第一讲: 强制安全认证初步 主讲教师:昂勤树
第一讲:强制安全认证初步 课程内容 产品强制认证基础 家用电器安全测试 家用电器电磁兼容(EMC)测试
第一讲 强制安全认证初步 课程目标 熟悉家用电器通用电气测试项目 会操作常用测试仪器 能依据标准设计测试程序 能对不合格测试项目提出整改意见
安规就是安全规范,目前是指电子产品在设计中必须保持和遵守的规范。 简单地说,安规其实就是产品认证中对产品安全的要求。 第一讲 强制安全认证初步 1.1 安规基础知识 什么是安规? 安规就是安全规范,目前是指电子产品在设计中必须保持和遵守的规范。 简单地说,安规其实就是产品认证中对产品安全的要求。
第一讲 强制安全认证初步 什么是安规? 防止人体 受到伤害
第一讲 强制安全认证初步 人体主要会受到那些危险的伤害 ? 电击危险 能量危险 火灾危险 结构及热源危险 辐射危险 化学危险
第一讲 强制安全认证初步 何谓电击危险 ? 因为有电流通过人体, 只要有数毫安的电流, 即可对正常健康人造成影响. 一般而言, 在干燥情形下, 小于40Vpeak或60Vdc的电压, 通常视为不具危险电压.
何谓能量危险 ? 具有大电流或高电容线路上短路时, 有可能造成电弧放电或融化金属. 因此, 即使是属于低电压线路, 也可能造成能量危险. 第一讲 强制安全认证初步 何谓能量危险 ? 具有大电流或高电容线路上短路时, 有可能造成电弧放电或融化金属. 因此, 即使是属于低电压线路, 也可能造成能量危险.
第一讲 强制安全认证初步 何谓火灾危险 ? 在过载, 零件失误, 绝缘崩溃等情况下, 其所造成之异常温度变化有可能形成火灾危险。
何谓结构及热源危险 ? 其主要要求为: 避免使用者因碰触到高温零件而造成伤害 设备之机构稳定度及结构稳固 避免结构上之尖锐角 第一讲 强制安全认证初步 何谓结构及热源危险 ? 其主要要求为: 避免使用者因碰触到高温零件而造成伤害 设备之机构稳定度及结构稳固 避免结构上之尖锐角 提供适当之保护或连锁装置以避免受危险 可动零件所伤.
第一讲 强制安全认证初步 何谓辐射危险 ? 如果设备内会释放某种形式之辐射, 则针对使用者及维修者可能造成一定的伤害, 如高强度可见光、 离子化辐射、 紫外线、电磁辐射等。
何谓化学危险 ? 有毒化学物质本身及其蒸气, 如果人体直接接触到, 则会造成伤害. 所以设计时应避免在正常及不正常情况下发生此类化学危险。 第一讲 强制安全认证初步 何谓化学危险 ? 有毒化学物质本身及其蒸气, 如果人体直接接触到, 则会造成伤害. 所以设计时应避免在正常及不正常情况下发生此类化学危险。
小结 定义: 为了保证人身安全、财产、环境等不受伤害和损失,所做出的规定。 安规所涉及的要求: a.电击 b.火灾 c.电磁辐射 第一讲 强制安全认证初步 小结 定义: 为了保证人身安全、财产、环境等不受伤害和损失,所做出的规定。 安规所涉及的要求: a.电击 b.火灾 c.电磁辐射 d.环境污染 e.化学辐射 f.能量冲击 g.化学腐蚀 h.机械伤害和热伤害
第一讲 强制安全认证初步 小结 安规的特点: (1)安规强调对使用和维护人员的保护,我们在使用电子产品方便的同时,不让电子产品给我们带来危险,同时允许设备功能部分或全部丧失。设备功能部分或全部丧失,但不会对使用人员带来危险,那么安全设计是合格的——尽管设备不能使用或变成一堆废物。 (2)与电子产品功能设计考虑是不同的,常规电子产品设计主要考虑怎样实现功能和保持功能的完好,以及产品对环境的适应。安规是使用安全规范来考虑电子产品,使产品更加安全。
