安规认证中安全距离的测试方法

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1、安规认证中的安全距离测试方法【摘要】 本文就针对安规认证中安全距离的测试，详细介绍了安规认证中的工作电压的测量方法和安全距离的测试方法。关键词： 爬电距离、电气间隙、基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘一、基本概念在 IEC60950、GB4943 的标准中，都规定了根据不同的工作电压等级而需要的最小安全距离， 安全距离规定了爬电距离和电气间隙两种。对于开关电源来讲，需要保证最小的安全距离的地方有 下面两个方面。1 一次测电路对机壳（保护地）的爬电距离和电气间隙。2 一次测电路对二次测安全电路之间的爬电距离和电气间隙。判断爬电距离和电气间隙的最小距离如何确定需要根据电路的工作电压等条件来确定：1. 工

2、作电压的测量：1）. 一般来讲，判断一次侧电路的爬电距离和电气间隙根据输入电压的有效值来判断，如果输 入电压有一定的范围，则取输入电压范围上限的有效值。2）. 判断一次电路和二次电路之间的爬电距离和电气间隙需要测量一次电路和二次电路之间工 作电压，测量方法是将一次侧整流以后的参考地与二次侧的参考地连接起来，测量一次电路和 二次电路之间工作电压，一般测试的地方是变压器、光耦、电容等跨接在一次电路和二次电路 之间工作电压。3）. 测量仪器采用数字示波器来测量，采用示波器的直流耦合档，测试的数据有两个，一个是 有效值、一个是最大值。2. 最小爬电距离的确定：爬电距离：由实际工作电压Vrms、要求的绝

3、缘类型和所处环境的污染等级、材料属性（由CTI 值决定）等因素决定。准确的爬电距离根根据GB4943-2001标准中的附表2L来确定所需的最小爬电 距离查得。在查表时，首先还要确定污染等级和材料组别。1）.污染等级：对于室内使用的工业用或民用的产品，污染等级为II,对于用胶灌封的产品如 模块电源，污染等级为I,对于室外型产品或其它高污染的环境应为III级。2）.材料组别：即材料的CTI （相比漏电起痕指数）值，在整流器当中，涉及到CTI值材料有 印制板、变压器骨架等。目前我们的电源产品所使用的PCB、变压器骨架等材料的CTI值都属于Illa或Illb,模块电源使用的铝基板的CTI值属于II。3

4、) . 对于玻璃、云母、陶瓷等类似的材料，要求的最小爬电距离可以使用等于相应的电气间隙 的数值。即对于这几种材料,要求的最小电气间隙和爬电距离相等。4) . 确定爬电距离所使用的工作电压为有效值或直流值,不考虑短期状态或瞬态的干扰,如果 使用直流值任何叠加的纹波电压可以忽略不记。5) . 表中查的数据是基本绝缘所要求的最小爬电距离,对于加强绝缘的最小爬电距离,是查到 的数据的两倍。6) . 表中的数据是按区间来规定的,对于具体的电压值,还要进行计算来确定,比如,如果电压为380V，应选取表中的300-400V的区间，300-400的区间电压差是100V，爬电距离差是 4-3.2=0.8mm,

5、0.8/100=0.008mm,即在 300V 的基础上每超过 1V,需要增加 0.008mm, 380V 超过 80V，需要增加0.64mm,则基本绝缘需要的最小爬电距离为3.2+0.64=3.84mm,加强绝缘需要的最 小爬电距离为3.84X2=7.68mm。表2L最小的爬电距离(单位：mm)工 作电 压Vrms或Vd.c.功能绝缘、基本绝缘和补充型绝缘污染等级1污染等级2污染等级3材料材料材料I,II,IIIa 或 IIIbIIIIIIa 或IIIbIIIIIIa 或IIIbW50使用附表A.1或附表A.3中对应的 值。0.60.91.21.51.71.91000.71.01.41.82

6、.02.21250.81.11.51.92.12.41500.81.11.62.02.22.52001.01.42.02.52.83.22501.31.82.53.23.64.03001.62.23.24.04.55.042.02.84.05.05.66.30063.24.56.38.09.610.00084.05.68.010.11.012.500015.07.110.012.14.016.000053. 最小电气间隙的确定：基本绝缘和加强绝缘的电气间隙要求按表2H和2J来确定。3.1一次电路的绝缘及一、二次电路之间的绝缘的电气间隙：由工作电压（Vrms和Vp）、要求的绝缘类型和所处环境的污

7、染等级等因素决定。准确的间隙距 离等于表2H和表2J查得的结果之和，即C=C1+C2 （附加电气间隙）【C1 :由表2H得出，依赖于工作电压之Vrms （取自于标签标称值） 附加电气间隙C2：由表2J得出，依赖于工作电压之Vp （取自于实际测量值）】说明：只有当实际工作电压的峰值超过供电电压峰值时，才需要考虑表2J,否则C2 = 0O 具体查表2H方法（即求取C1）如下：1确定设备的供电电压和电源瞬态电压U。根据其值判断其属于哪一列，UW150V or 150VU W300V.2. 确定设备的污染性程度：污染等级 1：设备设计非常严密，灰尘和湿气都不可进入。污染等级 2：设备被设计用于干净的环

