安規基礎知識 魯仁山

一. 安規簡介  1. 定義  為了保證人身安全, 財產, 環境等不受傷害 和損失, 所做出的規定.  2. 安規所涉及的要求 :  a. 電擊  b. 火災  c. 電磁輻射  d. 環境污染

一. 安規簡介  e. 化學輻射  f. 能量衝擊  g. 化學腐蝕  h. 機械傷害和熱傷害  3. 世界主要安規體系  a.IEC 體系 ---- 以歐盟為代表  b.UL 體系 ---- 以美國為代表  儘管這兩個體系各自獨立, 但現在有互相承認, 走向一致的趨勢.

一. 安規簡介  4. 安規認證  安規認證其實是一種技術壁壘, 世界各國為了限 制別國的產品進入本國, 都對安規有不同要求, 而且是帶有強制性的.  常見的安規認證  a.UL— 美國  b.TUV,VDE,GS— 德國  c.CCC— 中國  d.PSE— 日本

一. 安規簡介  e.CE— 歐盟  f.KETI— 韓國  g. -- 丹麥  h. -- 挪威  i. -- 芬蘭  j. -- 瑞典  另外, 還有澳大利亞, 新西蘭, 新加坡等國. D N F S

二. 安規認證的申請流程  1. 向安規機構遞交申請資料.  2. 安規認證機構會在承諾的時間內給予是否接 受申請的答覆.  3. 安規機構接受申請後, 申請人開始送樣接受安 規測試.  4. 如果樣品通過安規測試, 安規認證機構安排工 廠檢查 (UL 叫 IPI), 如果未通過測試, 則退回申請 人, 申請人對未通過測試的項目進行改善, 然後 再重新送樣測試, 如果第二次未通過, 則需要重 新申請.

二. 安規認證的申請流程  5. 工廠檢查通過, 安規認證機構頒發認證證書或 安規標誌使用授權書, 申請人可以在獲得認證的 產品使用認證機構的標誌.  如果工廠檢查未通過, 認證機構會給申請人一段 時間進行整改, 整改結束後進行複查, 複查若未 通過, 則須重新申請.  6. 以後認證機構對獲得認證的產品轉入跟蹤檢 查,UL 一般是一年四次,CCC 是每年一次, 其他認 證機構的週期也大都為 1 年 1 次. 跟蹤檢查主要檢 查產品的一致性, 但象 CCC,TUV 等還對品質系 統進行審查.

三. 電子產品的安規基本要求  1. 耐壓 ( 抗電強度 )— 防止電擊傷害  2. 絕緣電阻 — 防止電擊傷害  3. 接地電阻 — 防止電擊傷害  4 洩漏電流 — 防止電擊傷害  5. 電磁兼容 — 抗電磁干擾能力和對其他電子產 品的影響  6. 耐火阻然 — 防止火災危險  7. 機械結構 — 防止機械結構缺陷引起的損傷, 灼 傷等.  8. 能源衝擊 — 防止因為大電流引起火災或電弧 灼傷

四. 電子產品在製程中的 安規要求  1. 耐壓 — 主要考量產品在異常高壓下, 絕緣系統 的承受能力. 工作電壓低於 50V, 一般不進行耐壓 測試.  a. 耐壓一般與產品的工作電壓有關.  通常用的計算公式 :  1) 交流 :1000+2* 額定工作電壓  2) 直流 (1000+2* 額定工作電壓 )*1.4  以上是普通絕緣用的試驗電壓, 如果是雙重絕緣, 則試驗電壓為普通的 2 倍.  如果計算出來的結果不是 100 的整數倍, 則取大 不取小.

四. 電子產品在製程中的 安規要求  例 : 額定工作電壓為 220V, 普通絕緣的試驗電壓 為 :  交流 :1000+2*220=1440V, 此時試驗電壓應當取 1500V, 而不是採用四捨五入.  b. 洩漏電流的設定  一般設定為 5~10mA, 最大不超過 100mA, 根據不 同的行業有不同的要求, 如醫療器械的洩漏電流 一般為 1mA.  c. 測試時間的設定  一般試驗設定為 1 分鐘, 產線上可考慮縮短, 但一

四. 電子產品在製程中的 安規要求  般爬升時間不得低於 1 秒. 縮短測試時間時, 應採 用更高的試驗電壓. 根據 UL 的規定, 可以有如下 關係轉換 :  交流 (1000V+2* 額定工作電壓 )*1.2  直流 (1000V+2* 額定工作電壓 )*1.4*1.2  2. 絕緣電阻 — 主要考量產品的絕緣性能  絕緣電阻的試驗電壓一般採用直流電壓, 通常採 用 500V, 絕緣電阻不低於 10M Ohm, 測試時間一 般也為 1 分鐘. 如需縮短測試時間, 可參照耐壓測 試進行調整.