安规认证 1.2 安规认证简介 安规认证其实是一种技术壁垒,世界各国为了限制别国的产品进入本国,都对安规有不同要求,而且是带有强制性的。 第一讲 强制安全认证初步 1.2 安规认证简介 安规认证 安规认证其实是一种技术壁垒,世界各国为了限制别国的产品进入本国,都对安规有不同要求,而且是带有强制性的。 常见的安规认证 a. UL—美国 b. TUV,VDE,GS—德国 c. CCC—中国 d. PSE—日本
e. CE—欧盟 f. KETI—韩国 g. --丹麦 h. --挪威 i. --芬兰 j. --瑞典 第一讲 强制安全认证初步 1.2 安规认证简介 e. CE—欧盟 f. KETI—韩国 g. --丹麦 h. --挪威 i. --芬兰 j. --瑞典 另外,还有澳大利亚、新西兰、新加坡等国。 D N F S
尽管这两个体系各自独立,但现在有互相承认,走向一致的趋势。 第一讲 强制安全认证初步 1.2 安规认证简介 世界主要安规体系 a. IEC体系----以欧盟为代表 b. UL体系----以美国为代表 尽管这两个体系各自独立,但现在有互相承认,走向一致的趋势。
2.安规认证机构会在承诺的时间内给予是否接受申请的答复。 3.安规机构接受申请后,申请人开始送样接受安规测试。 第一讲 强制安全认证初步 1.2 安规认证简介 安规认证的申请流程 1.向安规机构递交申请资料。 2.安规认证机构会在承诺的时间内给予是否接受申请的答复。 3.安规机构接受申请后,申请人开始送样接受安规测试。 4.如果样品通过安规测试,安规认证机构安排工厂检查,如果未通过测试,则退回申请人,申请人对未通过测试的项目进行改善,然后再重新送样测试,如果第二次未通过,则需要重新申请。
5. 工厂检查通过,安规认证机构颁发认证证书或安规标志使用授权书,申请人可以在获得认证的产品使用认证机构的标志。 第一讲 强制安全认证初步 1.2 安规认证简介 安规认证的申请流程 5. 工厂检查通过,安规认证机构颁发认证证书或安规标志使用授权书,申请人可以在获得认证的产品使用认证机构的标志。 如果工厂检查未通过,认证机构会给申请人一段时间进行整改,整改结束后进行复查,复查若未通过,则须重新申请。
第一讲 强制安全认证初步 1.2 安规认证简介 安规认证的申请流程 6. 以后认证机构对获得认证的产品转入跟踪检查,UL一般是一年四次,CCC是每年一次,其它认证机构的周期也大都为1年1次。跟踪检查主要检查产品的一致性,但象CCC,TUV等还对质量系统进行审查。
第一讲 强制安全认证初步 各国安规标志(一)
第一讲 强制安全认证初步 各国安规标志(二)
第一讲 强制安全认证初步 中国强制认证(CCC)标志 认证标志基本图案 认证标志图案(S代表安全)
第一讲 强制安全认证初步 1.3 安规测试 由于安规是保护使用人员,因此这决定了安规测试与性能和设计测试有很大的不同,甚至有些测试是稀奇古怪的测试(对于产品设计人员而言)。测试使用的仪器、工具也是安规特殊需求的。但是这些测试,有些是在我们日常生活中经常做的动作,有些是安规指标。
(1)输入测试 安规输入测试的目的是考察产品设计时考虑的输入是否满足产品在正常工作时,输入电路能否承受产品工作时需要的电流。 第一讲 强制安全认证初步 1.3 安规测试 (1)输入测试 安规输入测试的目的是考察产品设计时考虑的输入是否满足产品在正常工作时,输入电路能否承受产品工作时需要的电流。 在产品标准中规定:最大功耗的输入电流不能大于产品标称值的110%。 这个标称值也是告诉用户该产品安全工作需要的最小电流,让用户在使用这个设备前要准备这样的电气环境。