8、境，但灰尘和湿气可自由进入。适用于所有 EN/IEC60950 的设备。污染等级3：适用于某特定环境、必能传导污染的设备。3. 依据本标准7.1和7.2确定所要求的绝缘类型。B：基本绝缘，S：补充型绝缘，D：双重绝缘，R：加强绝缘；F：功能绝缘。4. 确定工作电压Vrms或Vd.c.。若此时的工作电压为交流，应该是有效值r.m.s。通常取设 备标签上的标称的供电电压值作为给表2H的工作电压之Vrms。若工作电压介于表2H中的 两电压之间，查表时，取其中较大者。5. 根据工作电压所对应的行与13所对应的列查出要求的最小电气间隙（C1）。表2H： 一次电路的绝缘和一、二次电路之间的绝缘的最小电气间

9、隙最大工 作电压额定电源电压W150Va.c.（瞬态额定值1500V）额定电源电压150Va.c.,W300Va.c.（瞬态额定值2500V）峰值 或直 流正弦 有效 值污染等级1和2污染等级3污染等级1和2污染等级3VVrmsFB/SRFB/SRFB/SRFB/SR71500.4120.81.32.61241.3242101500.5120.81.32.61.4241.5244203001.5241.5241.5241.52484060033.26.433.26.433.26.433.26.4140010004.24.26.44.24.26.44.24.26.44.24.26.4具体查表2J

10、 （即求取C2）方法如下：1.确定设备的供电电压U。根据其值判断其属于哪一列，UW150V or 150VVUW300V.2确定设备的污染性程度。其定义同表2H.3. 依据本标准7.1和7.2确定所要求的绝缘类型。其定义同表2H。4. 确定测量出的实际的峰值工作电压Vp。如果Vp小于供电电压峰值，则表2J不用考虑,C2为0。如果峰值工作电压介于表2J中的两电压之间，查表时，取其中较大者。5. 根据峰值工作电压所对应的行与前13所对应的列查出要求的附加电气间隙（C2）。表2J:峰值工作电压超过交流电源电压的一次电路的绝缘的附加电气间隙额定电源电压W150Va.c.额定电源电压150Va.c.,

11、W300Va.c.附加电气间隙mm污染等级1和2污染等级3污染等级1、2和3绝缘类型最大峰值工作电压（V）最大峰值工作电压（V）最大峰值工作电压（V）F、B 或 SR210210420002982944930.10.23863795670.20.44744636400.30.65625477130.40.86506327870.51.07387158600.61.28268009330.71.4914一10060.81.61002一10800.91.81090一11531.02.0一一12261.12.2一一13001.22.43.2二次电路的绝缘的电气间隙：由表2K对应的数值来确定二次电路绝

12、缘的电气间隙，具体查表2K的步骤如下：a. 确定设备的供电电压和二次电路应承受的瞬态额定电压U。根据其值判断其属于哪一列，U W150V or 150VUW300V.就我们公司产品的二次电路而言，依据二次电路应承受的瞬态额 定电压来确定所属列者较多。b. 确定设备的污染性程度，其定义同表2H。c. 依据本标准7.1和7.2确定所要求的绝缘类型。其定义同表2H。d. 确定工作电压Vrms或Vd.c.。这里工作电压为实际测得的值。若此时的工作电压为正弦交 流，应取其有效值r.m.s.；若为非正弦电压，贝9取其峰值或d.c.值。若工作电压介于表2K中 的两电压之间，查表时，取其中较大者。根据工作电压

13、所对应的行与ac所对应的列查出要求的最小电气间隙。表2K：二次电路的绝缘的最小电气间隙（单位：mm）最大额定电源电压额定电源电压不承受瞬态过工作电压（V）W150Va.c.（二次电路瞬态额定值800V）150Va.c.,W300Va.c.（二次电路瞬态额定值1500V）电压的电路:适 用于可靠接地 的直流二次电 路peak或r.m.污染等级1和2污染等级3污染等级1和2污染等级3污染等级1和2d.c.s.FB/SRFB/SRFB/SRFB/SRFB/SR71500.40.71.411.32.60.71211.32.60.40.40.81401000.60.71.411.32.60.71211.

14、32.60.60.71.42101500.60.91.811.32.60.71211.32.60.60.71.42802001.11.42.81.11.42.81.11.42.81.11.42.81.11.12.24203001.61.93.81.61.93.81.61.93.81.61.93.81.41.42.87005002.52.552.52.552.52.552.52.552.52.558406003.23.253.23.253.23.253.23.253.23.25140010004.24.254.24.254.24.254.24.254.24.25（注：非固定的非屏蔽的需承受高压的

15、二次电路应按照表2H和表2J确定电气间隙）。4安全距离测试要求及其判定：在安全距离测试时，都必须施以以下作用力后测试被测试点或元器件之间的安全距离，再用标准要求的最小电气间隙和爬电距离去判断其是否合格。1）. 对设备内部的零件施以10 牛顿的力，推至最不利的位置。2) .对于不超过18公斤的设备，用直径30mm的圆板，对设备外壳的各个面施以250牛顿的力持续 5s 钟，推至最不利的位置。3) .以无弯节测试手指，对设备的用户可进入部分，施以30牛顿的力持续5s钟，推至最不利的位置。参考资料1. 参考国际标准：Informationtechnology equipment-Safety-Part l:General requirements, 标准号 IEC60950：2000。2. 参考国内标准：信息技术设备的安全(Safety of information technology equipment) 标 准号 GB4943-2001.