安规设计注意事项

安規簡介1.安規簡介:安規也就是安全標準規格,安規對製造的裝置與電元件有明確的陳述與指導,提供具有安全與高品質的產品給終端設備使用者；目的主要是用來防止electricshock,energyhazards,fire,mechanicalandheathazards,radiationhazards，chemicalhazards等對人體造成的傷害。一般，每一個國家都可以建立自己本國的電氣安全標準,但是大多數的電源供給器製造廠商都是使用IEC,VDE,UL,CSA安全標準作為解決安全之需求.UL與VDE的安全標準有本質上的差異,UL規格比較集中在防止失火的危險,而VDE規格則比較關于作業人員的安全,對于電源供給器而言,VDE乃是最嚴厲的電氣安全標準.。安規政策:高壓測試和接地測試零缺點。2.電源供給器階組安全需求(1)空間需求(spacingrequirements)UL,CSA與VDE安全規格在活性元件之間,以及活性元件與固定金屬元件之間,強制規定特定的空間需求,空間需求包括空間隔離和沿面距離,空間隔離在VDE中又叫間隙距離,而在UL中則叫分離距離,VDE標準規格中的沿面距離在UL標準規格中則稱為分隔距離。空間隔離(Creepagedistance):在兩個導電元件之間或是導電元件與物體介面之間經由空氣分離測得最短直線距離;沿面距離(clearance):沿絕緣表面測得兩個導電元件之間或是導電元件與物體介面之間的最短距離。(2)電介質測試承受度(dielectrictestwithstand)當裝置上的額定電壓為250Vac或是更小時，在UL與CSA標準規格中需要做輸入至輸出與輸入至地端的高電位隔離測試(HI-POTisolationtest).(3)漏電流測量(leakagecurrentmeasurement)UL與CSA標準規格中需要所有露出的固定金屬元件必須予以接到大地端,而且經由連線至地端的1500Ω電阻器來測量漏電流;VDE標準規格則規定在1.06倍額定電壓下,由1500Ω電阻器與150nF電容器並聯來測量漏電流.具體測量方法見五.SAFETYTEST&EVALUATION.(4)絕緣電阻(insulationresistance)在VDE標準規格中,輸入端與SELV輸出電路之間需要有7.0MΩ的最小電阻值，而輸入端與較容易受變動的金屬元件之間,則需要有2.0MΩ的最小電阻值,而其外施電壓則為1分鐘500Vac.***SELV:安全特低電壓電路(safetyextra-lowvoltagecircuit)其定義為具有適當保護設計之二次電路,即在任意兩個可能碰觸元件之間或人體可能碰觸到任意元件和產品的接地保護端子之間電壓不會超過42.4Vacpeak或60Vdc的二次電路;ELV:特低電壓電路(extra-lowvoltagecircuit)其定義為在導體與導體之間或導體對地之間的交流電壓峰值不超過42.4Vac或直流電壓不超過60Vdc的二次電路;危險電壓(hazardousvoltage):交流峰值超過42.4Vac或直流超過60Vdc的電壓.一次側:內部線路直接連線到主要電源或相關電源部分;二次側:電源輸出部分主要不是經由一次側,而是透過變壓器和其它隔離器具轉換而來者稱為二次側.(5)PC板需求(PCboardrequirements)UL與CSA規格也提供可燃性標準,也就是所有PC板必被UL認可為94V-2或是更好的材料,而VDE規格亦接受這些標準.印刷電路板須印刷製造商fileNo或商標與板材型號/UL零配件安規標示.附註：防火等級優劣發泡塑料材料類：HF-1等級較HF-2優,HF-2等級較HBF優;一般材料:5V優於V-0,V-0優於V-1,V-1優於V-2,V-2優於HB.3.變壓器階組的安全需求在VDE標準規格中,對于變壓器的設計，製造與利用都有較嚴格的規定,以滿足大多數其它國家的安全需求，在UL標準規格中，要求用在變壓器階組中的所有材料，必須有94V-2或是更好的額定值.