四. 電子產品在製程中的 安規要求  3. 洩漏電流 — 主要考量在最大工作電壓和最大 工作電流的情況下, 產品由於分布電容或絕緣特 性引起的, 向大地或可接觸介面洩漏的電流, 這 與產品的絕緣有關.  洩漏電流的最高限值一般為 1mA. 測試時間一般 也為 1 分鐘.  4. 接地電阻 — 主要考量產品發生絕緣崩潰, 或正 常工作情況下洩漏的電荷, 能把這些電荷迅速導 入大地的能力, 這屬於一種保護措施, 這在沒有 接地的產品中不做考量.

四. 電子產品在製程中的 安規要求  接地電阻要求越小越好, 一般的單體接地電阻不 允許大與 0.1Ohm, 系統接地總電阻不允許 4 Ohm, 系統中接地點之間的連續性電阻不允許大於 0.01Ohm.  根據經驗, 如果耐壓試驗通過, 那絕緣電阻測試 一般也會通過, 但絕緣電阻試驗通過, 但不能代 表耐壓試驗也會通過.  在大規模生產的情況下, 產線一般只要測試耐壓 即可, 絕緣電阻, 洩漏電流和接地電阻只是在抽 查時進行試驗.

四. 電子產品在製程中的 安規要求  5. 安全距離  安全距離包括爬電距離和電氣間隙.  爬電距離 — 帶電導體之間沿絕緣表面的最短距 離.  電氣間隙 — 帶電導體之間的空間最短距離.  安全距離是耐壓, 絕緣電阻, 洩漏電流的保證之 一.  安全距離最低限值與產品的工作電壓有關, 請參 見下表.

四. 電子產品在製程中的 安規要求

 6. 電磁兼容  電磁兼容的要求測試項目比較多, 一般要求為 :  a. 傳導干擾及抗干擾  b. 輻射干擾及抗干擾  c. 抗靜電  d. 抗雷擊  e. 抗浪湧或電壓突變等  因傳導干擾, 輻射干擾需要專用而且龐大複雜的 測試設備, 一般採用定期抽查並委託有能力的測 試機構進行.

四. 電子產品在製程中的 安規要求  電磁兼容現在已成為安規的一個極其重要的要 求, 許多國家以將其列為強制性項目, 並且獨立 開展電磁兼容認證 —EMC 認證.  7. 耐火阻燃  要求產品本身不能起火燃燒, 在外界存在火源時 可以一起燃燒, 但一旦外界火源消失, 產品應立 即停止燃燒. 現在電子產品通行的防火等級是採 用 UL94 中的 V-0.  8. 機械結構傷害和熱傷害  電子產品由於在結構上存在缺陷, 如有鋒利的銳

四. 電子產品在製程中的 安規要求  邊, 尖角, 毛刺容易造成人體的傷害, 開孔過大或 安全距離不夠容易觸及內部帶電的部件造成電 擊傷害, 防護措施不當造成動作部件傷害人體, 散熱措施不當容易灼傷人體.  一般來說, 在大規模的生產中, 除了耐壓和絕緣 電阻可以在線測試外, 其他項目均採取定期抽查 或委外試驗.CCC 認證規定, 產品要進行定期確 認檢驗, 至少每年進行一次.

四. 電子產品在製程中的 安規要求  9. 電子產品常見的安規零部件  a. 保險絲  b. 導線  c.X 電容和 Y 電容  d. 高壓電容  e. 變壓器, 電感  f. 壓敏電阻  g. 塑膠部件

四. 電子產品在製程中的 安規要求  h. 絕緣隔離物  i.PCB 板  j.Model label 或銘牌  k. 警示標誌  l. 光電耦合器  m. 外殼  n. 散熱風扇

四. 電子產品在製程中的 安規要求  安規零部件是安規認證機構重點管控的部分之 一, 任一家安規認證機構都會對獲得認證的產品 開出一份安全關鍵件清單, 安規認證機構會根據 這份清單進行一致性檢查. 凡是在清單中註明規 格型號和生產廠商的, 都必須使用規定的廠商和 規格型號, 未註明廠商但註明規格型號的, 還有 可能指定要求獲得相應的認證的, 必須使用規定 的規格型號, 並需獲得相應的認證. 安全關鍵件 發生變更, 必須向安規認證機構申請報備, 只有 在獲得批准認可後, 才可變更, 有時還必須重新 送樣試驗, 試驗通過後, 才能正式變更.