在安全标准里面规定:用水测试15S,然后用汽油测试15S,标识不能模糊不清。 第一讲 强制安全认证初步 1.3 安规测试 (2)安全标识的稳定性测试 对用户使用安全的警告标识,必须是稳定可靠的,不能因为使用一段时间后,变得模糊不清,而导致用户错误使用,而导致危险,或直接导致危险发生。所以需要测试这个稳定性。 在安全标准里面规定:用水测试15S,然后用汽油测试15S,标识不能模糊不清。
第一讲 强制安全认证初步 1.3 安规测试 空调的节能安全标识
我们设计产品要考虑这个时间,产品作安全认证需要测量这个时间。 第一讲 强制安全认证初步 1.3 安规测试 (3)电容放电测试 对一个电源线可以插拔的设备,其电源线经常会被拔出插座,拔出插座的电源插头,易被人摸到,或被任意放置。由于安规电容的存在,导致被拔出的电源插头带电,而这个电量会逐渐消失,如果这个时间太长,那么将会对拿插头的人造成电击,任意放置的电源插头会损坏其它设备或本身。因此各整机安全标准对这个时间作出严格的规定。 我们设计产品要考虑这个时间,产品作安全认证需要测量这个时间。
实用滤波电路 C1、 C4、 C5 :X电容 L1 :共模扼流圈 L2、 L3 :差模电感 C2、 C3 :Y电容 L1 L2 L C2 第一讲 强制安全认证初步 1.3 安规测试 实用滤波电路 L N PE C1 L1 C2 C3 L2 L3 C5 C4 C1、 C4、 C5 :X电容 L1 :共模扼流圈 L2、 L3 :差模电感 C2、 C3 :Y电容
第一讲 强制安全认证初步 1.3 安规测试 (4)SELV电路稳定测试 SELV电路,就是安全低电压电路,这个电路对使用人员是安全的。例如手机充电器的直流输出端,它们是安全的,可以任意触摸不会有危险。 SELV电路需要满足特殊的要求,才能是SELV电路,这些要求是,在单一故障时,仍然是满足SELV电路要求的。因此对每一个SELV电路都需要做单一故障下的测试,证明SELV电路是稳定的。测试时是将单一故障逐一引入,监视SELV电路。
第一讲 强制安全认证初步 1.3 安规测试 (5)限功率源电路测试 由于限功率源电路输出的功率很小,在已经知道的经验中,它们不会导致着火危险,因此在安全标准中,对这类电路的外壳作了专门降低要求规定,它们阻燃等级是UL94V-2。因此有这类电路都需要测量,证明它们是限功率源电路。
第一讲 强制安全认证初步 1.3 安规测试 (6)限流源电路测试 搞过电工的人知道,AC220V电路经过一定的电阻之后,对人就没有危险了。那么究竟是多大的电阻,电阻有什么样的要求?可能大家就不知道了。在安全标准里面就有这个规定,这个规定就是限流源电路。 限流源电路,要求在电路正常和单一故障下,流出的电流是在安全限值以下的,对人不会导致危险电流应小于0.25mA。对于隔离一次和二次电路的电阻是要求满足专门标准的耐冲击电阻。
(7)接地连续测试 搞过电气安装的人知道,有些设备必须接地,否则将在其可以触摸的表面有危险电压。这些危险电压必须通过接地释放。 第一讲 强制安全认证初步 1.3 安规测试 (7)接地连续测试 搞过电气安装的人知道,有些设备必须接地,否则将在其可以触摸的表面有危险电压。这些危险电压必须通过接地释放。 安规测试规定需要使用多大的电流,多久时间,测量的电阻必须小于0.1欧姆,或电压降小于2.5V(有条件使用这个值)。
第一讲 强制安全认证初步 1.3 安规测试 (8)接触电流测试 接触电流,就是常说的漏电流。这个电流严格控制,各个安规标准都有严格规定,因此在设计要严格控制这个电流,在产品认证时要测试这个电流。