(1).變壓器的絕緣(transformerinsulation)變壓器的繞組依照需求,必須以絕緣做物理上的分隔,在繞組線上的亮漆,瓷漆或洋漆塗料,以及其它的金屬元件,石綿與吸收水分的材料,在此需求的目的之內則不考慮絕緣.(2).變壓器的電介質強度(transformerdielectricstrength)當使用複合層的絕緣厚度時,任何兩層之間必須能夠承受電介質強度,測試時絕緣層接觸在一起且測試電位加於外部表面.(3).變壓器的絕緣電阻(transformerinsulationresistance)絕緣用於變壓器的階組中必須在繞組之間,以及在繞組與鐵心和框架金屬板之間,必須有10MΩ的最小電阻值,並在1分鐘內提供500Vac電壓.(4).變壓器沿面與間隙距離(transformercreepageandclearancedistance)繞組之間;繞組與端點,金屬板,鐵心,框架,繞組通過引線間;端點之間;端點—鐵心與框架之間必須滿足一定的空間間隔.(5).變壓器的水阻(transformermoistureresistance)在高溼度91~95%的情況下,溫度在20~30℃之間,變壓器須保持絕緣阻抗及介電強度.(6).VDE規格的變壓器溫度額定值(VDEtransformertemperaturerating)在正常作業下對特定的絕緣等級而言，最大的穩定化溫度必須不超過絕緣等級的溫度值.附註：絕緣等級分為以下七個等級，每一個等級溫度（℃）如下:YAEBFHC90105120130150180180以上(7).UL與CSA規格的變壓器溫度額定值(ULandCSAtransformertemperaturerating)當升高至週圍溫度(25℃)以上時,UL與CSA規格會規定變壓器的溫度,可使用兩種方法來做溫度的測量,熱偶法和電阻值法.設計時安規注意事項1.零件選用(1)在零件選用方面,要求掌握:a.安規零件有哪些?(見三.安規零件介紹)b.安規零件要求安規零件的要求就是要取得安規機構的認證或是符合相關安規標準;c.安規零件額定值任何零件均必須依MANUFACTURE規定的額定值使用;I額定電壓;II額定電流;III溫度額定值;安規零件要求須控制廠商,型號及規格a.保險絲(Fuse)b.X電容(X-Cap)c.Y電容(Y-Cap)d.ACInlete.突波吸收器(Varistor)f.光耦合器(Photocoupler)g.塑膠外殼(PlasticEnclosure)h.變壓器(Transformer)i.交流開闢(ACSwitch)只控制規格a.一次側線圈類零件(PrimaryCoil,NoiseFilter)b.熱敏電阻(Thermistor)c.橋式整流器(BridgeDiode)d.主晶體(SwitchingTransistor)e.洩放電阻(BleederResistor)f.StorageCapacitorg.DCcord線材要求一般要求申請時UL會要求所有線材均需通過UL的認証,而且在線材外被要標示相關資料如ULFileNo.,型號,電壓及溫度…等.線材固定線材於固定處一定要有雙重的固定方式，一般以銲錫再加機械固定為主。如綁線再加銲錫、勾住端子再焊接、焊接再加熱縮套管等，是常用且可以被接受的方式。※若以上零件有變更時請通知安規人員以判斷是否需要提出增加報備.(2)零件的溫升限制a.一般電子零件:依零件規格之額定溫度值,決定其溫度上限b.線圈類:依其絕緣系統耐溫決定ClassAΔT≦75℃ClassEΔT≦90℃ClassBΔT≦95℃ClassFΔT≦115℃ClassHΔT≦140℃c.人造橡膠或PVC被覆之線材及電源線類:有標示耐溫值T者ΔT≦(T-25)℃無標示耐溫值T者ΔT≦50℃d.Bobbin類:無一定值,但須做125℃球壓測試;e.端子類別:ΔT≦60℃f.溫升限值I.