资料,在此需求的意图之内则不考虑绝缘.

(2).变压器的电介质强度(transformer dielectric strength)

当运用复合层的绝缘厚度时,任何两层之间有必要能够接受电介质强度,测验时绝缘层触摸在一起且测验电位加于外部外表.

(3)变压器的绝缘电阻(transformer insulation resistance)

绝缘用于变压器的结构中有必要在绕组之间,以及在绕组与铁心和结构金属板之间,有必要有 10MΩ的最小电阻值,并在 1分钟内供给 500Vac电压.

(4).在规划变压器时,请确保变压器的次级绕组与初级管脚、初级绕组与次级管脚的爬电间隔须有6mm的安全间隔(能够经过添加白色的绝缘胶带Margintape宽度或悉数管脚加上套管Tube来完成),并同一极性的绕组间应有两层绝缘胶带Tape。

变压器的标签上需求标上商标(trade mark)或生产商的厂名(manufacturer name)。

关于绝缘资料

要确保开关的防触电维护,就有必要有牢靠的绝缘结构,而绝缘资料的安全性又是确保绝缘结构牢靠性的根底,因此,绝缘资料的选用应考虑:

1. 支承、掩盖或包裹带电部分的部件,不得因为受热而危及其安全性,有必要选用有满意耐热才干的资料;

2.

a.对两层绝缘,其根本绝缘或附加绝缘的厚度应至少为0.4mm。

b.当加强绝缘不接受在正常作业条件和毛病条件的温度下或许会导致绝缘资料变形或劣变的任何机械应力时,则该加强绝缘的最小厚度应为0.4mm。

c.电线或电缆中的风险带电导体与可触及零部件之间,或许风险带电零部件与电线或电缆中和可触及导电零部件衔接的导体之间的内部导线绝缘,假如是由聚氯乙烯资料制成,则厚度至少应为0.4mm。

d.在DVD中,下列零部件之间应具有两层绝缘:

—— 可触及零部件与电线或电缆中和电网电源导电衔接的电线或电缆的导体之间;

—— 电线或电缆中和可触及导电零部件衔接的导体和与电网电源导电衔接的零部件之间。

第二部分、安规规划相关概念界说:

1 一次电路 primary circuit

直接与AC电网电源衔接的电路。例如:与AC电网电源衔接的设备,变压器、电动机、其它负载设备初级绕组,以及与电网衔接的各种设备。

2 二次电路 secondary circuit

不与一次电路直接衔接,而是由变压器、变换器或等效的阻隔设备供电或只用电池供电的一种电路。

3 风险电压 hazardous voltage

存在于既不契合限流电路悉数要求也不契合TNV电路悉数要求的电路中,其沟通峰值超越42.4V或直流值超越60V的电压。

注:不管电压凹凸,一次电路都是风险电压电路。

4 特低电压电路 extra -low voltage (ELV)circuit

在正常作业条件下,在电路的恣意两个导体之间或任一导体与地之间电压的沟通峰值不超越42.4V或直流值不超越60V的二次电路;至少运用根本绝缘与风险电压阻隔,但它既不契合SELV电路的悉数要求,也不契合限流电路(见3.18)的悉数要求。