第一讲 强制安全认证初步 1.3 安规测试 (9)耐压测试 耐压测试,也有叫耐电压测试或高压测试。主要用于考察设备绝缘的耐受能力,设计的绝缘是否满足设计要求。各种不同的绝缘,其测试电压不同。耐压测试都是在潮湿处理后进行测试,以便考察设备在潮湿时的耐受能力。
(10)其他测试 潮湿测试、扭力测试、外壳受力测试 、跌落测试 、设备升温测试、球压测试、稳定性测试、异常测试等。 第一讲 强制安全认证初步 1.3 安规测试 (10)其他测试 潮湿测试、扭力测试、外壳受力测试 、跌落测试 、设备升温测试、球压测试、稳定性测试、异常测试等。
5.电磁兼容—抗电磁干扰能力和对其他电子产品的影响 6.耐火阻燃—防止火灾危险 7.机械结构—防止机械结构缺陷引起的损伤,灼伤等。 第一讲 强制安全认证初步 1.4 电子产品的安规基本要求 1.耐压(抗电强度)—防止电击伤害 2.绝缘电阻—防止电击伤害 3.接地电阻—防止电击伤害 4.泄漏电流—防止电击伤害 5.电磁兼容—抗电磁干扰能力和对其他电子产品的影响 6.耐火阻燃—防止火灾危险 7.机械结构—防止机械结构缺陷引起的损伤,灼伤等。 8.能源冲击—防止因为大电流引起火灾或电弧灼伤。
1.4 电子产品在制程中的安规要求 1.耐压—主要考虑产品在异常高压下,绝缘系统的承受能力。工作电压低于50V,一般不进行耐压测试。 a.耐压一般与产品的工作电压有关。 通常用的计算公式: 1)交流:1000+2*额定工作电压 2)直流:(1000+2*额定工作电压)*1.4 以上是普通绝缘用的试验电压,如果是双重绝缘,则试验电压为普通的2倍。 如果计算出来的结果不是100的整数倍,则取大不取小。
【例】额定工作电压为220V,普通绝缘的试验电压为: 第一讲 强制安全认证初步 1.4 电子产品在制程中的安规要求 【例】额定工作电压为220V,普通绝缘的试验电压为: 交流:1000+2*220=1440V,此时试验电压应当 取1500V,而不是采用四舍五入。 b.泄漏电流的设定 一般设定为5~10mA,最大不超过100mA,根据不同的行业有不同的要求,如医疗器械的泄漏电流一般为1mA。 c.测试时间的设定 一般试验设定为1分钟, 若在线可考虑缩短,但一般爬升时间不得低于1秒。缩短测试时间时,应采用更高的试验电压。
根据UL的规定,可以有如下关系转换: 交流(1000V+2*额定工作电压)*1.2 直流(1000V+2*额定工作电压)*1.4*1.2 第一讲 强制安全认证初步 1.4 电子产品在制程中的安规要求 根据UL的规定,可以有如下关系转换: 交流(1000V+2*额定工作电压)*1.2 直流(1000V+2*额定工作电压)*1.4*1.2 2.绝缘电阻—主要考虑产品的绝缘性能 绝缘电阻的试验电压一般采用直流电压,通常采用500V,绝缘电阻不低于10MΩ,测试时间一般也为1分钟。如需缩短测试时间,可参照耐压测试进行调整。
泄漏电流的最高限值一般为1mA,测试时间一般也为1分钟。 第一讲 强制安全认证初步 1.4 电子产品在制程中的安规要求 3.泄漏电流—主要考虑在最大工作电压和最大工作电流的情况下,产品由于分布电容或绝缘特性引起的,向大地或可接触接口泄漏的电流,这与产品的绝缘有关。 泄漏电流的最高限值一般为1mA,测试时间一般也为1分钟。 4.接地电阻—主要考虑产品发生绝缘崩溃,或正常工作情况下泄漏的电荷,能把这些电荷迅速导入大地的能力,这属于一种保护措施,这在没有接地的产品中不做考虑。