五. 安規測試  因工廠生產一般只進行耐壓和絕緣電阻測試, 現 在就這兩個項目做一個簡單的介紹, 測試儀器以 常用的台灣華儀生產的 EXTECH7440 為主.  EXTECH7440 是台灣華儀公司生產的, 具有交直 流耐壓測試, 絕緣電阻測試, 接地電阻測試四功 能合一的安規分析儀, 可以程控設置, 並配有 RS232 和 GPIB 接口, 可實現自動測試.  1. 耐壓測試  a. 在線測試因其使用頻率很高, 所以在進行測試 前要對儀器進行點檢.

五. 安規測試  點檢方法 :  1) 高壓點檢  用高壓點治具 ( 可自製 ) 對儀器的輸出電壓 進行點檢, 檢查儀器是否能正常輸出高壓 和電壓的精度是否符合要求. 一般設定點 檢電壓為 2000V, 電流選擇 5mA,10mA. 然 後觀察儀器顯示的電流是否符合目標值.

五. 安規測試  2) 功能點檢  功能點檢主要檢查儀器的識別能力, 也就 是查驗儀器是否會誤判.  點檢方法 : 分別用已確認為良品和不良品 進行點檢, 儀器要正確識別良品和不良品.  b. 程式設定  EXTECH7440 的耐壓測試可按照如下步 驟設定 :

五. 安規測試  1) 設定測試電壓, 可根據產品的規格書, 測試標準 設定.  2) 設定洩漏電流, 一般上限取 5mA 或 10mA, 下限 設為 mA, 設定下限主要是防止產品未 真正的接入測試電路中, 造成儀器誤判.  3) 設定電壓爬升時間, 根據有關安規標準的規定, 電壓爬升有一定的速率, 但從最低爬升到最高時 間不得少於 1 秒.  4) 定義測試通道,H 表示高壓端,L 表示低壓端,0 表示該通道關閉.

五. 安規測試  5) 電弧偵測設置, 一般情況下, 電弧偵測都應設置 為開, 但有些特產品電弧偵測需要設置為關.  6) 頻率選擇, 根據產品使用電壓的頻率選擇, 如果 是通用型, 一般選擇 60Hz.  7) 偏差測試, 因在高壓情況下, 測試線路和測試治 具的分布電容產生漏電流, 造成漏電流的讀數誤 差, 因此要進行偏差測試, 讓儀器自動扣除這部 分誤差.  8) 連續測試設置, 如果耐壓測試結束後, 還要繼續 測試其他本儀器提供的測試項目, 可設置為開, 儀器會自動轉入下一個項目的測試.

五. 安規測試  c. 測試前的準備  1) 首先要確認儀器是否可靠接地. 電源線, 高壓線有無破損, 工作場所的地面是否舖 上絕緣膠皮, 或穿戴好絕緣鞋, 絕緣手套等 防護裝置, 取出佩戴的靜電環.  2) 確認測試線路治具連接無誤.  3) 確認選擇的測試程式於所測試的產品 安規要求是否吻合.

五. 安規測試  d. 測試  1) 將待測品接入測試電路中, 注意接線時高壓線 要接產品的高壓端, 饋線 ( 地線或低壓線 ) 接產品 的低壓端. 一般要將高壓端的所有引線都要短接 在一起, 低壓端也同樣如此. 不要認為一次側縱 是比二次側電壓高.  2) 確認連接無誤, 可以開始測試, 測試剛開始時, 由於電路中存在分布電容, 此時電容充電漏電流 會較高, 也很不穩定, 隨著時間的延長, 漏電流會 慢慢下降, 應紀錄最後的漏電流數值.

五. 安規測試  3) 在測試過程中, 人體不要觸及帶電部分, 以防受 到電擊傷害.  2. 絕緣電阻測試  絕緣電阻一般不作測試, 根據經驗, 如果耐壓測 試通過, 就意味著絕緣電阻測試也會通過. 因為 耐壓測試的試驗電壓比絕緣電阻的試驗電壓高 很多.  絕緣電阻的測試方式與耐壓測試差不多, 只不過 絕緣電阻測試使用的是直流電壓, 紀錄數值是絕 緣電阻.

五. 安規測試  絕緣電阻測試程式的設定  a. 進入絕緣電阻測試介面.  b. 測試電壓的設定, 一般取直流 500V.  c. 充電電流的設定, 先測試被測物的充電 電流 ( 儀器自動進行測試 ), 取該數值的 1/2 作為測試的充電電流.  d. 絕緣電阻的上限設定, 一般將此項設定 為 0, 表示對上限不做限定.

五. 安規測試  e. 絕緣電阻的下限設定, 一般設定為 10M Ohm, 也可根據要求輸入相應的下限.  判定延遲時間的設定, 一般設為 1 秒, 也可 根據產品的自身特性設定.  f. 測試通道的設定與耐壓測試相同.