5 安全特低电压电路 safety extra-low voltage (SELV)circuit

作了恰当的规划和维护的二次电路,使得在正常条件下和单一毛病条件下,恣意两个可触及的导体之间的电压值均不会超越安全值。

6 功用绝缘 functional insulation

仅为设备正常作业所需的绝缘。

注:所界说的功用绝缘并不起防电击的效果。可是,它能够用来减小点燃和着火的风险的或许性。

7 根本绝缘 basic insulation

对防电击供给根本维护的绝缘。

8 附加绝缘 supplementary insulation

除根本绝缘以外施加的独立的绝缘,用以在根本绝缘一旦失效时仍能避免电击。

9 两层绝缘 double insulation

由根本绝缘加上附加绝缘组合构成的绝缘。

10 加强绝缘 reinforced insulation

一种单一的绝缘结构,在本标准规则的条件下,其所供给的防电击的维护相当于两层绝缘。

11 电气空地 clearance

在两个导电零部件之间或导电零部件与设备界面之间测得的最短空间间隔。

12 爬电间隔 creepage distance

沿绝缘外表测得的两个导电零部件之间或导电零部件与设备界面之间的最短间隔。

13 绝缘穿透间隔 distances through insulation

在两个导电零部件之间或导电零部件与设备界面之间的绝缘资料的最小厚度

14 维护接地导体 protective earthing conductor

用来把设备的电源维护接地端子,同建筑物装置接地址衔接起来的建筑物装置布线或电源中的导线。

15 维护衔接导体 protective bonding conductor

用来把电源的维护接地端子同设备中为安全意图而需求接地的部分衔接起来的设备中的导线或设备中的一个导电零部件的组合。

16 污染等级 pollution degree

17 资料组别 material group

注:CTI是资料比较漏电起痕指数,一般由资料生产商供给,不能确知时按Ⅲb考虑。

18 装置类别(过电压等级) installation category

依据设备在电力体系中的散布方位(即过电压条件)区别的,分为以下四类:

装置类别Ⅳ:初级电源水平级。如:架空线、电缆体系、配电母线、野外电力线上的 电动机等;

装置类别Ⅲ:配电及操控水平级。如:直接接到配电干线、装入配电箱中的电器;

装置类别Ⅱ:负载水平级。如:操控、发动、堵截电动机用电器,螺线管电磁阀,耗能电器(电灯、电热器、家用电器、便携式设备);

装置类别Ⅰ:信号水平级。如:装置在电力体系结尾的特别设备类别,低压电子逻辑体系、电信、遥控、小功率信号电路中的设备。

第三部分 安规标准

1 承认产品的安规要求适用范围

2 挑选PCB资料

1、PCB板资料一般应选用FR-4,阻燃等级为94V-0,温度等级为130℃,厂家尽或许少,并与现有产品共同。

3 剖析电路特性,承认PCB阻隔

1、断定PCB中哪些是与终究可触及件有电气联络;

2、承认产品输入,输出,接地,及用户可触及端口;

3、假如输入输出是要求阻隔的,则需剖析电路图,找出跨接输入输出的器材,如变压器,光耦,电容器,并制作草图,承认阻隔带。

4、假如是带有阻隔辅佐电源的,也要找出跨接输入输出的器材,制作草图,并标示和主电路的衔接联系,承认阻隔带;

4 剖析电路类型,承认绝缘类型

1、针对用户可触及电路的特色,承认可行的维护办法;关于需求采纳两层维护的电路能够选用:根本绝缘+维护接地,两层绝缘,加强绝缘等三种办法构成。

2、依据绝缘跨接的电路类型,查表2承认绝缘类型;

5 估量作业电压,承认绝缘间隔(估量只作规划参阅,断定合格需经测验承认)

1、依据电路特性,估量绝缘跨接的两电路之间的最大或许作业电压(有效值和峰值),

引荐作业电压有效值保存估量办法为:

一般无PFC等升压电路的一次、二次电路之间按输入最大电压估量,阻隔变压器原副边电压按原边电压最大值加上副边最大值估量;

2、依据产品运用条件,对照污染等级、装置类别界说,承认绝缘间隔应查的表格(参阅表1),再依据绝缘类型和估量的作业电压,查对应的表格,断定绝缘间隔:本标准以信息技术类设备为例 对有PFC或相似升压电路的一次、二次电路之间,PFC前端按无PFC相同估量,PFC后端按PFC输出电压估量,PFC后端阻隔变压器原副边电压按原边电压最大值加上副边最大值估量。

依据运用条件参阅表 1 ,对照污染等级、装置类别界说知,信息技术类设备一般属污染等级为2,装置类别为Ⅱ,查表如下:

跨接一次、二次电路之间的绝缘查表3得到最小电气空地,关于有重复峰值大于电网电压峰值的,如直流变换器,先按绝缘作业电压有效值查表3,再加上按重复峰值查表4的附加气隙,得到最小电气空地;

跨接二次电路之间的绝缘查表5得到最小电气空地;