根据经验,如果耐压试验通过,那么绝缘电阻测试一般也会通过,但绝缘电阻试验通过,不能代表耐压试验也会通过。 第一讲 强制安全认证初步 1.4 电子产品在制程中的安规要求 接地电阻要求越小越好,一般的单体接地电阻不允许大于0.1Ω,系统接地总电阻不允许大于4 Ω,系统中接地点之间的连续性电阻不允许大于0.01Ω。 根据经验,如果耐压试验通过,那么绝缘电阻测试一般也会通过,但绝缘电阻试验通过,不能代表耐压试验也会通过。 在大规模生产的情况下,产线一般只要测试耐压即可,绝缘电阻,泄漏电流和接地电阻只是在抽查时进行试验。
爬电距离(沿面距离 )—带电导体之间沿绝缘表面的最短距离。 第一讲 强制安全认证初步 1.4 电子产品在制程中的安规要求 5.安全距离 安全距离包括爬电距离和电气间隙。 爬电距离(沿面距离 )—带电导体之间沿绝缘表面的最短距离。 电气间隙(空间距离 )—带电导体之间的空间最短距离。 安全距离是耐压、绝缘电阻、泄漏电流的保证之一,安全距离最低限值与产品的工作电压有关。
何谓爬电距离、电气间隙? 爬电距离: 两个导电部件之间,或一个导电部件与器具的易触及表面之间沿绝缘材料表面测量的最短路径 。 第一讲 强制安全认证初步 何谓爬电距离、电气间隙? 爬电距离: 两个导电部件之间,或一个导电部件与器具的易触及表面之间沿绝缘材料表面测量的最短路径 。 电气间隙: 电气间隙是指带电导体在空间的最短距离. 举例说明:有一个电气设备的输入端,是用裸露的铜排作为输入导体,这时把这两根铜排在空间的最短距离称为电气间隙,在输入端子处,它们沿着输入端子的绝缘表面的最短距离称为爬电距离,象PCB上两根铜箔间边缘的最短距离就称为爬电距离,如果把两根铜箔之间的PCB挖去,这时就成为爬电距离了.两者的区别就是电气间隙是没有绝缘体作陪村的,而爬电距离必须与绝缘体在一起。
第一讲 强制安全认证初步 电气间隙 爬电距离 <1mm
第一讲 强制安全认证初步 电气间隙 爬电距离 >1mm
第一讲 强制安全认证初步 电气间隙 爬电距离 <1mm
第一讲 强制安全认证初步 电气间隙 爬电距离
第一讲 强制安全认证初步 电气间隙 爬电距离 <1mm <1mm
第一讲 强制安全认证初步 电气间隙 爬电距离 >1mm >1mm
第一讲 强制安全认证初步 电气间隙 爬电距离 >0.25mm >1.5mm >1mm
第一讲 强制安全认证初步 电气间隙 爬电距离 <1mm
第一讲 强制安全认证初步 电气间隙 爬电距离 >1mm
6.电磁兼容(EMC) 电磁兼容的要求测试项目比较多,一般要求为: a. 传导干扰及抗干扰 b. 辐射干扰及抗干扰 c. 抗静电 第一讲 强制安全认证初步 1.4 电子产品在制程中的安规要求 6.电磁兼容(EMC) 电磁兼容的要求测试项目比较多,一般要求为: a. 传导干扰及抗干扰 b. 辐射干扰及抗干扰 c. 抗静电 d. 抗雷击 e. 抗浪涌或电压突变等 因传导干扰、辐射干扰需要专用而且庞大复杂的测试设备,一般采用定期抽查并委托有能力的测试机构进行。
7. 耐火阻燃 电磁兼容现在已成为安规的一个极其重要的要求,许多国家已将其列为强制性项目,并且独立开展电磁兼容认证—EMC认证. 第一讲 强制安全认证初步 1.4 电子产品在制程中的安规要求 电磁兼容现在已成为安规的一个极其重要的要求,许多国家已将其列为强制性项目,并且独立开展电磁兼容认证—EMC认证. 7. 耐火阻燃 要求产品本身不能起火燃烧,在外界存在火源时可以一起燃烧,但一旦外界火源消失,产品应立即停止燃烧.现在电子产品通行的防火等级是采用UL94中的V-0.