如果有規定待測物的耐溫值(Tmax),則:ΔT≦Tmax-TmraII.如果有規定待測物的溫升限值(ΔTmax),則:ΔT≦ΔTmax+25-Tmra其中Tmra=製造商所規定的裝置允許作業室溫或是25℃(3).使用耐然零件:a.PCB:V-1以上;b.FBT,CRT,YOKE:V-2以上;c.WIRINGHARNESS:V-2以上;d.CORDANONORAGE:HB以上;e.其它所有零件:V-2以上或HF-2以上;f.例外情形:下述零件與電子零件(限會在失誤狀況下,因溫度過高而引燃的電子零件)若相隔13mm以上,或是相互間以至少V-1等級之障礙物隔開,則其耐燃等級要求如下:I.小型的齒輪,凸輪,皮帶,軸承及其它小零件,不須防火証明;II.空氣載液的導管,粉狀物容器及發泡塑料零件,防火等級為HB以上或HBF以上.防火等級:防火等級的要求是依照實際使用時的條件來訂定,而其目的是為了避免產品在使用時發生燃燒甚至引發火災.等級的區分:在IEC60950(EN60950,UL1950)條文1.2.13中將防火等級分為(a)Class5V(b)ClassV-0,(c)ClassV-1,(d)ClassV-2and(e)ClassHB五種(定義方式請參考標準條文1.2.13.2~5);而其耐燃程度依序為5V=V-0V-1V-2HB,不同的使用條件有不同的等級要求,所以在材料選用時需詳細評估以節省成本並符合安規的要求.使用條件:(a)Class5V:使用於總重量大於18kg的產品防火外殼,如19吋以上之Monitor…等.(b)ClassV-0:標準中無定義,但因其等級較V-1高且成本差不多,所以常有廠商會使用V-0等級來取代V-1等級.(c)ClassV-1:使用於總重量小於18kg的ClassI,II產品防火外殼或電源無法符合LimitedPowerSource的ClassIII產品,如Adapter或17吋以上之LCDMonitor…等.(d)ClassV-2:使用於防火外殼內部之零組件或是有ClassV-1等級以上之材質擋住或包住的情況下,如Adapter內部的電阻,電容,Mylarsheet…等.(e)ClassHB:使用於電源可符合LimitedPowerSource的ClassIII產品,如PDA,NoteBook…等.以上,詳細規定請參考標準條文4.4.g.下述件不須防火証明:I.膠帶;II.已獲認證零件;III.密封於無開孔且體積小於0.06m金屬殼內之零件;IV.儀錶殼,儀表面,指示燈或寶石,置於至少V-1等級的PCB上的IC,電晶體,光耦合器及其它小零件的外殼.2.整體組態(1)安全距離(沿面距離Creepage和空間隔離Clearances)如果知道了工作電壓及絕緣等級,就可決定所需之安全距離.表一:絕緣等級及各式絕緣適用情形作業型(OPERAATIONALINSULATION)介於兩不同電壓之零件間介於ELV(SELV)及接地導電零件間基本型(BASICINSULATLON)介於具危險電壓零件及接地導電零件間介於具危險電壓零件及接地導電零件間介於PRI的電源導體及接地屏蔽物或主電源變壓器的鐵心間做為雙重絕緣一部分補充型(SUPPLEMENTARYINSULATION)介於可觸及導體零件及在基本絕緣損壞後有可能帶有危險電壓的零件間做為雙重絕緣一部分雙重或加強型(DOUBLE/REINFOREDINSULATION)介於PRI電路及可觸及未接地導電零件間介於PRI電路及浮接的SELV電路間介於PRI電路及TNV電路間凡是人體會觸摸到的部分工作電壓的決定:*量測dc電壓時,任何重疊漣波之峰值應包括在內;*非重複性的突波不予考慮;*在決定空間隔離及電氣強度測試電壓時,ELV或SELV電路的電壓應視為零,但在決定沿面距離時,則須按實際電壓計算;*可觸及的未接地導體零件應視為接地;*若變壓器之繞組或其它部份為浮接,則視為接地,並因此獲得最大的工作電壓;*在雙重絕緣處,橫跨基本絕級的工作電壓值,應先將補充絕緣處短