最小爬电间隔查表6,得到的值与电气空地比较,取较大者为最小爬电间隔值。

3、多层PCB板同一层面上的绝缘间隔承认办法与上述办法相同,PCB层间厚度也与绝缘等级密切相关,作业绝缘、根本绝缘没有厚度要求(只要耐压要求);附加绝缘、加强绝缘要求厚度至少为0.4mm,一起满意耐压要求。

4、引荐依照下列过程进行:

Step1:承认过电压等级,本标准不包括过电压等级3。

Step2:预算作业电压的峰值,重复峰值

Step3:查表3,4,5承认电气空地;而且依据绝缘类型承认终究间隔:

Step4:预算作业电压的有效值;

Step5:估量污染等级和资料的CTI值;

Step6:查表6承认爬电间隔,依据绝缘类型承认终究爬电间隔:

Step7:假如爬电间隔小于电气空地,则选取电气空地的数值为爬电间隔;

5、一般额外输入电压为220V设备,则一次电路与SELV之间应大于5mm;SELV对维护地应大于2mm;输入对维护地应大于3.2mm,考虑到防雷引荐为4mm;

6满意绝缘间隔的断定

绝缘间隔是否契合要求,关于不同的绝缘类型断定办法不同。

6.1 作业绝缘的断定

作业绝缘是确保设备正常作业的绝缘,一般不触及产品的安全功能,因此要求相对宽松,满意下列条件之一,即契合要求:

1、电气空地和爬电间隔契合本标准的要求;

2、短路该绝缘跨接的两电路部分,没有着火、电击等风险状况;

3、能接受相应的抗电强度;

6.2 根本绝缘、附加绝缘、加强绝缘的断定

根本绝缘、附加绝缘、加强绝缘是确保设备的安全功能的绝缘,要求严厉,有必要满意间隔要求,而且满意耐压要求(详见GB4943表18)

7 PCB标识与注意事项

1、保险丝邻近是否有6项完好的标识,包括保险丝序号,熔断特性,额外电流值,防爆特性,额外电压值,英文正告标识,如F101 F3.15AH,250Vac,“CAUTION: For Continued Protection Against Risk ofFire, Replace Only With Same Type and Rating of Fuse”

2、沟通输入标识L、N以及维护接地标识

3、接线端标识应是仅有的,且不易引起混杂、误解。

4、同一设备不同单板之间元器材参阅位最好是仅有的,且单板应有可区别的称号标识;单板应预留恰当的空位,以便贴上条码(或等效辨认标识),不跨接除作业绝缘以外的绝缘,不遮挡其他丝印或标识,也不被遮挡、损坏。

5、PCB板规划时应充分考虑装置运用条件,留出满意的板边距,以满意装置后与外壳或其他元器材电气空地和爬电间隔要求,并避免标识被遮挡、损坏。

6、外形对称元器材PCB规划时应考虑防呆,如IC的榜首脚位为方孔,变压器原副边脚位不对称,贴片IC的榜首脚加一圆点(或等效标识),单板不对称装置或虚开一防呆孔。

7、PCB丝印应包括其版别信息,PCB规划更改,版别应作相应的更改。

8、阻隔带用白色丝印作为区别标识;

9、电击风险的标识见ISO 3864,编号5036;

8 PCB规划更改操控

1、PCB替换新厂家或新资料,有必要供给资料及其阻燃等级UL认证证书给安规室存案;

2、对实施安规操控的量产产品,含正在做和已做完安规认证产品的PCB规划更改(含替换新厂家或新资料),应有具体记载,具体记载应包括更改原因、更改具体描述、更改规划人、日期、版别等,并报安规室认可存案,未经安规室认可,不得在量产产品上运用认证符号;

3、CAD室担任PCB规划时履行本标准,工艺担任审阅PCB安规规划是否契合本标准,确保本标准范围内产品PCB安规规划契合本标准;安规室担任整机产品的安规检查,并监督本标准履行状况;

4、对量产产品PCB规划更改,工艺审阅契合本标准后,工艺部分知会安规室,安规室担任报认证公司认可,认证公司认可后量产产品才干运用认证标识。

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