第一讲 强制安全认证初步 1.4 电子产品在制程中的安规要求 8. 机械结构伤害和热伤害 电子产品由于在结构上存在缺陷,如有锋利的锐边、尖角、毛刺容易造成人体的伤害,开孔过大或安全距离不够容易触及内部带电的部件造成电击伤害,防护措施不当造成动作部件伤害人体,散热措施不当容易灼伤人体。 一般来说,在大规模的生产中,除了耐压和绝缘电阻可以在线测试外,其它项目均采取定期抽查或委外试验。CCC认证规定,产品要进行定期确认检验,至少每年进行一次。
9. 电子产品常见的安规零部件 a. 保险丝 b. 导线 c. X电容和Y电容 d. 高压电容 e. 变压器,电感 f. 压敏电阻 第一讲 强制安全认证初步 1.4 电子产品在制程中的安规要求 9. 电子产品常见的安规零部件 a. 保险丝 b. 导线 c. X电容和Y电容 d. 高压电容 e. 变压器,电感 f. 压敏电阻 g. 塑料部件
1.4 电子产品在制程中的安规要求 第一讲 强制安全认证初步 在交流电源输入端,一般需要增加3个安全电容来抑制EMI传导干扰。 第一讲 强制安全认证初步 1.4 电子产品在制程中的安规要求 在交流电源输入端,一般需要增加3个安全电容来抑制EMI传导干扰。 交流电源输入分为3个端子:火线(L)/零线(N)/地线(G)。在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的电容,一般统称为Y电容。 这两个Y电容连接的位置比较关键,必须符合相关安全标准,以防引起电子设备漏电或机壳带电,容易危及人身安全及生命。它们都属于安全电容,从而要求电容值不能偏大,而耐压必须较高。一般情况下,工作在亚热带的机器,要求对地漏电电流不能超过0.7mA;工作在温带机器,要求对地漏电电流不能超过0.35mA。因此,Y电容的总容量一般都不能超过4700PF(472)。 特别提示:作为安全电容的Y电容,要求必须取得安全检测机构的认证。Y电容外观多为橙色或蓝色,一般都标有安全认证标志(如UL、CSA等标识)和耐压AC250V或AC275V字样。然而,其真正的直流耐压高达5000V以上。 必须强调,Y电容不得随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的普通电容来代用。
第一讲 强制安全认证初步 1.4 电子产品在制程中的安规要求 在火线和零线之间的电容,一般称之为X电容。由于这个电容连接的位置也比较关键,同样需要符合相关安全标准。X电容同样也属于安全电容之一。根据实际需要,X电容的容值允许比Y电容的容值大,但此时必须在X电容的两端并联一个安全电阻,用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电。安全标准规定,当正在工作之中的机器电源线被拔掉时,在两秒钟内,电源线插头两端带电的电压(或对地电位)必须小于原来额定工作电压的30%。 作为安全电容之一的X电容,也要求必须取得安全检测机构的认证。X电容一般都标有安全认证标志和耐压AC250V或AC275V字样,但其真正的直流耐压高达2000V以上,使用的时候不要随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的的普通电容来代用。
h. 绝缘隔离物 i. PCB板 j. Model label或铭牌 k. 警示标志 l. 光电耦合器 m. 外壳 n. 散热风扇 第一讲 强制安全认证初步 1.4 电子产品在制程中的安规要求 h. 绝缘隔离物 i. PCB板 j. Model label或铭牌 k. 警示标志 l. 光电耦合器 m. 外壳 n. 散热风扇
第一讲 强制安全认证初步 1.4 电子产品在制程中的安规要求 安规零部件是安规认证机构重点管控的部分之一,任一家安规认证机构都会对获得认证的产品开出一份安全关键件清单,根据这份清单进行一致性检查。凡在清单中注明规格型号和生产厂商的,都必须使用规定的厂商和规格型号,未注明厂商但注明规格型号的, 可能指定要求获得相应的认证的,必须使用规定的规格型号,并需获得相应的认证。安全关键件发生变更,必须向安规认证机构申请报备,只有在获得批准认可后,才可变更,有时还必须重新送样试验,试验通过后,才能正式变更。
第一讲 强制安全认证初步 第一讲 结束